mm/slab_common.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
   4  *
   5  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
   6  */
   7 #include <linux/slab.h>
   8
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/poison.h>
  11 #include <linux/interrupt.h>
  12 #include <linux/memory.h>
  13 #include <linux/cache.h>
  14 #include <linux/compiler.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/cpu.h>
  17 #include <linux/uaccess.h>
  18 #include <linux/seq_file.h>
  19 #include <linux/proc_fs.h>
  20 #include <linux/debugfs.h>
  21 #include <asm/cacheflush.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/page.h>
  24 #include <linux/memcontrol.h>
  25
  26 #define CREATE_TRACE_POINTS
  27 #include <trace/events/kmem.h>
  28
  29 #include "slab.h"
  30
  31 enum slab_state slab_state;
  32 LIST_HEAD(slab_caches);
  33 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
  34 struct kmem_cache *kmem_cache;
  35
  36 #ifdef CONFIG_HARDENED_USERCOPY
  37 bool usercopy_fallback __ro_after_init =
  38                 IS_ENABLED(CONFIG_HARDENED_USERCOPY_FALLBACK);
  39 module_param(usercopy_fallback, bool, 0400);
  40 MODULE_PARM_DESC(usercopy_fallback,
  41                 "WARN instead of reject usercopy whitelist violations");
  42 #endif
  43
  44 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
  45 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
  46 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
  47                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
  48
  49 /*
  50  * Set of flags that will prevent slab merging
  51  */
  52 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  53                 SLAB_TRACE | SLAB_TYPESAFE_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  54                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
  55
  56 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  57                          SLAB_CACHE_DMA32 | SLAB_ACCOUNT)
  58
  59 /*
  60  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  61  */
  62 static bool slab_nomerge = !IS_ENABLED(CONFIG_SLAB_MERGE_DEFAULT);
  63
  64 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  65 {
  66         slab_nomerge = true;
  67         return 1;
  68 }
  69
  70 #ifdef CONFIG_SLUB
  71 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  72 #endif
  73
  74 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  75
  76 /*
  77  * Determine the size of a slab object
  78  */
  79 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  80 {
  81         return s->object_size;
  82 }
  83 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  84
  85 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  86 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
  87 {
  88         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  89                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  90                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  91                 return -EINVAL;
  92         }
  93
  94         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
  95         return 0;
  96 }
  97 #else
  98 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, unsigned int size)
  99 {
 100         return 0;
 101 }
 102 #endif
 103
 104 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 105 {
 106         size_t i;
 107
 108         for (i = 0; i < nr; i++) {
 109                 if (s)
 110                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 111                 else
 112                         kfree(p[i]);
 113         }
 114 }
 115
 116 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 117                                                                 void **p)
 118 {
 119         size_t i;
 120
 121         for (i = 0; i < nr; i++) {
 122                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 123                 if (!x) {
 124                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 125                         return 0;
 126                 }
 127         }
 128         return i;
 129 }
 130
 131 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 132
 133 LIST_HEAD(slab_root_caches);
 134 static DEFINE_SPINLOCK(memcg_kmem_wq_lock);
 135
 136 static void kmemcg_cache_shutdown(struct percpu_ref *percpu_ref);
 137
 138 void slab_init_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 139 {
 140         s->memcg_params.root_cache = NULL;
 141         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
 142         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.children);
 143         s->memcg_params.dying = false;
 144 }
 145
 146 static int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 147                              struct kmem_cache *root_cache)
 148 {
 149         struct memcg_cache_array *arr;
 150
 151         if (root_cache) {
 152                 int ret = percpu_ref_init(&s->memcg_params.refcnt,
 153                                           kmemcg_cache_shutdown,
 154                                           0, GFP_KERNEL);
 155                 if (ret)
 156                         return ret;
 157
 158                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
 159                 INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.children_node);
 160                 INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.kmem_caches_node);
 161                 return 0;
 162         }
 163
 164         slab_init_memcg_params(s);
 165
 166         if (!memcg_nr_cache_ids)
 167                 return 0;
 168
 169         arr = kvzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 170                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *),
 171                        GFP_KERNEL);
 172         if (!arr)
 173                 return -ENOMEM;
 174
 175         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, arr);
 176         return 0;
 177 }
 178
 179 static void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 180 {
 181         if (is_root_cache(s))
 182                 kvfree(rcu_access_pointer(s->memcg_params.memcg_caches));
 183         else
 184                 percpu_ref_exit(&s->memcg_params.refcnt);
 185 }
 186
 187 static void free_memcg_params(struct rcu_head *rcu)
 188 {
 189         struct memcg_cache_array *old;
 190
 191         old = container_of(rcu, struct memcg_cache_array, rcu);
 192         kvfree(old);
 193 }
 194
 195 static int update_memcg_params(struct kmem_cache *s, int new_array_size)
 196 {
 197         struct memcg_cache_array *old, *new;
 198
 199         new = kvzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 200                        new_array_size * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
 201         if (!new)
 202                 return -ENOMEM;
 203
 204         old = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 205                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 206         if (old)
 207                 memcpy(new->entries, old->entries,
 208                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *));
 209
 210         rcu_assign_pointer(s->memcg_params.memcg_caches, new);
 211         if (old)
 212                 call_rcu(&old->rcu, free_memcg_params);
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 int memcg_update_all_caches(int num_memcgs)
 217 {
 218         struct kmem_cache *s;
 219         int ret = 0;
 220
 221         mutex_lock(&slab_mutex);
 222         list_for_each_entry(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
 223                 ret = update_memcg_params(s, num_memcgs);
 224                 /*
 225                  * Instead of freeing the memory, we'll just leave the caches
 226                  * up to this point in an updated state.
