mm/slab_common.c

   1 /*
   2  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
   3  *
   4  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
   5  */
   6 #include <linux/slab.h>
   7
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/poison.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/memory.h>
  12 #include <linux/compiler.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/uaccess.h>
  16 #include <linux/seq_file.h>
  17 #include <linux/proc_fs.h>
  18 #include <asm/cacheflush.h>
  19 #include <asm/tlbflush.h>
  20 #include <asm/page.h>
  21 #include <linux/memcontrol.h>
  22
  23 #define CREATE_TRACE_POINTS
  24 #include <trace/events/kmem.h>
  25
  26 #include "slab.h"
  27
  28 enum slab_state slab_state;
  29 LIST_HEAD(slab_caches);
  30 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
  31 struct kmem_cache *kmem_cache;
  32
  33 static LIST_HEAD(slab_caches_to_rcu_destroy);
  34 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work);
  35 static DECLARE_WORK(slab_caches_to_rcu_destroy_work,
  36                     slab_caches_to_rcu_destroy_workfn);
  37
  38 /*
  39  * Set of flags that will prevent slab merging
  40  */
  41 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  42                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  43                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
  44
  45 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  46                          SLAB_NOTRACK | SLAB_ACCOUNT)
  47
  48 /*
  49  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  50  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
  51  */
  52 static int slab_nomerge;
  53
  54 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  55 {
  56         slab_nomerge = 1;
  57         return 1;
  58 }
  59
  60 #ifdef CONFIG_SLUB
  61 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  62 #endif
  63
  64 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  65
  66 /*
  67  * Determine the size of a slab object
  68  */
  69 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  70 {
  71         return s->object_size;
  72 }
  73 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  74
  75 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  76 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
  77 {
  78         struct kmem_cache *s = NULL;
  79
  80         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  81                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  82                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  83                 return -EINVAL;
  84         }
  85
  86         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
  87                 char tmp;
  88                 int res;
  89
  90                 /*
  91                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
  92                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
  93                  * area of the module.  Print a warning.
  94                  */
  95                 res = probe_kernel_address(s->name, tmp);
  96                 if (res) {
  97                         pr_err("Slab cache with size %d has lost its name\n",
  98                                s->object_size);
  99                         continue;
 100                 }
 101         }
 102
 103         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
 104         return 0;
 105 }
 106 #else
 107 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
 108 {
 109         return 0;
 110 }
 111 #endif
 112
 113 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 114 {
 115         size_t i;
 116
 117         for (i = 0; i < nr; i++) {
 118                 if (s)
 119                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 120                 else
 121                         kfree(p[i]);
 122         }
 123 }
 124
 125 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 126                                                                 void **p)
 127 {
 128         size_t i;
 129
 130         for (i = 0; i < nr; i++) {
 131                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 132                 if (!x) {
 133                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 134                         return 0;
 135                 }
 136         }
 137         return i;
 138 }
 139
 140 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 141 void slab_init_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 142 {
 143         s->memcg_params.is_root_cache = true;
 144         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.list);
 145         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
 146 }
 147
 148 static int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 149                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 150 {
 151         struct memcg_cache_array *arr;
 152
 153         if (memcg) {
 154                 s->memcg_params.is_root_cache = false;
 155                 s->memcg_params.memcg = memcg;
 156                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
 157                 return 0;
 158         }
 159
 160         slab_init_memcg_params(s);
 161
 162         if (!memcg_nr_cache_ids)
 163                 return 0;
 164
 165         arr = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 166                       memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *),
 167                       GFP_KERNEL);
 168         if (!arr)
 169                 return -ENOMEM;
 170
 171         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, arr);
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 static void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 176 {
 177         if (is_root_cache(s))
 178                 kfree(rcu_access_pointer(s->memcg_params.memcg_caches));
 179 }
 180
 181 static int update_memcg_params(struct kmem_cache *s, int new_array_size)
 182 {
 183         struct memcg_cache_array *old, *new;
 184
 185         if (!is_root_cache(s))
 186                 return 0;
 187
 188         new = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 189                       new_array_size * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
 190         if (!new)
 191                 return -ENOMEM;
 192
 193         old = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 194                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 195         if (old)
 196                 memcpy(new->entries, old->entries,
 197                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *));
 198
 199         rcu_assign_pointer(s->memcg_params.memcg_caches, new);
 200         if (old)
 201                 kfree_rcu(old, rcu);
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 int memcg_update_all_caches(int num_memcgs)
 206 {
 207         struct kmem_cache *s;
 208         int ret = 0;
 209
 210         mutex_lock(&slab_mutex);
 211         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 212                 ret = update_memcg_params(s, num_memcgs);
 213                 /*
 214                  * Instead of freeing the memory, we'll just leave the caches
 215                  * up to this point in an updated state.
