kernel/bpf/memalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /* Copyright (c) 2022 Meta Platforms, Inc. and affiliates. */
   3 #include <linux/mm.h>
   4 #include <linux/llist.h>
   5 #include <linux/bpf.h>
   6 #include <linux/irq_work.h>
   7 #include <linux/bpf_mem_alloc.h>
   8 #include <linux/memcontrol.h>
   9 #include <asm/local.h>
  10
  11 /* Any context (including NMI) BPF specific memory allocator.
  12  *
  13  * Tracing BPF programs can attach to kprobe and fentry. Hence they
  14  * run in unknown context where calling plain kmalloc() might not be safe.
  15  *
  16  * Front-end kmalloc() with per-cpu per-bucket cache of free elements.
  17  * Refill this cache asynchronously from irq_work.
  18  *
  19  * CPU_0 buckets
  20  * 16 32 64 96 128 196 256 512 1024 2048 4096
  21  * ...
  22  * CPU_N buckets
  23  * 16 32 64 96 128 196 256 512 1024 2048 4096
  24  *
  25  * The buckets are prefilled at the start.
  26  * BPF programs always run with migration disabled.
  27  * It's safe to allocate from cache of the current cpu with irqs disabled.
  28  * Free-ing is always done into bucket of the current cpu as well.
  29  * irq_work trims extra free elements from buckets with kfree
  30  * and refills them with kmalloc, so global kmalloc logic takes care
  31  * of freeing objects allocated by one cpu and freed on another.
  32  *
  33  * Every allocated objected is padded with extra 8 bytes that contains
  34  * struct llist_node.
  35  */
  36 #define LLIST_NODE_SZ sizeof(struct llist_node)
  37
  38 /* similar to kmalloc, but sizeof == 8 bucket is gone */
  39 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
  40         3,      /* 8 */
  41         3,      /* 16 */
  42         4,      /* 24 */
  43         4,      /* 32 */
  44         5,      /* 40 */
  45         5,      /* 48 */
  46         5,      /* 56 */
  47         5,      /* 64 */
  48         1,      /* 72 */
  49         1,      /* 80 */
  50         1,      /* 88 */
  51         1,      /* 96 */
  52         6,      /* 104 */
  53         6,      /* 112 */
  54         6,      /* 120 */
  55         6,      /* 128 */
  56         2,      /* 136 */
  57         2,      /* 144 */
  58         2,      /* 152 */
  59         2,      /* 160 */
  60         2,      /* 168 */
  61         2,      /* 176 */
  62         2,      /* 184 */
  63         2       /* 192 */
  64 };
  65
  66 static int bpf_mem_cache_idx(size_t size)
  67 {
  68         if (!size || size > 4096)
  69                 return -1;
  70
  71         if (size <= 192)
  72                 return size_index[(size - 1) / 8] - 1;
  73
  74         return fls(size - 1) - 2;
  75 }
  76
  77 #define NUM_CACHES 11
  78
  79 struct bpf_mem_cache {
  80         /* per-cpu list of free objects of size 'unit_size'.
  81          * All accesses are done with interrupts disabled and 'active' counter
  82          * protection with __llist_add() and __llist_del_first().
  83          */
  84         struct llist_head free_llist;
  85         local_t active;
  86
  87         /* Operations on the free_list from unit_alloc/unit_free/bpf_mem_refill
  88          * are sequenced by per-cpu 'active' counter. But unit_free() cannot
  89          * fail. When 'active' is busy the unit_free() will add an object to
  90          * free_llist_extra.