 227                  */
 228                 if (ret)
 229                         break;
 230         }
 231         mutex_unlock(&slab_mutex);
 232         return ret;
 233 }
 234
 235 void memcg_link_cache(struct kmem_cache *s, struct mem_cgroup *memcg)
 236 {
 237         if (is_root_cache(s)) {
 238                 list_add(&s->root_caches_node, &slab_root_caches);
 239         } else {
 240                 css_get(&memcg->css);
 241                 s->memcg_params.memcg = memcg;
 242                 list_add(&s->memcg_params.children_node,
 243                          &s->memcg_params.root_cache->memcg_params.children);
 244                 list_add(&s->memcg_params.kmem_caches_node,
 245                          &s->memcg_params.memcg->kmem_caches);
 246         }
 247 }
 248
 249 static void memcg_unlink_cache(struct kmem_cache *s)
 250 {
 251         if (is_root_cache(s)) {
 252                 list_del(&s->root_caches_node);
 253         } else {
 254                 list_del(&s->memcg_params.children_node);
 255                 list_del(&s->memcg_params.kmem_caches_node);
 256                 mem_cgroup_put(s->memcg_params.memcg);
 257                 WRITE_ONCE(s->memcg_params.memcg, NULL);
 258         }
 259 }
 260 #else
 261 static inline int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 262                                     struct kmem_cache *root_cache)
 263 {
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 static inline void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 268 {
 269 }
 270
 271 static inline void memcg_unlink_cache(struct kmem_cache *s)
 272 {
 273 }
 274 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
 275
 276 /*
 277  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 278  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 279  */
 280 static unsigned int calculate_alignment(slab_flags_t flags,
 281                 unsigned int align, unsigned int size)
 282 {
 283         /*
 284          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 285          * suggestion if the object is sufficiently large.
 286          *
 287          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 288          * alignment though. If that is greater then use it.
 289          */
 290         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 291                 unsigned int ralign;
 292
 293                 ralign = cache_line_size();
 294                 while (size <= ralign / 2)
 295                         ralign /= 2;
 296                 align = max(align, ralign);
 297         }
 298
 299         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 300                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 301
 302         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 303 }
 304
 305 /*
 306  * Find a mergeable slab cache
 307  */
 308 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 309 {
 310         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 311                 return 1;
 312
 313         if (!is_root_cache(s))
 314                 return 1;
 315
 316         if (s->ctor)
 317                 return 1;
 318
 319         if (s->usersize)
 320                 return 1;
 321
 322         /*
 323          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 324          */
 325         if (s->refcount < 0)
 326                 return 1;
 327
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 struct kmem_cache *find_mergeable(unsigned int size, unsigned int align,
 332                 slab_flags_t flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 333 {
 334         struct kmem_cache *s;
 335
 336         if (slab_nomerge)
 337                 return NULL;
 338
 339         if (ctor)
 340                 return NULL;
 341
 342         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 343         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 344         size = ALIGN(size, align);
 345         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 346
 347         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
 348                 return NULL;
 349
 350         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
 351                 if (slab_unmergeable(s))
 352                         continue;
 353
 354                 if (size > s->size)
 355                         continue;
 356
 357                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 358                         continue;
 359                 /*
 360                  * Check if alignment is compatible.
 361                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 362                  */
 363                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 364                         continue;
 365
 366                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 367                         continue;
 368
 369                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 370                         (align > s->align || s->align % align))
 371                         continue;
 372
 373                 return s;
 374         }
 375         return NULL;
 376 }
 377
 378 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 379                 unsigned int object_size, unsigned int align,
 380                 slab_flags_t flags, unsigned int useroffset,
 381                 unsigned int usersize, void (*ctor)(void *),
 382                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 383 {
 384         struct kmem_cache *s;
 385         int err;
 386
 387         if (WARN_ON(useroffset + usersize > object_size))
 388                 useroffset = usersize = 0;
 389
 390         err = -ENOMEM;
 391         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 392         if (!s)
 393                 goto out;
 394
 395         s->name = name;
 396         s->size = s->object_size = object_size;
 397         s->align = align;
 398         s->ctor = ctor;
 399         s->useroffset = useroffset;
 400         s->usersize = usersize;
 401
 402         err = init_memcg_params(s, root_cache);
 403         if (err)
 404                 goto out_free_cache;
 405
 406         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 407         if (err)
 408                 goto out_free_cache;
 409
 410         s->refcount = 1;
 411         list_add(&s->list, &slab_caches);
 412         memcg_link_cache(s, memcg);
 413 out:
 414         if (err)
 415                 return ERR_PTR(err);
 416         return s;
 417
 418 out_free_cache:
 419         destroy_memcg_params(s);
 420         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 421         goto out;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * kmem_cache_create_usercopy - Create a cache with a region suitable
 426  * for copying to userspace
 427  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 428  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 429  * @align: The required alignment for the objects.
 430  * @flags: SLAB flags
 431  * @useroffset: Usercopy region offset
 432  * @usersize: Usercopy region size
 433  * @ctor: A constructor for the objects.
 434  *
 435  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 436  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 437  *
 438  * The flags are
 439  *
 440  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 441  * to catch references to uninitialised memory.
 442  *
 443  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
 444  * for buffer overruns.
 445  *
 446  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 447  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 448  * as davem.
 449  *
 450  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
 451  */
 452 struct kmem_cache *
 453 kmem_cache_create_usercopy(const char *name,
 454                   unsigned int size, unsigned int align,
 455                   slab_flags_t flags,
 456                   unsigned int useroffset, unsigned int usersize,
 457                   void (*ctor)(void *))
 458 {
 459         struct kmem_cache *s = NULL;
 460         const char *cache_name;
 461         int err;
 462
 463         get_online_cpus();
 464         get_online_mems();
 465         memcg_get_cache_ids();
 466
 467         mutex_lock(&slab_mutex);
 468
 469         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 470         if (err) {
 471                 goto out_unlock;
 472         }
 473
 474         /* Refuse requests with allocator specific flags */
 475         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
 476                 err = -EINVAL;
 477                 goto out_unlock;
 478         }
 479
 480         /*
 481          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 482          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 483          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 484          * passed flags.