 216                  */
 217                 if (ret)
 218                         break;
 219         }
 220         mutex_unlock(&slab_mutex);
 221         return ret;
 222 }
 223
 224 static void unlink_memcg_cache(struct kmem_cache *s)
 225 {
 226         list_del(&s->memcg_params.list);
 227 }
 228 #else
 229 static inline int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 230                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 231 {
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 static inline void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 236 {
 237 }
 238
 239 static inline void unlink_memcg_cache(struct kmem_cache *s)
 240 {
 241 }
 242 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 243
 244 /*
 245  * Find a mergeable slab cache
 246  */
 247 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 248 {
 249         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 250                 return 1;
 251
 252         if (!is_root_cache(s))
 253                 return 1;
 254
 255         if (s->ctor)
 256                 return 1;
 257
 258         /*
 259          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 260          */
 261         if (s->refcount < 0)
 262                 return 1;
 263
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size, size_t align,
 268                 unsigned long flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 269 {
 270         struct kmem_cache *s;
 271
 272         if (slab_nomerge)
 273                 return NULL;
 274
 275         if (ctor)
 276                 return NULL;
 277
 278         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 279         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 280         size = ALIGN(size, align);
 281         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 282
 283         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
 284                 return NULL;
 285
 286         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
 287                 if (slab_unmergeable(s))
 288                         continue;
 289
 290                 if (size > s->size)
 291                         continue;
 292
 293                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 294                         continue;
 295                 /*
 296                  * Check if alignment is compatible.
 297                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 298                  */
 299                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 300                         continue;
 301
 302                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 303                         continue;
 304
 305                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 306                         (align > s->align || s->align % align))
 307                         continue;
 308
 309                 return s;
 310         }
 311         return NULL;
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 316  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 317  */
 318 unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
 319                 unsigned long align, unsigned long size)
 320 {
 321         /*
 322          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 323          * suggestion if the object is sufficiently large.
 324          *
 325          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 326          * alignment though. If that is greater then use it.
 327          */
 328         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 329                 unsigned long ralign = cache_line_size();
 330                 while (size <= ralign / 2)
 331                         ralign /= 2;
 332                 align = max(align, ralign);
 333         }
 334
 335         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 336                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 337
 338         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 339 }
 340
 341 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 342                 size_t object_size, size_t size, size_t align,
 343                 unsigned long flags, void (*ctor)(void *),
 344                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 345 {
 346         struct kmem_cache *s;
 347         int err;
 348
 349         err = -ENOMEM;
 350         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 351         if (!s)
 352                 goto out;
 353
 354         s->name = name;
 355         s->object_size = object_size;
 356         s->size = size;
 357         s->align = align;
 358         s->ctor = ctor;
 359
 360         err = init_memcg_params(s, memcg, root_cache);
 361         if (err)
 362                 goto out_free_cache;
 363
 364         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 365         if (err)
 366                 goto out_free_cache;
 367
 368         s->refcount = 1;
 369         list_add(&s->list, &slab_caches);
 370 out:
 371         if (err)
 372                 return ERR_PTR(err);
 373         return s;
 374
 375 out_free_cache:
 376         destroy_memcg_params(s);
 377         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 378         goto out;
 379 }
 380
 381 /*
 382  * kmem_cache_create - Create a cache.
