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.root_cache = NULL;
 144         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
 145         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.children);
 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 (root_cache) {
 154                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
 155                 s->memcg_params.memcg = memcg;
 156                 INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.children_node);
 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.children_node);
 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.children_node,
 598                  &root_cache->memcg_params.children);
 599
 600         /*
 601          * Since readers won't lock (see cache_from_memcg_idx()), we need a
 602          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
 603          * initialized.
 604          */
 605         smp_wmb();
 606         arr->entries[idx] = s;
 607
 608 out_unlock:
 609         mutex_unlock(&slab_mutex);
 610
 611         put_online_mems();
 612         put_online_cpus();
 613 }
 614
 615 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 616 {
 617         int idx;
 618         struct memcg_cache_array *arr;
 619         struct kmem_cache *s, *c;
 620
 621         idx = memcg_cache_id(memcg);
 622
 623         get_online_cpus();
 624         get_online_mems();
 625
 626         mutex_lock(&slab_mutex);
 627         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 628                 if (!is_root_cache(s))
 629                         continue;
 630
 631                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 632                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
 633                 c = arr->entries[idx];
 634                 if (!c)
 635                         continue;
 636
 637                 __kmem_cache_shrink(c, true);
 638                 arr->entries[idx] = NULL;
 639         }
 640         mutex_unlock(&slab_mutex);
 641
 642         put_online_mems();
 643         put_online_cpus();
 644 }
 645
 646 void memcg_destroy_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 647 {
 648         struct kmem_cache *s, *s2;
 649
 650         get_online_cpus();
 651         get_online_mems();
 652
 653         mutex_lock(&slab_mutex);
 654         list_for_each_entry_safe(s, s2, &slab_caches, list) {
 655                 if (is_root_cache(s) || s->memcg_params.memcg != memcg)
 656                         continue;
 657                 /*
 658                  * The cgroup is about to be freed and therefore has no charges
 659                  * left. Hence, all its caches must be empty by now.
 660                  */
 661                 BUG_ON(shutdown_cache(s));
 662         }
 663         mutex_unlock(&slab_mutex);
 664
 665         put_online_mems();
 666         put_online_cpus();
 667 }
 668
 669 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
 670 {
 671         struct memcg_cache_array *arr;
 672         struct kmem_cache *c, *c2;
 673         LIST_HEAD(busy);
 674         int i;
 675
 676         BUG_ON(!is_root_cache(s));
 677
 678         /*
 679          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
 680          * memory cgroups.
 681          */
 682         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 683                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 684         for_each_memcg_cache_index(i) {
 685                 c = arr->entries[i];
 686                 if (!c)
 687                         continue;
 688                 if (shutdown_cache(c))
 689                         /*
 690                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
 691                          * list so as not to try to destroy it for a second
 692                          * time while iterating over inactive caches below.
 693                          */
 694                         list_move(&c->memcg_params.children_node, &busy);
 695                 else
 696                         /*
 697                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
 698                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
 699                          * it will never be accessed even if the root cache
 700                          * stays alive.
 701                          */
 702                         arr->entries[i] = NULL;
 703         }
 704
 705         /*
 706          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
 707          * offline.
 708          */
 709         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.children,
 710                                  memcg_params.children_node)
 711                 shutdown_cache(c);
 712
 713         list_splice(&busy, &s->memcg_params.children);
 714
 715         /*
 716          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
 717          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
 718          */
 719         if (!list_empty(&s->memcg_params.children))
 720                 return -EBUSY;
 721         return 0;
 722 }
 723 #else
 724 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s)
 725 {
 726         return 0;
 727 }
 728 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 729
 730 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 731 {
 732         __kmem_cache_release(s);
 733         destroy_memcg_params(s);
 734         kfree_const(s->name);
 735         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 736 }
 737
 738 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 739 {
 740         int err;
 741
 742         if (unlikely(!s))
 743                 return;
 744
 745         get_online_cpus();
 746         get_online_mems();
 747
 748         kasan_cache_destroy(s);
 749         mutex_lock(&slab_mutex);
 750
 751         s->refcount--;
 752         if (s->refcount)
 753                 goto out_unlock;
 754
 755         err = shutdown_memcg_caches(s);
 756         if (!err)
 757                 err = shutdown_cache(s);
 758
 759         if (err) {
 760                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 761                        s->name);
 762                 dump_stack();
 763         }
 764 out_unlock:
 765         mutex_unlock(&slab_mutex);
 766
 767         put_online_mems();
 768         put_online_cpus();
 769 }
 770 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 771
 772 /**
 773  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 774  * @cachep: The cache to shrink.