 485          */
 486         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 487
 488         /* Fail closed on bad usersize of useroffset values. */
 489         if (WARN_ON(!usersize && useroffset) ||
 490             WARN_ON(size < usersize || size - usersize < useroffset))
 491                 usersize = useroffset = 0;
 492
 493         if (!usersize)
 494                 s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 495         if (s)
 496                 goto out_unlock;
 497
 498         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 499         if (!cache_name) {
 500                 err = -ENOMEM;
 501                 goto out_unlock;
 502         }
 503
 504         s = create_cache(cache_name, size,
 505                          calculate_alignment(flags, align, size),
 506                          flags, useroffset, usersize, ctor, NULL, NULL);
 507         if (IS_ERR(s)) {
 508                 err = PTR_ERR(s);
 509                 kfree_const(cache_name);
 510         }
 511
 512 out_unlock:
 513         mutex_unlock(&slab_mutex);
 514
 515         memcg_put_cache_ids();
 516         put_online_mems();
 517         put_online_cpus();
 518
 519         if (err) {
 520                 if (flags & SLAB_PANIC)
 521                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 522                                 name, err);
 523                 else {
 524                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 525                                 name, err);
 526                         dump_stack();
 527                 }
 528                 return NULL;
 529         }
 530         return s;
 531 }
 532 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create_usercopy);
 533
 534 /**
 535  * kmem_cache_create - Create a cache.
 536  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 537  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 538  * @align: The required alignment for the objects.
 539  * @flags: SLAB flags
 540  * @ctor: A constructor for the objects.
 541  *
 542  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 543  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 544  *
 545  * The flags are
 546  *
 547  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 548  * to catch references to uninitialised memory.
 549  *
 550  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red` zones around the allocated memory to check
 551  * for buffer overruns.
 552  *
 553  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 554  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 555  * as davem.
 556  *
 557  * Return: a pointer to the cache on success, NULL on failure.
 558  */
 559 struct kmem_cache *
 560 kmem_cache_create(const char *name, unsigned int size, unsigned int align,
 561                 slab_flags_t flags, void (*ctor)(void *))
 562 {
 563         return kmem_cache_create_usercopy(name, size, align, flags, 0, 0,
 564                                           ctor);
 565 }
 566 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 567
 568 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
 569 {
 570         LIST_HEAD(to_destroy);
 571         struct kmem_cache *s, *s2;
 572
 573         /*
 574          * On destruction, SLAB_TYPESAFE_BY_RCU kmem_caches are put on the
 575          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
 576          * through RCU and and the associated kmem_cache are dereferenced
 577          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
 578          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
 579          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
 580          * asynchronously.
 581          */
 582         mutex_lock(&slab_mutex);
 583         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
 584         mutex_unlock(&slab_mutex);
 585
 586         if (list_empty(&to_destroy))
 587                 return;
 588
 589         rcu_barrier();
 590
 591         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
 592 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 593                 sysfs_slab_release(s);
 594 #else
 595                 slab_kmem_cache_release(s);
 596 #endif
 597         }
 598 }
 599
 600 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
 601 {
 602         /* free asan quarantined objects */
 603         kasan_cache_shutdown(s);
 604
 605         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 606                 return -EBUSY;
 607
 608         memcg_unlink_cache(s);
 609         list_del(&s->list);
 610
 611         if (s->flags & SLAB_TYPESAFE_BY_RCU) {
 612 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 613                 sysfs_slab_unlink(s);
 614 #endif
 615                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
 616                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
 617         } else {
 618 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 619                 sysfs_slab_unlink(s);
 620                 sysfs_slab_release(s);
 621 #else
 622                 slab_kmem_cache_release(s);
 623 #endif
 624         }
 625
 626         return 0;
 627 }
 628
 629 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 630 /*
 631  * memcg_create_kmem_cache - Create a cache for a memory cgroup.
 632  * @memcg: The memory cgroup the new cache is for.
 633  * @root_cache: The parent of the new cache.
 634  *
 635  * This function attempts to create a kmem cache that will serve allocation
 636  * requests going from @memcg to @root_cache. The new cache inherits properties
 637  * from its parent.
 638  */
 639 void memcg_create_kmem_cache(struct mem_cgroup *memcg,
 640                              struct kmem_cache *root_cache)
 641 {
 642         static char memcg_name_buf[NAME_MAX + 1]; /* protected by slab_mutex */
 643         struct cgroup_subsys_state *css = &memcg->css;
 644         struct memcg_cache_array *arr;
 645         struct kmem_cache *s = NULL;
 646         char *cache_name;
 647         int idx;
 648
 649         get_online_cpus();
 650         get_online_mems();
 651
 652         mutex_lock(&slab_mutex);
 653
 654         /*
 655          * The memory cgroup could have been offlined while the cache
 656          * creation work was pending.
 657          */
 658         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
 659                 goto out_unlock;
 660
 661         idx = memcg_cache_id(memcg);
 662         arr = rcu_dereference_protected(root_cache->memcg_params.memcg_caches,
 663                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 664
 665         /*
 666          * Since per-memcg caches are created asynchronously on first
 667          * allocation (see memcg_kmem_get_cache()), several threads can try to
 668          * create the same cache, but only one of them may succeed.
 669          */
 670         if (arr->entries[idx])
 671                 goto out_unlock;
 672
 673         cgroup_name(css->cgroup, memcg_name_buf, sizeof(memcg_name_buf));
 674         cache_name = kasprintf(GFP_KERNEL, "%s(%llu:%s)", root_cache->name,
 675                                css->serial_nr, memcg_name_buf);
 676         if (!cache_name)
 677                 goto out_unlock;
 678
 679         s = create_cache(cache_name, root_cache->object_size,
 680                          root_cache->align,
 681                          root_cache->flags & CACHE_CREATE_MASK,
 682                          root_cache->useroffset, root_cache->usersize,
 683                          root_cache->ctor, memcg, root_cache);
 684         /*
 685          * If we could not create a memcg cache, do not complain, because
 686          * that's not critical at all as we can always proceed with the root
 687          * cache.
 688          */
 689         if (IS_ERR(s)) {
 690                 kfree(cache_name);
 691                 goto out_unlock;
 692         }
 693
 694         /*
 695          * Since readers won't lock (see memcg_kmem_get_cache()), we need a
 696          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
 697          * initialized.