 383  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 384  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 385  * @align: The required alignment for the objects.
 386  * @flags: SLAB flags
 387  * @ctor: A constructor for the objects.
 388  *
 389  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
 390  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 391  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 392  *
 393  * The flags are
 394  *
 395  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 396  * to catch references to uninitialised memory.
 397  *
 398  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
 399  * for buffer overruns.
 400  *
 401  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 402  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 403  * as davem.
 404  */
 405 struct kmem_cache *
 406 kmem_cache_create(const char *name, size_t size, size_t align,
 407                   unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
 408 {
 409         struct kmem_cache *s = NULL;
 410         const char *cache_name;
 411         int err;
 412
 413         get_online_cpus();
 414         get_online_mems();
 415         memcg_get_cache_ids();
 416
 417         mutex_lock(&slab_mutex);
 418
 419         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 420         if (err) {
 421                 goto out_unlock;
 422         }
 423
 424         /* Refuse requests with allocator specific flags */
 425         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
 426                 err = -EINVAL;
 427                 goto out_unlock;
 428         }
 429
 430         /*
 431          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 432          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 433          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 434          * passed flags.
 435          */
 436         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 437
 438         s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 439         if (s)
 440                 goto out_unlock;
 441
 442         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 443         if (!cache_name) {
 444                 err = -ENOMEM;
 445                 goto out_unlock;
 446         }
 447
 448         s = create_cache(cache_name, size, size,
 449                          calculate_alignment(flags, align, size),
 450                          flags, ctor, NULL, NULL);
 451         if (IS_ERR(s)) {
 452                 err = PTR_ERR(s);
 453                 kfree_const(cache_name);
 454         }
 455
 456 out_unlock:
 457         mutex_unlock(&slab_mutex);
 458
 459         memcg_put_cache_ids();
 460         put_online_mems();
 461         put_online_cpus();
 462
 463         if (err) {
 464                 if (flags & SLAB_PANIC)
 465                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 466                                 name, err);
 467                 else {
 468                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 469                                 name, err);
 470                         dump_stack();
 471                 }
 472                 return NULL;
 473         }
 474         return s;
 475 }
 476 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 477
 478 static void slab_caches_to_rcu_destroy_workfn(struct work_struct *work)
 479 {
 480         LIST_HEAD(to_destroy);
 481         struct kmem_cache *s, *s2;
 482
 483         /*
 484          * On destruction, SLAB_DESTROY_BY_RCU kmem_caches are put on the
 485          * @slab_caches_to_rcu_destroy list.  The slab pages are freed
 486          * through RCU and and the associated kmem_cache are dereferenced
 487          * while freeing the pages, so the kmem_caches should be freed only
 488          * after the pending RCU operations are finished.  As rcu_barrier()
 489          * is a pretty slow operation, we batch all pending destructions
 490          * asynchronously.
 491          */
 492         mutex_lock(&slab_mutex);
 493         list_splice_init(&slab_caches_to_rcu_destroy, &to_destroy);
 494         mutex_unlock(&slab_mutex);
 495
 496         if (list_empty(&to_destroy))
 497                 return;
 498
 499         rcu_barrier();
 500
 501         list_for_each_entry_safe(s, s2, &to_destroy, list) {
 502 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 503                 sysfs_slab_release(s);
 504 #else
 505                 slab_kmem_cache_release(s);
 506 #endif
 507         }
 508 }
 509
 510 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s)
 511 {
 512         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 513                 return -EBUSY;
 514
 515         list_del(&s->list);
 516         if (!is_root_cache(s))
 517                 unlink_memcg_cache(s);
 518
 519         if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU) {
 520                 list_add_tail(&s->list, &slab_caches_to_rcu_destroy);
 521                 schedule_work(&slab_caches_to_rcu_destroy_work);
 522         } else {
 523 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 524                 sysfs_slab_release(s);
 525 #else
 526                 slab_kmem_cache_release(s);
 527 #endif
 528         }
 529
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 534 /*
 535  * memcg_create_kmem_cache - Create a cache for a memory cgroup.