  91          */
  92         struct llist_head free_llist_extra;
  93
  94         struct irq_work refill_work;
  95         struct obj_cgroup *objcg;
  96         int unit_size;
  97         /* count of objects in free_llist */
  98         int free_cnt;
  99         int low_watermark, high_watermark, batch;
 100         int percpu_size;
 101
 102         struct rcu_head rcu;
 103         struct llist_head free_by_rcu;
 104         struct llist_head waiting_for_gp;
 105         atomic_t call_rcu_in_progress;
 106 };
 107
 108 struct bpf_mem_caches {
 109         struct bpf_mem_cache cache[NUM_CACHES];
 110 };
 111
 112 static struct llist_node notrace *__llist_del_first(struct llist_head *head)
 113 {
 114         struct llist_node *entry, *next;
 115
 116         entry = head->first;
 117         if (!entry)
 118                 return NULL;
 119         next = entry->next;
 120         head->first = next;
 121         return entry;
 122 }
 123
 124 static void *__alloc(struct bpf_mem_cache *c, int node, gfp_t flags)
 125 {
 126         if (c->percpu_size) {
 127                 void **obj = kmalloc_node(c->percpu_size, flags, node);
 128                 void *pptr = __alloc_percpu_gfp(c->unit_size, 8, flags);
 129
 130                 if (!obj || !pptr) {
 131                         free_percpu(pptr);
 132                         kfree(obj);
 133                         return NULL;
 134                 }
 135                 obj[1] = pptr;
 136                 return obj;
 137         }
 138
 139         return kmalloc_node(c->unit_size, flags | __GFP_ZERO, node);
 140 }
 141
 142 static struct mem_cgroup *get_memcg(const struct bpf_mem_cache *c)
 143 {
 144 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 145         if (c->objcg)
 146                 return get_mem_cgroup_from_objcg(c->objcg);
 147 #endif
 148
 149 #ifdef CONFIG_MEMCG
 150         return root_mem_cgroup;
 151 #else
 152         return NULL;
 153 #endif
 154 }
 155
 156 /* Mostly runs from irq_work except __init phase. */
 157 static void alloc_bulk(struct bpf_mem_cache *c, int cnt, int node)
 158 {
 159         struct mem_cgroup *memcg = NULL, *old_memcg;
 160         unsigned long flags;
 161         void *obj;
 162         int i;
 163
 164         memcg = get_memcg(c);
 165         old_memcg = set_active_memcg(memcg);
 166         for (i = 0; i < cnt; i++) {
 167                 /*
 168                  * free_by_rcu is only manipulated by irq work refill_work().
 169                  * IRQ works on the same CPU are called sequentially, so it is
 170                  * safe to use __llist_del_first() here. If alloc_bulk() is
 171                  * invoked by the initial prefill, there will be no running
 172                  * refill_work(), so __llist_del_first() is fine as well.
 173                  *
 174                  * In most cases, objects on free_by_rcu are from the same CPU.
 175                  * If some objects come from other CPUs, it doesn't incur any
 176                  * harm because NUMA_NO_NODE means the preference for current
 177                  * numa node and it is not a guarantee.
 178                  */
 179                 obj = __llist_del_first(&c->free_by_rcu);
 180                 if (!obj) {
 181                         /* Allocate, but don't deplete atomic reserves that typical
 182                          * GFP_ATOMIC would do. irq_work runs on this cpu and kmalloc
 183                          * will allocate from the current numa node which is what we
 184                          * want here.
 185                          */
 186                         obj = __alloc(c, node, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN | __GFP_ACCOUNT);
 187                         if (!obj)
 188                                 break;
 189                 }
 190                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 191                         /* In RT irq_work runs in per-cpu kthread, so disable
 192                          * interrupts to avoid preemption and interrupts and
 193                          * reduce the chance of bpf prog executing on this cpu
 194                          * when active counter is busy.
 195                          */
 196                         local_irq_save(flags);
 197                 /* alloc_bulk runs from irq_work which will not preempt a bpf
 198                  * program that does unit_alloc/unit_free since IRQs are
 199                  * disabled there. There is no race to increment 'active'
 200                  * counter. It protects free_llist from corruption in case NMI
 201                  * bpf prog preempted this loop.