 775  *
 776  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 777  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 778  */
 779 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 780 {
 781         int ret;
 782
 783         get_online_cpus();
 784         get_online_mems();
 785         kasan_cache_shrink(cachep);
 786         ret = __kmem_cache_shrink(cachep, false);
 787         put_online_mems();
 788         put_online_cpus();
 789         return ret;
 790 }
 791 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 792
 793 bool slab_is_available(void)
 794 {
 795         return slab_state >= UP;
 796 }
 797
 798 #ifndef CONFIG_SLOB
 799 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 800 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name, size_t size,
 801                 unsigned long flags)
 802 {
 803         int err;
 804
 805         s->name = name;
 806         s->size = s->object_size = size;
 807         s->align = calculate_alignment(flags, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, size);
 808
 809         slab_init_memcg_params(s);
 810
 811         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 812
 813         if (err)
 814                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%zu failed. Reason %d\n",
 815                                         name, size, err);
 816
 817         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 818 }
 819
 820 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,
 821                                 unsigned long flags)
 822 {
 823         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 824
 825         if (!s)
 826                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 827
 828         create_boot_cache(s, name, size, flags);
 829         list_add(&s->list, &slab_caches);
 830         s->refcount = 1;
 831         return s;
 832 }
 833
 834 struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 835 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 836
 837 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 838 struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 839 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_dma_caches);
 840 #endif
 841
 842 /*
 843  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 844  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 845  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 846  * fls.
 847  */
 848 static s8 size_index[24] = {
 849         3,      /* 8 */
 850         4,      /* 16 */
 851         5,      /* 24 */
 852         5,      /* 32 */
 853         6,      /* 40 */
 854         6,      /* 48 */
 855         6,      /* 56 */
 856         6,      /* 64 */
 857         1,      /* 72 */
 858         1,      /* 80 */
 859         1,      /* 88 */
 860         1,      /* 96 */
 861         7,      /* 104 */
 862         7,      /* 112 */
 863         7,      /* 120 */
 864         7,      /* 128 */
 865         2,      /* 136 */
 866         2,      /* 144 */
 867         2,      /* 152 */
 868         2,      /* 160 */
 869         2,      /* 168 */
 870         2,      /* 176 */
 871         2,      /* 184 */
 872         2       /* 192 */
 873 };
 874
 875 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
 876 {
 877         return (bytes - 1) / 8;
 878 }
 879
 880 /*
 881  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 882  * allocation
 883  */
 884 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 885 {
 886         int index;
 887
 888         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_SIZE)) {
 889                 WARN_ON_ONCE(!(flags & __GFP_NOWARN));
 890                 return NULL;
 891         }
 892
 893         if (size <= 192) {
 894                 if (!size)
 895                         return ZERO_SIZE_PTR;
 896
 897                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 898         } else
 899                 index = fls(size - 1);
 900
 901 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 902         if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
 903                 return kmalloc_dma_caches[index];
 904
 905 #endif
 906         return kmalloc_caches[index];
 907 }
 908
 909 /*
 910  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 911  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 912  * kmalloc-67108864.
 913  */
 914 const struct kmalloc_info_struct kmalloc_info[] __initconst = {
 915         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
 916         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
 917         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
 918         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
 919         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
 920         {"kmalloc-1024",         1024},         {"kmalloc-2048",         2048},
 921         {"kmalloc-4096",         4096},         {"kmalloc-8192",         8192},
 922         {"kmalloc-16384",       16384},         {"kmalloc-32768",       32768},
 923         {"kmalloc-65536",       65536},         {"kmalloc-131072",     131072},
 924         {"kmalloc-262144",     262144},         {"kmalloc-524288",     524288},
 925         {"kmalloc-1048576",   1048576},         {"kmalloc-2097152",   2097152},
 926         {"kmalloc-4194304",   4194304},         {"kmalloc-8388608",   8388608},
 927         {"kmalloc-16777216", 16777216},         {"kmalloc-33554432", 33554432},
 928         {"kmalloc-67108864", 67108864}
 929 };
 930
 931 /*
 932  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 933  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 934  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 935  *
 936  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 937  * handle the index determination for the smaller caches.
 938  *
 939  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 940  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 941  */
 942 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 943 {
 944         int i;
 945
 946         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 947                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 948
 949         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 950                 int elem = size_index_elem(i);
 951
 952                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 953                         break;
 954                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 955         }
 956
 957         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 958                 /*
 959                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 960                  * is 64 byte.
 961                  */
 962                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 963                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 964
 965         }
 966
 967         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 968                 /*
 969                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 970                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 971                  * instead.