 698          */
 699         smp_wmb();
 700         arr->entries[idx] = s;
 701
 702 out_unlock:
 703         mutex_unlock(&slab_mutex);
 704
 705         put_online_mems();
 706         put_online_cpus();
 707 }
 708
 709 static void kmemcg_workfn(struct work_struct *work)
 710 {
 711         struct kmem_cache *s = container_of(work, struct kmem_cache,
 712                                             memcg_params.work);
 713
 714         get_online_cpus();
 715         get_online_mems();
 716
 717         mutex_lock(&slab_mutex);
 718         s->memcg_params.work_fn(s);
 719         mutex_unlock(&slab_mutex);
 720
 721         put_online_mems();
 722         put_online_cpus();
 723 }
 724
 725 static void kmemcg_rcufn(struct rcu_head *head)
 726 {
 727         struct kmem_cache *s = container_of(head, struct kmem_cache,
 728                                             memcg_params.rcu_head);
 729
 730         /*
 731          * We need to grab blocking locks.  Bounce to ->work.  The
 732          * work item shares the space with the RCU head and can't be
 733          * initialized eariler.
 734          */
 735         INIT_WORK(&s->memcg_params.work, kmemcg_workfn);
 736         queue_work(memcg_kmem_cache_wq, &s->memcg_params.work);
 737 }
 738
 739 static void kmemcg_cache_shutdown_fn(struct kmem_cache *s)
 740 {
 741         WARN_ON(shutdown_cache(s));
 742 }
 743
 744 static void kmemcg_cache_shutdown(struct percpu_ref *percpu_ref)
 745 {
 746         struct kmem_cache *s = container_of(percpu_ref, struct kmem_cache,
 747                                             memcg_params.refcnt);
 748         unsigned long flags;
 749
 750         spin_lock_irqsave(&memcg_kmem_wq_lock, flags);
 751         if (s->memcg_params.root_cache->memcg_params.dying)
 752                 goto unlock;
 753
 754         s->memcg_params.work_fn = kmemcg_cache_shutdown_fn;
 755         INIT_WORK(&s->memcg_params.work, kmemcg_workfn);
 756         queue_work(memcg_kmem_cache_wq, &s->memcg_params.work);
 757
 758 unlock:
 759         spin_unlock_irqrestore(&memcg_kmem_wq_lock, flags);
 760 }
 761
 762 static void kmemcg_cache_deactivate_after_rcu(struct kmem_cache *s)
 763 {
 764         __kmemcg_cache_deactivate_after_rcu(s);
 765         percpu_ref_kill(&s->memcg_params.refcnt);
 766 }
 767
 768 static void kmemcg_cache_deactivate(struct kmem_cache *s)
 769 {
 770         if (WARN_ON_ONCE(is_root_cache(s)))
 771                 return;
 772
 773         __kmemcg_cache_deactivate(s);
 774         s->flags |= SLAB_DEACTIVATED;
 775
 776         /*
 777          * memcg_kmem_wq_lock is used to synchronize memcg_params.dying
 778          * flag and make sure that no new kmem_cache deactivation tasks
 779          * are queued (see flush_memcg_workqueue() ).
 780          */
 781         spin_lock_irq(&memcg_kmem_wq_lock);
 782         if (s->memcg_params.root_cache->memcg_params.dying)
 783                 goto unlock;
 784
 785         s->memcg_params.work_fn = kmemcg_cache_deactivate_after_rcu;
 786         call_rcu(&s->memcg_params.rcu_head, kmemcg_rcufn);
 787 unlock:
 788         spin_unlock_irq(&memcg_kmem_wq_lock);
 789 }
 790
 791 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg,
 792                                   struct mem_cgroup *parent)
 793 {
 794         int idx;
 795         struct memcg_cache_array *arr;
 796         struct kmem_cache *s, *c;
 797         unsigned int nr_reparented;
 798
 799         idx = memcg_cache_id(memcg);
 800
 801         get_online_cpus();
 802         get_online_mems();
 803
 804         mutex_lock(&slab_mutex);
 805         list_for_each_entry(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
 806                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 807                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
 808                 c = arr->entries[idx];
 809                 if (!c)
 810                         continue;
 811
 812                 kmemcg_cache_deactivate(c);
 813                 arr->entries[idx] = NULL;
 814         }
 815         nr_reparented = 0;
 816         list_for_each_entry(s, &memcg->kmem_caches,
 817                             memcg_params.kmem_caches_node) {
 818                 WRITE_ONCE(s->memcg_params.memcg, parent);
 819                 css_put(&memcg->css);
 820                 nr_reparented++;
 821         }
 822         if (nr_reparented) {
 823                 list_splice_init(&memcg->kmem_caches,
 824                                  &parent->kmem_caches);
 825                 css_get_many(&parent->css, nr_reparented);
 826         }
 827         mutex_unlock(&slab_mutex);
 828
 829         put_online_mems();
 830         put_online_cpus();
 831 }
 832
 833 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
 834 {
 835         struct memcg_cache_array *arr;
 836         struct kmem_cache *c, *c2;
 837         LIST_HEAD(busy);
 838         int i;
 839
 840         BUG_ON(!is_root_cache(s));
 841
 842         /*
 843          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
 844          * memory cgroups.
 845          */
 846         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 847                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 848         for_each_memcg_cache_index(i) {
 849                 c = arr->entries[i];
 850                 if (!c)
 851                         continue;
 852                 if (shutdown_cache(c))
 853                         /*
 854                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
 855                          * list so as not to try to destroy it for a second
 856                          * time while iterating over inactive caches below.
 857                          */
 858                         list_move(&c->memcg_params.children_node, &busy);
 859                 else
 860                         /*
 861                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
 862                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
 863                          * it will never be accessed even if the root cache
 864                          * stays alive.
 865                          */
 866                         arr->entries[i] = NULL;
 867         }
 868
 869         /*
 870          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
 871          * offline.
 872          */
 873         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.children,
 874                                  memcg_params.children_node)
 875                 shutdown_cache(c);
 876
 877         list_splice(&busy, &s->memcg_params.children);
 878
 879         /*
 880          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
 881          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
 882          */
 883         if (!list_empty(&s->memcg_params.children))
 884                 return -EBUSY;
 885         return 0;
 886 }
 887
 888 static void flush_memcg_workqueue(struct kmem_cache *s)
 889 {
 890         spin_lock_irq(&memcg_kmem_wq_lock);
 891         s->memcg_params.dying = true;
 892         spin_unlock_irq(&memcg_kmem_wq_lock);
 893
 894         /*
 895          * SLAB and SLUB deactivate the kmem_caches through call_rcu. Make
 896          * sure all registered rcu callbacks have been invoked.