 202                  */
 203                 WARN_ON_ONCE(local_inc_return(&c->active) != 1);
 204                 __llist_add(obj, &c->free_llist);
 205                 c->free_cnt++;
 206                 local_dec(&c->active);
 207                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 208                         local_irq_restore(flags);
 209         }
 210         set_active_memcg(old_memcg);
 211         mem_cgroup_put(memcg);
 212 }
 213
 214 static void free_one(struct bpf_mem_cache *c, void *obj)
 215 {
 216         if (c->percpu_size) {
 217                 free_percpu(((void **)obj)[1]);
 218                 kfree(obj);
 219                 return;
 220         }
 221
 222         kfree(obj);
 223 }
 224
 225 static void __free_rcu(struct rcu_head *head)
 226 {
 227         struct bpf_mem_cache *c = container_of(head, struct bpf_mem_cache, rcu);
 228         struct llist_node *llnode = llist_del_all(&c->waiting_for_gp);
 229         struct llist_node *pos, *t;
 230
 231         llist_for_each_safe(pos, t, llnode)
 232                 free_one(c, pos);
 233         atomic_set(&c->call_rcu_in_progress, 0);
 234 }
 235
 236 static void __free_rcu_tasks_trace(struct rcu_head *head)
 237 {
 238         /* If RCU Tasks Trace grace period implies RCU grace period,
 239          * there is no need to invoke call_rcu().
 240          */
 241         if (rcu_trace_implies_rcu_gp())
 242                 __free_rcu(head);
 243         else
 244                 call_rcu(head, __free_rcu);
 245 }
 246
 247 static void enque_to_free(struct bpf_mem_cache *c, void *obj)
 248 {
 249         struct llist_node *llnode = obj;
 250
 251         /* bpf_mem_cache is a per-cpu object. Freeing happens in irq_work.
 252          * Nothing races to add to free_by_rcu list.
 253          */
 254         __llist_add(llnode, &c->free_by_rcu);
 255 }
 256
 257 static void do_call_rcu(struct bpf_mem_cache *c)
 258 {
 259         struct llist_node *llnode, *t;
 260
 261         if (atomic_xchg(&c->call_rcu_in_progress, 1))
 262                 return;
 263
 264         WARN_ON_ONCE(!llist_empty(&c->waiting_for_gp));
 265         llist_for_each_safe(llnode, t, __llist_del_all(&c->free_by_rcu))
 266                 /* There is no concurrent __llist_add(waiting_for_gp) access.
 267                  * It doesn't race with llist_del_all either.
 268                  * But there could be two concurrent llist_del_all(waiting_for_gp):
 269                  * from __free_rcu() and from drain_mem_cache().
 270                  */
 271                 __llist_add(llnode, &c->waiting_for_gp);
 272         /* Use call_rcu_tasks_trace() to wait for sleepable progs to finish.
 273          * If RCU Tasks Trace grace period implies RCU grace period, free
 274          * these elements directly, else use call_rcu() to wait for normal
 275          * progs to finish and finally do free_one() on each element.
 276          */
 277         call_rcu_tasks_trace(&c->rcu, __free_rcu_tasks_trace);
 278 }
 279
 280 static void free_bulk(struct bpf_mem_cache *c)
 281 {
 282         struct llist_node *llnode, *t;
 283         unsigned long flags;
 284         int cnt;
 285
 286         do {
 287                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 288                         local_irq_save(flags);
 289                 WARN_ON_ONCE(local_inc_return(&c->active) != 1);
 290                 llnode = __llist_del_first(&c->free_llist);
 291                 if (llnode)
 292                         cnt = --c->free_cnt;
 293                 else
 294                         cnt = 0;
 295                 local_dec(&c->active);
 296                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 297                         local_irq_restore(flags);
 298                 if (llnode)
 299                         enque_to_free(c, llnode);
 300         } while (cnt > (c->high_watermark + c->low_watermark) / 2);
 301
 302         /* and drain free_llist_extra */
 303         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&c->free_llist_extra))
 304                 enque_to_free(c, llnode);
 305         do_call_rcu(c);
 306 }
 307
 308 static void bpf_mem_refill(struct irq_work *work)
 309 {
 310         struct bpf_mem_cache *c = container_of(work, struct bpf_mem_cache, refill_work);
 311         int cnt;
 312
 313         /* Racy access to free_cnt. It doesn't need to be 100% accurate */
 314         cnt = c->free_cnt;
 315         if (cnt < c->low_watermark)
 316                 /* irq_work runs on this cpu and kmalloc will allocate
 317                  * from the current numa node which is what we want here.