 536  * @memcg: The memory cgroup the new cache is for.
 537  * @root_cache: The parent of the new cache.
 538  *
 539  * This function attempts to create a kmem cache that will serve allocation
 540  * requests going from @memcg to @root_cache. The new cache inherits properties
 541  * from its parent.
 542  */
 543 void memcg_create_kmem_cache(struct mem_cgroup *memcg,
 544                              struct kmem_cache *root_cache)
 545 {
 546         static char memcg_name_buf[NAME_MAX + 1]; /* protected by slab_mutex */
 547         struct cgroup_subsys_state *css = &memcg->css;
 548         struct memcg_cache_array *arr;
 549         struct kmem_cache *s = NULL;
 550         char *cache_name;
 551         int idx;
 552
 553         get_online_cpus();
 554         get_online_mems();
 555
 556         mutex_lock(&slab_mutex);
 557
 558         /*
 559          * The memory cgroup could have been offlined while the cache
 560          * creation work was pending.
 561          */
 562         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
 563                 goto out_unlock;
 564
 565         idx = memcg_cache_id(memcg);
 566         arr = rcu_dereference_protected(root_cache->memcg_params.memcg_caches,
 567                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 568
 569         /*
 570          * Since per-memcg caches are created asynchronously on first
 571          * allocation (see memcg_kmem_get_cache()), several threads can try to
 572          * create the same cache, but only one of them may succeed.
 573          */
 574         if (arr->entries[idx])
 575                 goto out_unlock;
 576
 577         cgroup_name(css->cgroup, memcg_name_buf, sizeof(memcg_name_buf));
 578         cache_name = kasprintf(GFP_KERNEL, "%s(%llu:%s)", root_cache->name,
 579                                css->serial_nr, memcg_name_buf);
 580         if (!cache_name)
 581                 goto out_unlock;
 582
 583         s = create_cache(cache_name, root_cache->object_size,
 584                          root_cache->size, root_cache->align,
 585                          root_cache->flags & CACHE_CREATE_MASK,
 586                          root_cache->ctor, memcg, root_cache);
 587         /*
 588          * If we could not create a memcg cache, do not complain, because
 589          * that's not critical at all as we can always proceed with the root
 590          * cache.
 591          */
 592         if (IS_ERR(s)) {
 593                 kfree(cache_name);
 594                 goto out_unlock;
 595         }
 596
 597         list_add(&s->memcg_params.list, &root_cache->memcg_params.list);
 598
 599         /*
 600          * Since readers won't lock (see cache_from_memcg_idx()), we need a
 601          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
 602          * initialized.
 603          */
 604         smp_wmb();
 605         arr->entries[idx] = s;
 606
 607 out_unlock:
 608         mutex_unlock(&slab_mutex);
 609
 610         put_online_mems();
 611         put_online_cpus();
 612 }
 613
 614 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 615 {
 616         int idx;
 617         struct memcg_cache_array *arr;
 618         struct kmem_cache *s, *c;
 619
 620         idx = memcg_cache_id(memcg);
 621
 622         get_online_cpus();
 623         get_online_mems();
 624
 625         mutex_lock(&slab_mutex);
 626         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 627                 if (!is_root_cache(s))
 628                         continue;
 629
 630                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 631                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
 632                 c = arr->entries[idx];
 633                 if (!c)
 634                         continue;
 635
 636                 __kmem_cache_shrink(c, true);
 637                 arr->entries[idx] = NULL;
 638         }
 639         mutex_unlock(&slab_mutex);
 640
 641         put_online_mems();
 642         put_online_cpus();
 643 }
 644
 645 void memcg_destroy_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 646 {
 647         struct kmem_cache *s, *s2;
 648
 649         get_online_cpus();
 650         get_online_mems();
 651
 652         mutex_lock(&slab_mutex);
 653         list_for_each_entry_safe(s, s2, &slab_caches, list) {
 654                 if (is_root_cache(s) || s->memcg_params.memcg != memcg)
 655                         continue;
 656                 /*
 657                  * The cgroup is about to be freed and therefore has no charges
 658                  * left. Hence, all its caches must be empty by now.