 897          */
 898         rcu_barrier();
 899
 900         /*
 901          * SLAB and SLUB create memcg kmem_caches through workqueue and SLUB
 902          * deactivates the memcg kmem_caches through workqueue. Make sure all
 903          * previous workitems on workqueue are processed.
 904          */
 905         flush_workqueue(memcg_kmem_cache_wq);
 906 }
 907 #else
 908 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
 909 {
 910         return 0;
 911 }
 912
 913 static inline void flush_memcg_workqueue(struct kmem_cache *s)
 914 {
 915 }
 916 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
 917
 918 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 919 {
 920         __kmem_cache_release(s);
 921         destroy_memcg_params(s);
 922         kfree_const(s->name);
 923         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 924 }
 925
 926 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 927 {
 928         int err;
 929
 930         if (unlikely(!s))
 931                 return;
 932
 933         flush_memcg_workqueue(s);
 934
 935         get_online_cpus();
 936         get_online_mems();
 937
 938         mutex_lock(&slab_mutex);
 939
 940         s->refcount--;
 941         if (s->refcount)
 942                 goto out_unlock;
 943
 944         err = shutdown_memcg_caches(s);
 945         if (!err)
 946                 err = shutdown_cache(s);
 947
 948         if (err) {
 949                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 950                        s->name);
 951                 dump_stack();
 952         }
 953 out_unlock:
 954         mutex_unlock(&slab_mutex);
 955
 956         put_online_mems();
 957         put_online_cpus();
 958 }
 959 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 960
 961 /**
 962  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 963  * @cachep: The cache to shrink.
 964  *
 965  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 966  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 967  *
 968  * Return: %0 if all slabs were released, non-zero otherwise
 969  */
 970 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 971 {
 972         int ret;
 973
 974         get_online_cpus();
 975         get_online_mems();
 976         kasan_cache_shrink(cachep);
 977         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
 978         put_online_mems();
 979         put_online_cpus();
 980         return ret;
 981 }
 982 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 983
 984 /**
 985  * kmem_cache_shrink_all - shrink a cache and all memcg caches for root cache
 986  * @s: The cache pointer
 987  */
 988 void kmem_cache_shrink_all(struct kmem_cache *s)
 989 {
 990         struct kmem_cache *c;
 991
 992         if (!IS_ENABLED(CONFIG_MEMCG_KMEM) || !is_root_cache(s)) {
 993                 kmem_cache_shrink(s);
 994                 return;
 995         }
 996
 997         get_online_cpus();
 998         get_online_mems();
 999         kasan_cache_shrink(s);
1000         __kmem_cache_shrink(s);
1001
1002         /*
1003          * We have to take the slab_mutex to protect from the memcg list
1004          * modification.
1005          */
1006         mutex_lock(&slab_mutex);
1007         for_each_memcg_cache(c, s) {
1008                 /*
1009                  * Don't need to shrink deactivated memcg caches.
1010                  */
1011                 if (s->flags & SLAB_DEACTIVATED)
1012                         continue;
1013                 kasan_cache_shrink(c);
1014                 __kmem_cache_shrink(c);
1015         }
1016         mutex_unlock(&slab_mutex);
1017         put_online_mems();
1018         put_online_cpus();
1019 }
1020
1021 bool slab_is_available(void)
1022 {
1023         return slab_state >= UP;
1024 }
1025
1026 #ifndef CONFIG_SLOB
1027 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
1028 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name,
1029                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
1030                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
1031 {
1032         int err;
1033         unsigned int align = ARCH_KMALLOC_MINALIGN;
1034
1035         s->name = name;
1036         s->size = s->object_size = size;
1037
1038         /*
1039          * For power of two sizes, guarantee natural alignment for kmalloc
1040          * caches, regardless of SL*B debugging options.
1041          */
1042         if (is_power_of_2(size))
1043                 align = max(align, size);
1044         s->align = calculate_alignment(flags, align, size);
1045
1046         s->useroffset = useroffset;
1047         s->usersize = usersize;
1048
1049         slab_init_memcg_params(s);
1050
1051         err = __kmem_cache_create(s, flags);
1052
1053         if (err)
1054                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%u failed. Reason %d\n",
1055                                         name, size, err);
1056
1057         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
1058 }
1059
1060 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name,
1061                 unsigned int size, slab_flags_t flags,
1062                 unsigned int useroffset, unsigned int usersize)
1063 {
1064         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
1065
1066         if (!s)
1067                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
1068
1069         create_boot_cache(s, name, size, flags, useroffset, usersize);
1070         list_add(&s->list, &slab_caches);
1071         memcg_link_cache(s, NULL);
1072         s->refcount = 1;
1073         return s;
1074 }
1075
1076 struct kmem_cache *
1077 kmalloc_caches[NR_KMALLOC_TYPES][KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1] __ro_after_init =
1078 { /* initialization for https://bugs.llvm.org/show_bug.cgi?id=42570 */ };
1079 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
1080
1081 /*
1082  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
1083  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
1084  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
1085  * fls.
1086  */
1087 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
1088         3,      /* 8 */
1089         4,      /* 16 */
1090         5,      /* 24 */
1091         5,      /* 32 */
1092         6,      /* 40 */
1093         6,      /* 48 */
1094         6,      /* 56 */
1095         6,      /* 64 */
1096         1,      /* 72 */
1097         1,      /* 80 */
1098         1,      /* 88 */
1099         1,      /* 96 */
1100         7,      /* 104 */
1101         7,      /* 112 */
1102         7,      /* 120 */
1103         7,      /* 128 */
1104         2,      /* 136 */
1105         2,      /* 144 */
1106         2,      /* 152 */
1107         2,      /* 160 */
1108         2,      /* 168 */
1109         2,      /* 176 */
1110         2,      /* 184 */
1111         2       /* 192 */
1112 };
1113
1114 static inline unsigned int size_index_elem(unsigned int bytes)
1115 {
1116         return (bytes - 1) / 8;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
1121  * allocation
1122  */
1123 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
1124 {
1125         unsigned int index;
1126
1127         if (size <= 192) {
1128                 if (!size)
1129                         return ZERO_SIZE_PTR;
1130
1131                 index = size_index[size_index_elem(size)];
1132         } else {
1133                 if (WARN_ON_ONCE(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE))
1134                         return NULL;
1135                 index = fls(size - 1);
1136         }
1137
1138         return kmalloc_caches[kmalloc_type(flags)][index];
1139 }
1140
1141 /*
1142  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
1143  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
1144  * kmalloc-67108864.