 318                  */
 319                 alloc_bulk(c, c->batch, NUMA_NO_NODE);
 320         else if (cnt > c->high_watermark)
 321                 free_bulk(c);
 322 }
 323
 324 static void notrace irq_work_raise(struct bpf_mem_cache *c)
 325 {
 326         irq_work_queue(&c->refill_work);
 327 }
 328
 329 /* For typical bpf map case that uses bpf_mem_cache_alloc and single bucket
 330  * the freelist cache will be elem_size * 64 (or less) on each cpu.
 331  *
 332  * For bpf programs that don't have statically known allocation sizes and
 333  * assuming (low_mark + high_mark) / 2 as an average number of elements per
 334  * bucket and all buckets are used the total amount of memory in freelists
 335  * on each cpu will be:
 336  * 64*16 + 64*32 + 64*64 + 64*96 + 64*128 + 64*196 + 64*256 + 32*512 + 16*1024 + 8*2048 + 4*4096
 337  * == ~ 116 Kbyte using below heuristic.
 338  * Initialized, but unused bpf allocator (not bpf map specific one) will
 339  * consume ~ 11 Kbyte per cpu.
 340  * Typical case will be between 11K and 116K closer to 11K.
 341  * bpf progs can and should share bpf_mem_cache when possible.
 342  */
 343
 344 static void prefill_mem_cache(struct bpf_mem_cache *c, int cpu)
 345 {
 346         init_irq_work(&c->refill_work, bpf_mem_refill);
 347         if (c->unit_size <= 256) {
 348                 c->low_watermark = 32;
 349                 c->high_watermark = 96;
 350         } else {
 351                 /* When page_size == 4k, order-0 cache will have low_mark == 2
 352                  * and high_mark == 6 with batch alloc of 3 individual pages at
 353                  * a time.
 354                  * 8k allocs and above low == 1, high == 3, batch == 1.
 355                  */
 356                 c->low_watermark = max(32 * 256 / c->unit_size, 1);
 357                 c->high_watermark = max(96 * 256 / c->unit_size, 3);
 358         }
 359         c->batch = max((c->high_watermark - c->low_watermark) / 4 * 3, 1);
 360
 361         /* To avoid consuming memory assume that 1st run of bpf
 362          * prog won't be doing more than 4 map_update_elem from
 363          * irq disabled region
 364          */
 365         alloc_bulk(c, c->unit_size <= 256 ? 4 : 1, cpu_to_node(cpu));
 366 }
 367
 368 /* When size != 0 bpf_mem_cache for each cpu.
 369  * This is typical bpf hash map use case when all elements have equal size.
 370  *
 371  * When size == 0 allocate 11 bpf_mem_cache-s for each cpu, then rely on
 372  * kmalloc/kfree. Max allocation size is 4096 in this case.
 373  * This is bpf_dynptr and bpf_kptr use case.
 374  */
 375 int bpf_mem_alloc_init(struct bpf_mem_alloc *ma, int size, bool percpu)
 376 {
 377         static u16 sizes[NUM_CACHES] = {96, 192, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096};
 378         struct bpf_mem_caches *cc, __percpu *pcc;
 379         struct bpf_mem_cache *c, __percpu *pc;
 380         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
 381         int cpu, i, unit_size, percpu_size = 0;
 382
 383         if (size) {
 384                 pc = __alloc_percpu_gfp(sizeof(*pc), 8, GFP_KERNEL);
 385                 if (!pc)
 386                         return -ENOMEM;
 387
 388                 if (percpu)
 389                         /* room for llist_node and per-cpu pointer */
 390                         percpu_size = LLIST_NODE_SZ + sizeof(void *);
 391                 else
 392                         size += LLIST_NODE_SZ; /* room for llist_node */
 393                 unit_size = size;
 394
 395 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 396                 if (memcg_bpf_enabled())
 397                         objcg = get_obj_cgroup_from_current();
 398 #endif
 399                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 400                         c = per_cpu_ptr(pc, cpu);
 401                         c->unit_size = unit_size;
 402                         c->objcg = objcg;
 403                         c->percpu_size = percpu_size;
 404                         prefill_mem_cache(c, cpu);
 405                 }
 406                 ma->cache = pc;
 407                 return 0;
 408         }
 409
 410         /* size == 0 && percpu is an invalid combination */
 411         if (WARN_ON_ONCE(percpu))
 412                 return -EINVAL;
 413
 414         pcc = __alloc_percpu_gfp(sizeof(*cc), 8, GFP_KERNEL);
 415         if (!pcc)
 416                 return -ENOMEM;
 417 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 418         objcg = get_obj_cgroup_from_current();
 419 #endif
 420         for_each_possible_cpu(cpu) {
 421                 cc = per_cpu_ptr(pcc, cpu);
 422                 for (i = 0; i < NUM_CACHES; i++) {
 423                         c = &cc->cache[i];
 424                         c->unit_size = sizes[i];
 425                         c->objcg = objcg;
 426                         prefill_mem_cache(c, cpu);
 427                 }
 428         }
 429         ma->caches = pcc;
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 static void drain_mem_cache(struct bpf_mem_cache *c)
 434 {
 435         struct llist_node *llnode, *t;
 436
 437         /* No progs are using this bpf_mem_cache, but htab_map_free() called
 438          * bpf_mem_cache_free() for all remaining elements and they can be in
 439          * free_by_rcu or in waiting_for_gp lists, so drain those lists now.