 659                  */
 660                 BUG_ON(shutdown_cache(s));
 661         }
 662         mutex_unlock(&slab_mutex);
 663
 664         put_online_mems();
 665         put_online_cpus();
 666 }
 667
 668 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
 669 {
 670         struct memcg_cache_array *arr;
 671         struct kmem_cache *c, *c2;
 672         LIST_HEAD(busy);
 673         int i;
 674
 675         BUG_ON(!is_root_cache(s));
 676
 677         /*
 678          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
 679          * memory cgroups.
 680          */
 681         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 682                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 683         for_each_memcg_cache_index(i) {
 684                 c = arr->entries[i];
 685                 if (!c)
 686                         continue;
 687                 if (shutdown_cache(c))
 688                         /*
 689                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
 690                          * list so as not to try to destroy it for a second
 691                          * time while iterating over inactive caches below.
 692                          */
 693                         list_move(&c->memcg_params.list, &busy);
 694                 else
 695                         /*
 696                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
 697                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
 698                          * it will never be accessed even if the root cache
 699                          * stays alive.
 700                          */
 701                         arr->entries[i] = NULL;
 702         }
 703
 704         /*
 705          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
 706          * offline.
 707          */
 708         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.list,
 709                                  memcg_params.list)
 710                 shutdown_cache(c);
 711
 712         list_splice(&busy, &s->memcg_params.list);
 713
 714         /*
 715          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
 716          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
 717          */
 718         if (!list_empty(&s->memcg_params.list))
 719                 return -EBUSY;
 720         return 0;
 721 }
 722 #else
 723 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
 724 {
 725         return 0;
 726 }
 727 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 728
 729 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 730 {
 731         __kmem_cache_release(s);
 732         destroy_memcg_params(s);
 733         kfree_const(s->name);
 734         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 735 }
 736
 737 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 738 {
 739         int err;
 740
 741         if (unlikely(!s))
 742                 return;
 743
 744         get_online_cpus();
 745         get_online_mems();
 746
 747         kasan_cache_destroy(s);
 748         mutex_lock(&slab_mutex);
 749
 750         s->refcount--;
 751         if (s->refcount)
 752                 goto out_unlock;
 753
 754         err = shutdown_memcg_caches(s);
 755         if (!err)
 756                 err = shutdown_cache(s);
 757
 758         if (err) {
 759                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 760                        s->name);
 761                 dump_stack();
 762         }
 763 out_unlock:
 764         mutex_unlock(&slab_mutex);
 765
 766         put_online_mems();
 767         put_online_cpus();
 768 }
 769 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 770
 771 /**
 772  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 773  * @cachep: The cache to shrink.