1145  */
1146 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
1147         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
1148         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
1149         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
1150         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
1151         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
1152         {"kmalloc-1k",           1024},         {"kmalloc-2k",           2048},
1153         {"kmalloc-4k",           4096},         {"kmalloc-8k",           8192},
1154         {"kmalloc-16k",         16384},         {"kmalloc-32k",         32768},
1155         {"kmalloc-64k",         65536},         {"kmalloc-128k",       131072},
1156         {"kmalloc-256k",       262144},         {"kmalloc-512k",       524288},
1157         {"kmalloc-1M",        1048576},         {"kmalloc-2M",        2097152},
1158         {"kmalloc-4M",        4194304},         {"kmalloc-8M",        8388608},
1159         {"kmalloc-16M",      16777216},         {"kmalloc-32M",      33554432},
1160         {"kmalloc-64M",      67108864}
1161 };
1162
1163 /*
1164  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
1165  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
1166  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
1167  *
1168  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
1169  * handle the index determination for the smaller caches.
1170  *
1171  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
1172  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
1173  */
1174 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
1175 {
1176         unsigned int i;
1177
1178         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
1179                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
1180
1181         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
1182                 unsigned int elem = size_index_elem(i);
1183
1184                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
1185                         break;
1186                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
1187         }
1188
1189         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
1190                 /*
1191                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
1192                  * is 64 byte.
1193                  */
1194                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
1195                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
1196
1197         }
1198
1199         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
1200                 /*
1201                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
1202                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
1203                  * instead.
1204                  */
1205                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
1206                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
1207         }
1208 }
1209
1210 static const char *
1211 kmalloc_cache_name(const char *prefix, unsigned int size)
1212 {
1213
1214         static const char units[3] = "\0kM";
1215         int idx = 0;
1216
1217         while (size >= 1024 && (size % 1024 == 0)) {
1218                 size /= 1024;
1219                 idx++;
1220         }
1221
1222         return kasprintf(GFP_NOWAIT, "%s-%u%c", prefix, size, units[idx]);
1223 }
1224
1225 static void __init
1226 new_kmalloc_cache(int idx, int type, slab_flags_t flags)
1227 {
1228         const char *name;
1229
1230         if (type == KMALLOC_RECLAIM) {
1231                 flags |= SLAB_RECLAIM_ACCOUNT;
1232                 name = kmalloc_cache_name("kmalloc-rcl",
1233                                                 kmalloc_info[idx].size);
1234                 BUG_ON(!name);
1235         } else {
1236                 name = kmalloc_info[idx].name;
1237         }
1238
1239         kmalloc_caches[type][idx] = create_kmalloc_cache(name,
1240                                         kmalloc_info[idx].size, flags, 0,
1241                                         kmalloc_info[idx].size);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
1246  * may already have been created because they were needed to
1247  * enable allocations for slab creation.
1248  */
1249 void __init create_kmalloc_caches(slab_flags_t flags)
1250 {
1251         int i, type;
1252
1253         for (type = KMALLOC_NORMAL; type <= KMALLOC_RECLAIM; type++) {
1254                 for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1255                         if (!kmalloc_caches[type][i])
1256                                 new_kmalloc_cache(i, type, flags);
1257
1258                         /*
1259                          * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
1260                          * These have to be created immediately after the
1261                          * earlier power of two caches
1262                          */
1263                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && i == 6 &&
1264                                         !kmalloc_caches[type][1])
1265                                 new_kmalloc_cache(1, type, flags);
1266                         if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && i == 7 &&
1267                                         !kmalloc_caches[type][2])
1268                                 new_kmalloc_cache(2, type, flags);
1269                 }
1270         }
1271
1272         /* Kmalloc array is now usable */
1273         slab_state = UP;
1274
1275 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1276         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1277                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[KMALLOC_NORMAL][i];
1278
1279                 if (s) {
1280                         unsigned int size = kmalloc_size(i);
1281                         const char *n = kmalloc_cache_name("dma-kmalloc", size);
1282
1283                         BUG_ON(!n);
1284                         kmalloc_caches[KMALLOC_DMA][i] = create_kmalloc_cache(
1285                                 n, size, SLAB_CACHE_DMA | flags, 0, 0);
1286                 }
1287         }
1288 #endif
1289 }
1290 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1291
1292 /*
1293  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1294  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1295  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1296  */
1297 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1298 {
1299         void *ret = NULL;
1300         struct page *page;
1301
1302         flags |= __GFP_COMP;
1303         page = alloc_pages(flags, order);
1304         if (likely(page)) {
1305                 ret = page_address(page);
1306                 mod_node_page_state(page_pgdat(page), NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
1307                                     1 << order);
1308         }
1309         ret = kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1310         /* As ret might get tagged, call kmemleak hook after KASAN. */
1311         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1312         return ret;
1313 }
1314 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1315
1316 #ifdef CONFIG_TRACING
1317 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1318 {
1319         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1320         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1321         return ret;
1322 }
1323 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1324 #endif
1325
1326 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1327 /* Randomize a generic freelist */
1328 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1329                                unsigned int count)
1330 {
1331         unsigned int rand;
1332         unsigned int i;
1333
1334         for (i = 0; i < count; i++)
1335                 list[i] = i;
1336
1337         /* Fisher-Yates shuffle */
1338         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1339                 rand = prandom_u32_state(state);
1340                 rand %= (i + 1);
1341                 swap(list[i], list[rand]);
1342         }
1343 }
1344
1345 /* Create a random sequence per cache */
1346 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1347                                     gfp_t gfp)
1348 {
1349         struct rnd_state state;
1350
1351         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1352                 return 0;
1353
1354         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1355         if (!cachep->random_seq)
1356                 return -ENOMEM;
1357
1358         /* Get best entropy at this stage of boot */
1359         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1360
1361         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1362         return 0;
1363 }
1364
1365 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1366 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1367 {
1368         kfree(cachep->random_seq);
1369         cachep->random_seq = NULL;
1370 }
1371 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1372
1373 #if defined(CONFIG_SLAB) || defined(CONFIG_SLUB_DEBUG)
1374 #ifdef CONFIG_SLAB
1375 #define SLABINFO_RIGHTS (0600)
1376 #else
1377 #define SLABINFO_RIGHTS (0400)
1378 #endif
1379
1380 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1381 {
1382         /*
1383          * Output format version, so at least we can change it
1384          * without _too_ many complaints.