 440          *
 441          * Except for waiting_for_gp list, there are no concurrent operations
 442          * on these lists, so it is safe to use __llist_del_all().
 443          */
 444         llist_for_each_safe(llnode, t, __llist_del_all(&c->free_by_rcu))
 445                 free_one(c, llnode);
 446         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&c->waiting_for_gp))
 447                 free_one(c, llnode);
 448         llist_for_each_safe(llnode, t, __llist_del_all(&c->free_llist))
 449                 free_one(c, llnode);
 450         llist_for_each_safe(llnode, t, __llist_del_all(&c->free_llist_extra))
 451                 free_one(c, llnode);
 452 }
 453
 454 static void free_mem_alloc_no_barrier(struct bpf_mem_alloc *ma)
 455 {
 456         free_percpu(ma->cache);
 457         free_percpu(ma->caches);
 458         ma->cache = NULL;
 459         ma->caches = NULL;
 460 }
 461
 462 static void free_mem_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma)
 463 {
 464         /* waiting_for_gp lists was drained, but __free_rcu might
 465          * still execute. Wait for it now before we freeing percpu caches.
 466          *
 467          * rcu_barrier_tasks_trace() doesn't imply synchronize_rcu_tasks_trace(),
 468          * but rcu_barrier_tasks_trace() and rcu_barrier() below are only used
 469          * to wait for the pending __free_rcu_tasks_trace() and __free_rcu(),
 470          * so if call_rcu(head, __free_rcu) is skipped due to
 471          * rcu_trace_implies_rcu_gp(), it will be OK to skip rcu_barrier() by
 472          * using rcu_trace_implies_rcu_gp() as well.
 473          */
 474         rcu_barrier_tasks_trace();
 475         if (!rcu_trace_implies_rcu_gp())
 476                 rcu_barrier();
 477         free_mem_alloc_no_barrier(ma);
 478 }
 479
 480 static void free_mem_alloc_deferred(struct work_struct *work)
 481 {
 482         struct bpf_mem_alloc *ma = container_of(work, struct bpf_mem_alloc, work);
 483
 484         free_mem_alloc(ma);
 485         kfree(ma);
 486 }
 487
 488 static void destroy_mem_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma, int rcu_in_progress)
 489 {
 490         struct bpf_mem_alloc *copy;
 491
 492         if (!rcu_in_progress) {
 493                 /* Fast path. No callbacks are pending, hence no need to do
 494                  * rcu_barrier-s.