 774  *
 775  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 776  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 777  */
 778 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 779 {
 780         int ret;
 781
 782         get_online_cpus();
 783         get_online_mems();
 784         kasan_cache_shrink(cachep);
 785         ret = __kmem_cache_shrink(cachep, false);
 786         put_online_mems();
 787         put_online_cpus();
 788         return ret;
 789 }
 790 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 791
 792 bool slab_is_available(void)
 793 {
 794         return slab_state >= UP;
 795 }
 796
 797 #ifndef CONFIG_SLOB
 798 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 799 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name, size_t size,
 800                 unsigned long flags)
 801 {
 802         int err;
 803
 804         s->name = name;
 805         s->size = s->object_size = size;
 806         s->align = calculate_alignment(flags, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, size);
 807
 808         slab_init_memcg_params(s);
 809
 810         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 811
 812         if (err)
 813                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%zu failed. Reason %d\n",
 814                                         name, size, err);
 815
 816         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 817 }
 818
 819 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,
 820                                 unsigned long flags)
 821 {
 822         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 823
 824         if (!s)
 825                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 826
 827         create_boot_cache(s, name, size, flags);
 828         list_add(&s->list, &slab_caches);
 829         s->refcount = 1;
 830         return s;
 831 }
 832
 833 struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 834 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 835
 836 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 837 struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 838 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_dma_caches);
 839 #endif
 840
 841 /*
 842  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 843  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 844  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 845  * fls.
 846  */
 847 static s8 size_index[24] = {
 848         3,      /* 8 */
 849         4,      /* 16 */
 850         5,      /* 24 */
 851         5,      /* 32 */
 852         6,      /* 40 */
 853         6,      /* 48 */
 854         6,      /* 56 */
 855         6,      /* 64 */
 856         1,      /* 72 */
 857         1,      /* 80 */
 858         1,      /* 88 */
 859         1,      /* 96 */
 860         7,      /* 104 */
 861         7,      /* 112 */
 862         7,      /* 120 */
 863         7,      /* 128 */
 864         2,      /* 136 */
 865         2,      /* 144 */
 866         2,      /* 152 */
 867         2,      /* 160 */
 868         2,      /* 168 */
 869         2,      /* 176 */
 870         2,      /* 184 */
 871         2       /* 192 */
 872 };
 873
 874 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
 875 {
 876         return (bytes - 1) / 8;
 877 }
 878
 879 /*
 880  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 881  * allocation
 882  */
 883 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 884 {
 885         int index;
 886
 887         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_SIZE)) {
 888                 WARN_ON_ONCE(!(flags & __GFP_NOWARN));
 889                 return NULL;
 890         }
 891
 892         if (size <= 192) {
 893                 if (!size)
 894                         return ZERO_SIZE_PTR;
 895
 896                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 897         } else
 898                 index = fls(size - 1);
 899
 900 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 901         if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
 902                 return kmalloc_dma_caches[index];
 903
 904 #endif
 905         return kmalloc_caches[index];
 906 }
 907
 908 /*
 909  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 910  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 911  * kmalloc-67108864.
 912  */
 913 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
 914         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
 915         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
 916         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
 917         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
 918         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
 919         {"kmalloc-1024",         1024},         {"kmalloc-2048",         2048},
 920         {"kmalloc-4096",         4096},         {"kmalloc-8192",         8192},
 921         {"kmalloc-16384",       16384},         {"kmalloc-32768",       32768},
 922         {"kmalloc-65536",       65536},         {"kmalloc-131072",     131072},
 923         {"kmalloc-262144",     262144},         {"kmalloc-524288",     524288},
 924         {"kmalloc-1048576",   1048576},         {"kmalloc-2097152",   2097152},
 925         {"kmalloc-4194304",   4194304},         {"kmalloc-8388608",   8388608},
 926         {"kmalloc-16777216", 16777216},         {"kmalloc-33554432", 33554432},
 927         {"kmalloc-67108864", 67108864}
 928 };
 929
 930 /*
 931  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 932  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 933  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 934  *
 935  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 936  * handle the index determination for the smaller caches.
 937  *
 938  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 939  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 940  */
 941 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 942 {
 943         int i;
 944
 945         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 946                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 947
 948         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 949                 int elem = size_index_elem(i);
 950
 951                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 952                         break;
 953                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 954         }
 955
 956         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 957                 /*
 958                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 959                  * is 64 byte.
 960                  */
 961                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 962                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 963
 964         }
 965
 966         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 967                 /*
 968                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 969                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 970                  * instead.