1385          */
1386 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1387         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1388 #else
1389         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1390 #endif
1391         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1392         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1393         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1394 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1395         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1396         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1397 #endif
1398         seq_putc(m, '\n');
1399 }
1400
1401 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1402 {
1403         mutex_lock(&slab_mutex);
1404         return seq_list_start(&slab_root_caches, *pos);
1405 }
1406
1407 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1408 {
1409         return seq_list_next(p, &slab_root_caches, pos);
1410 }
1411
1412 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1413 {
1414         mutex_unlock(&slab_mutex);
1415 }
1416
1417 static void
1418 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1419 {
1420         struct kmem_cache *c;
1421         struct slabinfo sinfo;
1422
1423         if (!is_root_cache(s))
1424                 return;
1425
1426         for_each_memcg_cache(c, s) {
1427                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1428                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1429
1430                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1431                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1432                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1433                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1434                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1435         }
1436 }
1437
1438 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1439 {
1440         struct slabinfo sinfo;
1441
1442         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1443         get_slabinfo(s, &sinfo);
1444
1445         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1446
1447         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1448                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1449                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1450
1451         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1452                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1453         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1454                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1455         slabinfo_show_stats(m, s);
1456         seq_putc(m, '\n');
1457 }
1458
1459 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1460 {
1461         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, root_caches_node);
1462
1463         if (p == slab_root_caches.next)
1464                 print_slabinfo_header(m);
1465         cache_show(s, m);
1466         return 0;
1467 }
1468
1469 void dump_unreclaimable_slab(void)
1470 {
1471         struct kmem_cache *s, *s2;
1472         struct slabinfo sinfo;
1473
1474         /*
1475          * Here acquiring slab_mutex is risky since we don't prefer to get
1476          * sleep in oom path. But, without mutex hold, it may introduce a
1477          * risk of crash.
1478          * Use mutex_trylock to protect the list traverse, dump nothing
1479          * without acquiring the mutex.
1480          */
1481         if (!mutex_trylock(&slab_mutex)) {
1482                 pr_warn("excessive unreclaimable slab but cannot dump stats\n");
1483                 return;
1484         }
1485
1486         pr_info("Unreclaimable slab info:\n");
1487         pr_info("Name                      Used          Total\n");
1488
1489         list_for_each_entry_safe(s, s2, &slab_caches, list) {
1490                 if (!is_root_cache(s) || (s->flags & SLAB_RECLAIM_ACCOUNT))
1491                         continue;
1492
1493                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1494
1495                 if (sinfo.num_objs > 0)
1496                         pr_info("%-17s %10luKB %10luKB\n", cache_name(s),
1497                                 (sinfo.active_objs * s->size) / 1024,
1498                                 (sinfo.num_objs * s->size) / 1024);
1499         }
1500         mutex_unlock(&slab_mutex);
1501 }
1502
1503 #if defined(CONFIG_MEMCG)
1504 void *memcg_slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1505 {
1506         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
1507
1508         mutex_lock(&slab_mutex);
1509         return seq_list_start(&memcg->kmem_caches, *pos);
1510 }
1511
1512 void *memcg_slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1513 {
1514         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
1515
1516         return seq_list_next(p, &memcg->kmem_caches, pos);
1517 }
1518
1519 void memcg_slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1520 {
1521         mutex_unlock(&slab_mutex);
1522 }
1523
1524 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1525 {
1526         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache,
1527                                           memcg_params.kmem_caches_node);
1528         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_seq(m);
1529
1530         if (p == memcg->kmem_caches.next)
1531                 print_slabinfo_header(m);
1532         cache_show(s, m);
1533         return 0;
1534 }
1535 #endif
1536
1537 /*
1538  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1539  *
1540  * Output layout:
1541  * cache-name
1542  * num-active-objs
1543  * total-objs
1544  * object size
1545  * num-active-slabs
1546  * total-slabs
1547  * num-pages-per-slab
1548  * + further values on SMP and with statistics enabled
1549  */
1550 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1551         .start = slab_start,
1552         .next = slab_next,
1553         .stop = slab_stop,
1554         .show = slab_show,
1555 };
1556
1557 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1558 {
1559         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1560 }
1561
1562 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1563         .open           = slabinfo_open,
1564         .read           = seq_read,
1565         .write          = slabinfo_write,
1566         .llseek         = seq_lseek,
1567         .release        = seq_release,
1568 };
1569
1570 static int __init slab_proc_init(void)
1571 {
1572         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1573                                                 &proc_slabinfo_operations);
1574         return 0;
1575 }
1576 module_init(slab_proc_init);
1577
1578 #if defined(CONFIG_DEBUG_FS) && defined(CONFIG_MEMCG_KMEM)
1579 /*
1580  * Display information about kmem caches that have child memcg caches.
1581  */
1582 static int memcg_slabinfo_show(struct seq_file *m, void *unused)
1583 {
1584         struct kmem_cache *s, *c;
1585         struct slabinfo sinfo;
1586
1587         mutex_lock(&slab_mutex);
1588         seq_puts(m, "# <name> <css_id[:dead|deact]> <active_objs> <num_objs>");
1589         seq_puts(m, " <active_slabs> <num_slabs>\n");
1590         list_for_each_entry(s, &slab_root_caches, root_caches_node) {
1591                 /*
1592                  * Skip kmem caches that don't have any memcg children.