 495                  */
 496                 free_mem_alloc_no_barrier(ma);
 497                 return;
 498         }
 499
 500         copy = kmalloc(sizeof(*ma), GFP_KERNEL);
 501         if (!copy) {
 502                 /* Slow path with inline barrier-s */
 503                 free_mem_alloc(ma);
 504                 return;
 505         }
 506
 507         /* Defer barriers into worker to let the rest of map memory to be freed */
 508         copy->cache = ma->cache;
 509         ma->cache = NULL;
 510         copy->caches = ma->caches;
 511         ma->caches = NULL;
 512         INIT_WORK(&copy->work, free_mem_alloc_deferred);
 513         queue_work(system_unbound_wq, &copy->work);
 514 }
 515
 516 void bpf_mem_alloc_destroy(struct bpf_mem_alloc *ma)
 517 {
 518         struct bpf_mem_caches *cc;
 519         struct bpf_mem_cache *c;
 520         int cpu, i, rcu_in_progress;
 521
 522         if (ma->cache) {
 523                 rcu_in_progress = 0;
 524                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 525                         c = per_cpu_ptr(ma->cache, cpu);
 526                         /*
 527                          * refill_work may be unfinished for PREEMPT_RT kernel
 528                          * in which irq work is invoked in a per-CPU RT thread.
 529                          * It is also possible for kernel with
 530                          * arch_irq_work_has_interrupt() being false and irq
 531                          * work is invoked in timer interrupt. So waiting for
 532                          * the completion of irq work to ease the handling of
 533                          * concurrency.
 534                          */
 535                         irq_work_sync(&c->refill_work);
 536                         drain_mem_cache(c);
 537                         rcu_in_progress += atomic_read(&c->call_rcu_in_progress);
 538                 }
 539                 /* objcg is the same across cpus */
 540                 if (c->objcg)
 541                         obj_cgroup_put(c->objcg);
 542                 destroy_mem_alloc(ma, rcu_in_progress);
 543         }
 544         if (ma->caches) {
 545                 rcu_in_progress = 0;
 546                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 547                         cc = per_cpu_ptr(ma->caches, cpu);
 548                         for (i = 0; i < NUM_CACHES; i++) {
 549                                 c = &cc->cache[i];
 550                                 irq_work_sync(&c->refill_work);
 551                                 drain_mem_cache(c);
 552                                 rcu_in_progress += atomic_read(&c->call_rcu_in_progress);
 553                         }
 554                 }
 555                 if (c->objcg)
 556                         obj_cgroup_put(c->objcg);
 557                 destroy_mem_alloc(ma, rcu_in_progress);
 558         }
 559 }
 560
 561 /* notrace is necessary here and in other functions to make sure
 562  * bpf programs cannot attach to them and cause llist corruptions.
 563  */
 564 static void notrace *unit_alloc(struct bpf_mem_cache *c)
 565 {
 566         struct llist_node *llnode = NULL;
 567         unsigned long flags;
 568         int cnt = 0;
 569
 570         /* Disable irqs to prevent the following race for majority of prog types:
 571          * prog_A
 572          *   bpf_mem_alloc
 573          *      preemption or irq -> prog_B
 574          *        bpf_mem_alloc
 575          *
 576          * but prog_B could be a perf_event NMI prog.
 577          * Use per-cpu 'active' counter to order free_list access between
 578          * unit_alloc/unit_free/bpf_mem_refill.
 579          */
 580         local_irq_save(flags);
 581         if (local_inc_return(&c->active) == 1) {
 582                 llnode = __llist_del_first(&c->free_llist);
 583                 if (llnode)
 584                         cnt = --c->free_cnt;
 585         }
 586         local_dec(&c->active);
 587         local_irq_restore(flags);
 588
 589         WARN_ON(cnt < 0);
 590
 591         if (cnt < c->low_watermark)
 592                 irq_work_raise(c);
 593         return llnode;
 594 }
 595
 596 /* Though 'ptr' object could have been allocated on a different cpu
 597  * add it to the free_llist of the current cpu.
 598  * Let kfree() logic deal with it when it's later called from irq_work.
 599  */
 600 static void notrace unit_free(struct bpf_mem_cache *c, void *ptr)
 601 {
 602         struct llist_node *llnode = ptr - LLIST_NODE_SZ;
 603         unsigned long flags;
 604         int cnt = 0;
 605
 606         BUILD_BUG_ON(LLIST_NODE_SZ > 8);
 607
 608         local_irq_save(flags);
 609         if (local_inc_return(&c->active) == 1) {
 610                 __llist_add(llnode, &c->free_llist);
 611                 cnt = ++c->free_cnt;
 612         } else {
 613                 /* unit_free() cannot fail. Therefore add an object to atomic
 614                  * llist. free_bulk() will drain it. Though free_llist_extra is
 615                  * a per-cpu list we have to use atomic llist_add here, since
 616                  * it also can be interrupted by bpf nmi prog that does another
 617                  * unit_free() into the same free_llist_extra.