 971                  */
 972                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 973                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 974         }
 975 }
 976
 977 static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
 978 {
 979         kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,
 980                                         kmalloc_info[idx].size, flags);
 981 }
 982
 983 /*
 984  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 985  * may already have been created because they were needed to
 986  * enable allocations for slab creation.
 987  */
 988 void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
 989 {
 990         int i;
 991
 992         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 993                 if (!kmalloc_caches[i])
 994                         new_kmalloc_cache(i, flags);
 995
 996                 /*
 997                  * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
 998                  * These have to be created immediately after the
 999                  * earlier power of two caches
1000                  */
1001                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)
1002                         new_kmalloc_cache(1, flags);
1003                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)
1004                         new_kmalloc_cache(2, flags);
1005         }
1006
1007         /* Kmalloc array is now usable */
1008         slab_state = UP;
1009
1010 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1011         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1012                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
1013
1014                 if (s) {
1015                         int size = kmalloc_size(i);
1016                         char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,
1017                                  "dma-kmalloc-%d", size);
1018
1019                         BUG_ON(!n);
1020                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,
1021                                 size, SLAB_CACHE_DMA | flags);
1022                 }
1023         }
1024 #endif
1025 }
1026 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1027
1028 /*
1029  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1030  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1031  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1032  */
1033 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1034 {
1035         void *ret;
1036         struct page *page;
1037
1038         flags |= __GFP_COMP;
1039         page = alloc_pages(flags, order);
1040         ret = page ? page_address(page) : NULL;
1041         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1042         kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1043         return ret;
1044 }
1045 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1046
1047 #ifdef CONFIG_TRACING
1048 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1049 {
1050         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1051         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1052         return ret;
1053 }
1054 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1055 #endif
1056
1057 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1058 /* Randomize a generic freelist */
1059 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1060                         size_t count)
1061 {
1062         size_t i;
1063         unsigned int rand;
1064
1065         for (i = 0; i < count; i++)
1066                 list[i] = i;
1067
1068         /* Fisher-Yates shuffle */
1069         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1070                 rand = prandom_u32_state(state);
1071                 rand %= (i + 1);
1072                 swap(list[i], list[rand]);
1073         }
1074 }
1075
1076 /* Create a random sequence per cache */
1077 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1078                                     gfp_t gfp)
1079 {
1080         struct rnd_state state;
1081
1082         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1083                 return 0;
1084
1085         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1086         if (!cachep->random_seq)
1087                 return -ENOMEM;
1088
1089         /* Get best entropy at this stage of boot */
1090         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1091
1092         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1097 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1098 {
1099         kfree(cachep->random_seq);
1100         cachep->random_seq = NULL;
1101 }
1102 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1103
1104 #ifdef CONFIG_SLABINFO
1105
1106 #ifdef CONFIG_SLAB
1107 #define SLABINFO_RIGHTS (S_IWUSR | S_IRUSR)
1108 #else
1109 #define SLABINFO_RIGHTS S_IRUSR
1110 #endif
1111
1112 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1113 {
1114         /*
1115          * Output format version, so at least we can change it
1116          * without _too_ many complaints.