1593                  */
1594                 if (list_empty(&s->memcg_params.children))
1595                         continue;
1596
1597                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1598                 get_slabinfo(s, &sinfo);
1599                 seq_printf(m, "%-17s root       %6lu %6lu %6lu %6lu\n",
1600                            cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs,
1601                            sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs);
1602
1603                 for_each_memcg_cache(c, s) {
1604                         struct cgroup_subsys_state *css;
1605                         char *status = "";
1606
1607                         css = &c->memcg_params.memcg->css;
1608                         if (!(css->flags & CSS_ONLINE))
1609                                 status = ":dead";
1610                         else if (c->flags & SLAB_DEACTIVATED)
1611                                 status = ":deact";
1612
1613                         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1614                         get_slabinfo(c, &sinfo);
1615                         seq_printf(m, "%-17s %4d%-6s %6lu %6lu %6lu %6lu\n",
1616                                    cache_name(c), css->id, status,
1617                                    sinfo.active_objs, sinfo.num_objs,
1618                                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs);
1619                 }
1620         }
1621         mutex_unlock(&slab_mutex);
1622         return 0;
1623 }
1624 DEFINE_SHOW_ATTRIBUTE(memcg_slabinfo);
1625
1626 static int __init memcg_slabinfo_init(void)
1627 {
1628         debugfs_create_file("memcg_slabinfo", S_IFREG | S_IRUGO,
1629                             NULL, NULL, &memcg_slabinfo_fops);
1630         return 0;
1631 }
1632
1633 late_initcall(memcg_slabinfo_init);
1634 #endif /* CONFIG_DEBUG_FS && CONFIG_MEMCG_KMEM */
1635 #endif /* CONFIG_SLAB || CONFIG_SLUB_DEBUG */
1636
1637 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1638                                            gfp_t flags)
1639 {
1640         void *ret;
1641         size_t ks = 0;
1642
1643         if (p)
1644                 ks = ksize(p);
1645
1646         if (ks >= new_size) {
1647                 p = kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1648                 return (void *)p;
1649         }
1650
1651         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1652         if (ret && p)
1653                 memcpy(ret, p, ks);
1654
1655         return ret;
1656 }
1657
1658 /**
1659  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1660  * @p: object to reallocate memory for.
1661  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1662  * @flags: the type of memory to allocate.
1663  *
1664  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1665  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1666  * like, for example, with RCU.
1667  *
1668  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1669  */
1670 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1671 {
1672         if (unlikely(!new_size))
1673                 return ZERO_SIZE_PTR;
1674
1675         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1676
1677 }
1678 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1679
1680 /**
1681  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1682  * @p: object to reallocate memory for.
1683  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1684  * @flags: the type of memory to allocate.
1685  *
1686  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1687  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1688  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1689  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1690  *
1691  * Return: pointer to the allocated memory or %NULL in case of error
1692  */
1693 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1694 {
1695         void *ret;
1696
1697         if (unlikely(!new_size)) {
1698                 kfree(p);
1699                 return ZERO_SIZE_PTR;
1700         }
1701
1702         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1703         if (ret && kasan_reset_tag(p) != kasan_reset_tag(ret))
1704                 kfree(p);
1705
1706         return ret;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1709
1710 /**
1711  * kzfree - like kfree but zero memory
1712  * @p: object to free memory of
1713  *
1714  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1715  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1716  *
1717  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1718  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1719  * careful when using this function in performance sensitive code.
1720  */
1721 void kzfree(const void *p)
1722 {
1723         size_t ks;
1724         void *mem = (void *)p;
1725
1726         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1727                 return;
1728         ks = ksize(mem);
1729         memset(mem, 0, ks);
1730         kfree(mem);
1731 }
1732 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1733
1734 /**
1735  * ksize - get the actual amount of memory allocated for a given object
1736  * @objp: Pointer to the object
1737  *
1738  * kmalloc may internally round up allocations and return more memory
1739  * than requested. ksize() can be used to determine the actual amount of
1740  * memory allocated. The caller may use this additional memory, even though
1741  * a smaller amount of memory was initially specified with the kmalloc call.
1742  * The caller must guarantee that objp points to a valid object previously
1743  * allocated with either kmalloc() or kmem_cache_alloc(). The object
1744  * must not be freed during the duration of the call.
1745  *
1746  * Return: size of the actual memory used by @objp in bytes
1747  */
1748 size_t ksize(const void *objp)
1749 {
1750         size_t size;
1751
1752         if (WARN_ON_ONCE(!objp))
1753                 return 0;
1754         /*
1755          * We need to check that the pointed to object is valid, and only then
1756          * unpoison the shadow memory below. We use __kasan_check_read(), to
1757          * generate a more useful report at the time ksize() is called (rather
1758          * than later where behaviour is undefined due to potential
1759          * use-after-free or double-free).
1760          *
1761          * If the pointed to memory is invalid we return 0, to avoid users of
1762          * ksize() writing to and potentially corrupting the memory region.
1763          *
1764          * We want to perform the check before __ksize(), to avoid potentially
1765          * crashing in __ksize() due to accessing invalid metadata.
1766          */
1767         if (unlikely(objp == ZERO_SIZE_PTR) || !__kasan_check_read(objp, 1))
1768                 return 0;
1769
1770         size = __ksize(objp);
1771         /*
1772          * We assume that ksize callers could use whole allocated area,
1773          * so we need to unpoison this area.
1774          */
1775         kasan_unpoison_shadow(objp, size);
1776         return size;
1777 }
1778 EXPORT_SYMBOL(ksize);
1779
1780 /* Tracepoints definitions. */
1781 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1782 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1783 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1784 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1785 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1786 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);
1787
1788 int should_failslab(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags)
1789 {
1790         if (__should_failslab(s, gfpflags))
1791                 return -ENOMEM;
1792         return 0;
1793 }
1794 ALLOW_ERROR_INJECTION(should_failslab, ERRNO);