 618                  */
 619                 llist_add(llnode, &c->free_llist_extra);
 620         }
 621         local_dec(&c->active);
 622         local_irq_restore(flags);
 623
 624         if (cnt > c->high_watermark)
 625                 /* free few objects from current cpu into global kmalloc pool */
 626                 irq_work_raise(c);
 627 }
 628
 629 /* Called from BPF program or from sys_bpf syscall.
 630  * In both cases migration is disabled.
 631  */
 632 void notrace *bpf_mem_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma, size_t size)
 633 {
 634         int idx;
 635         void *ret;
 636
 637         if (!size)
 638                 return ZERO_SIZE_PTR;
 639
 640         idx = bpf_mem_cache_idx(size + LLIST_NODE_SZ);
 641         if (idx < 0)
 642                 return NULL;
 643
 644         ret = unit_alloc(this_cpu_ptr(ma->caches)->cache + idx);
 645         return !ret ? NULL : ret + LLIST_NODE_SZ;
 646 }
 647
 648 void notrace bpf_mem_free(struct bpf_mem_alloc *ma, void *ptr)
 649 {
 650         int idx;
 651
 652         if (!ptr)
 653                 return;
 654
 655         idx = bpf_mem_cache_idx(ksize(ptr - LLIST_NODE_SZ));
 656         if (idx < 0)
 657                 return;
 658
 659         unit_free(this_cpu_ptr(ma->caches)->cache + idx, ptr);
 660 }
 661
 662 void notrace *bpf_mem_cache_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma)
 663 {
 664         void *ret;
 665
 666         ret = unit_alloc(this_cpu_ptr(ma->cache));
 667         return !ret ? NULL : ret + LLIST_NODE_SZ;
 668 }
 669
 670 void notrace bpf_mem_cache_free(struct bpf_mem_alloc *ma, void *ptr)
 671 {
 672         if (!ptr)
 673                 return;
 674
 675         unit_free(this_cpu_ptr(ma->cache), ptr);
 676 }
 677
 678 /* Directly does a kfree() without putting 'ptr' back to the free_llist
 679  * for reuse and without waiting for a rcu_tasks_trace gp.
 680  * The caller must first go through the rcu_tasks_trace gp for 'ptr'
 681  * before calling bpf_mem_cache_raw_free().
 682  * It could be used when the rcu_tasks_trace callback does not have
 683  * a hold on the original bpf_mem_alloc object that allocated the
 684  * 'ptr'. This should only be used in the uncommon code path.
 685  * Otherwise, the bpf_mem_alloc's free_llist cannot be refilled
 686  * and may affect performance.
 687  */
 688 void bpf_mem_cache_raw_free(void *ptr)
 689 {
 690         if (!ptr)
 691                 return;
 692
 693         kfree(ptr - LLIST_NODE_SZ);
 694 }
 695
 696 /* When flags == GFP_KERNEL, it signals that the caller will not cause
 697  * deadlock when using kmalloc. bpf_mem_cache_alloc_flags() will use
 698  * kmalloc if the free_llist is empty.
 699  */
 700 void notrace *bpf_mem_cache_alloc_flags(struct bpf_mem_alloc *ma, gfp_t flags)
 701 {
 702         struct bpf_mem_cache *c;
 703         void *ret;
 704
 705         c = this_cpu_ptr(ma->cache);
 706
 707         ret = unit_alloc(c);
 708         if (!ret && flags == GFP_KERNEL) {
 709                 struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
 710
 711                 memcg = get_memcg(c);
 712                 old_memcg = set_active_memcg(memcg);
 713                 ret = __alloc(c, NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_ACCOUNT);
 714                 set_active_memcg(old_memcg);
 715                 mem_cgroup_put(memcg);
 716         }
 717
 718         return !ret ? NULL : ret + LLIST_NODE_SZ;
 719 }