1117          */
1118 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1119         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1120 #else
1121         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1122 #endif
1123         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1124         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1125         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1126 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1127         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1128         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1129 #endif
1130         seq_putc(m, '\n');
1131 }
1132
1133 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1134 {
1135         mutex_lock(&slab_mutex);
1136         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1137 }
1138
1139 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1140 {
1141         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1142 }
1143
1144 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1145 {
1146         mutex_unlock(&slab_mutex);
1147 }
1148
1149 static void
1150 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1151 {
1152         struct kmem_cache *c;
1153         struct slabinfo sinfo;
1154
1155         if (!is_root_cache(s))
1156                 return;
1157
1158         for_each_memcg_cache(c, s) {
1159                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1160                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1161
1162                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1163                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1164                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1165                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1166                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1167         }
1168 }
1169
1170 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1171 {
1172         struct slabinfo sinfo;
1173
1174         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1175         get_slabinfo(s, &sinfo);
1176
1177         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1178
1179         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1180                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1181                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1182
1183         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1184                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1185         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1186                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1187         slabinfo_show_stats(m, s);
1188         seq_putc(m, '\n');
1189 }
1190
1191 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1192 {
1193         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1194
1195         if (p == slab_caches.next)
1196                 print_slabinfo_header(m);
1197         if (is_root_cache(s))
1198                 cache_show(s, m);
1199         return 0;
1200 }
1201
1202 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
1203 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1204 {
1205         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1206         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1207
1208         if (p == slab_caches.next)
1209                 print_slabinfo_header(m);
1210         if (!is_root_cache(s) && s->memcg_params.memcg == memcg)
1211                 cache_show(s, m);
1212         return 0;
1213 }
1214 #endif
1215
1216 /*
1217  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1218  *
1219  * Output layout:
1220  * cache-name
1221  * num-active-objs
1222  * total-objs
1223  * object size
1224  * num-active-slabs
1225  * total-slabs
1226  * num-pages-per-slab
1227  * + further values on SMP and with statistics enabled
1228  */
1229 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1230         .start = slab_start,
1231         .next = slab_next,
1232         .stop = slab_stop,
1233         .show = slab_show,
1234 };
1235
1236 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1237 {
1238         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1239 }
1240
1241 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1242         .open           = slabinfo_open,
1243         .read           = seq_read,
1244         .write          = slabinfo_write,
1245         .llseek         = seq_lseek,
1246         .release        = seq_release,
1247 };
1248
1249 static int __init slab_proc_init(void)
1250 {
1251         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1252                                                 &proc_slabinfo_operations);
1253         return 0;
1254 }
1255 module_init(slab_proc_init);
1256 #endif /* CONFIG_SLABINFO */
1257
1258 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1259                                            gfp_t flags)
1260 {
1261         void *ret;
1262         size_t ks = 0;
1263
1264         if (p)
1265                 ks = ksize(p);
1266
1267         if (ks >= new_size) {
1268                 kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1269                 return (void *)p;
1270         }
1271
1272         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1273         if (ret && p)
1274                 memcpy(ret, p, ks);
1275
1276         return ret;
1277 }
1278
1279 /**
1280  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1281  * @p: object to reallocate memory for.
1282  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1283  * @flags: the type of memory to allocate.
1284  *
1285  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1286  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1287  * like, for example, with RCU.
1288  */
1289 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1290 {
1291         if (unlikely(!new_size))
1292                 return ZERO_SIZE_PTR;
1293
1294         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1295
1296 }
1297 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1298
1299 /**
1300  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1301  * @p: object to reallocate memory for.
1302  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1303  * @flags: the type of memory to allocate.
1304  *
1305  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1306  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1307  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1308  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1309  */
1310 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1311 {
1312         void *ret;
1313
1314         if (unlikely(!new_size)) {
1315                 kfree(p);
1316                 return ZERO_SIZE_PTR;
1317         }
1318
1319         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1320         if (ret && p != ret)
1321                 kfree(p);
1322
1323         return ret;
1324 }
1325 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1326
1327 /**
1328  * kzfree - like kfree but zero memory
1329  * @p: object to free memory of
1330  *
1331  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1332  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1333  *
1334  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1335  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1336  * careful when using this function in performance sensitive code.
1337  */
1338 void kzfree(const void *p)
1339 {
1340         size_t ks;
1341         void *mem = (void *)p;
1342
1343         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1344                 return;
1345         ks = ksize(mem);
1346         memset(mem, 0, ks);
1347         kfree(mem);
1348 }
1349 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1350
1351 /* Tracepoints definitions. */
1352 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1353 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1354 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1355 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1356 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1357 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);