 972                  */
 973                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 974                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 975         }
 976 }
 977
 978 static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
 979 {
 980         kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,
 981                                         kmalloc_info[idx].size, flags);
 982 }
 983
 984 /*
 985  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 986  * may already have been created because they were needed to
 987  * enable allocations for slab creation.
 988  */
 989 void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
 990 {
 991         int i;
 992
 993         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 994                 if (!kmalloc_caches[i])
 995                         new_kmalloc_cache(i, flags);
 996
 997                 /*
 998                  * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
 999                  * These have to be created immediately after the
1000                  * earlier power of two caches
1001                  */
1002                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)
1003                         new_kmalloc_cache(1, flags);
1004                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)
1005                         new_kmalloc_cache(2, flags);
1006         }
1007
1008         /* Kmalloc array is now usable */
1009         slab_state = UP;
1010
1011 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1012         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1013                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
1014
1015                 if (s) {
1016                         int size = kmalloc_size(i);
1017                         char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,
1018                                  "dma-kmalloc-%d", size);
1019
1020                         BUG_ON(!n);
1021                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,
1022                                 size, SLAB_CACHE_DMA | flags);
1023                 }
1024         }
1025 #endif
1026 }
1027 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1028
1029 /*
1030  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1031  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1032  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1033  */
1034 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1035 {
1036         void *ret;
1037         struct page *page;
1038
1039         flags |= __GFP_COMP;
1040         page = alloc_pages(flags, order);
1041         ret = page ? page_address(page) : NULL;
1042         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1043         kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1044         return ret;
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1047
1048 #ifdef CONFIG_TRACING
1049 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1050 {
1051         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1052         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1053         return ret;
1054 }
1055 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1056 #endif
1057
1058 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1059 /* Randomize a generic freelist */
1060 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1061                         size_t count)
1062 {
1063         size_t i;
1064         unsigned int rand;
1065
1066         for (i = 0; i < count; i++)
1067                 list[i] = i;
1068
1069         /* Fisher-Yates shuffle */
1070         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1071                 rand = prandom_u32_state(state);
1072                 rand %= (i + 1);
1073                 swap(list[i], list[rand]);
1074         }
1075 }
1076
1077 /* Create a random sequence per cache */
1078 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1079                                     gfp_t gfp)
1080 {
1081         struct rnd_state state;
1082
1083         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1084                 return 0;
1085
1086         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1087         if (!cachep->random_seq)
1088                 return -ENOMEM;
1089
1090         /* Get best entropy at this stage of boot */
1091         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1092
1093         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1094         return 0;
1095 }
1096
1097 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1098 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1099 {
1100         kfree(cachep->random_seq);
1101         cachep->random_seq = NULL;
1102 }
1103 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1104
1105 #ifdef CONFIG_SLABINFO
1106
1107 #ifdef CONFIG_SLAB
1108 #define SLABINFO_RIGHTS (S_IWUSR | S_IRUSR)
1109 #else
1110 #define SLABINFO_RIGHTS S_IRUSR
1111 #endif
1112
1113 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1114 {
1115         /*
1116          * Output format version, so at least we can change it
1117          * without _too_ many complaints.
1118          */
1119 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1120         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1121 #else
1122         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1123 #endif
1124         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1125         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1126         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1127 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1128         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1129         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1130 #endif
1131         seq_putc(m, '\n');
1132 }
1133
1134 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1135 {
1136         mutex_lock(&slab_mutex);
1137         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1138 }
1139
1140 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1141 {
1142         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1143 }
1144
1145 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1146 {
1147         mutex_unlock(&slab_mutex);
1148 }
1149
1150 static void
1151 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1152 {
1153         struct kmem_cache *c;
1154         struct slabinfo sinfo;
1155
1156         if (!is_root_cache(s))
1157                 return;
1158
1159         for_each_memcg_cache(c, s) {
1160                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1161                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1162
1163                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1164                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1165                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1166                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1167                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1168         }
1169 }
1170
1171 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1172 {
1173         struct slabinfo sinfo;
1174
1175         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1176         get_slabinfo(s, &sinfo);
1177
1178         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1179
1180         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1181                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1182                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1183
1184         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1185                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1186         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1187                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1188         slabinfo_show_stats(m, s);
1189         seq_putc(m, '\n');
1190 }
1191
1192 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1193 {
1194         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1195
1196         if (p == slab_caches.next)
1197                 print_slabinfo_header(m);
1198         if (is_root_cache(s))
1199                 cache_show(s, m);
1200         return 0;
1201 }
1202
1203 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
1204 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1205 {
1206         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1207         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1208
1209         if (p == slab_caches.next)
1210                 print_slabinfo_header(m);
1211         if (!is_root_cache(s) && s->memcg_params.memcg == memcg)
1212                 cache_show(s, m);
1213         return 0;
1214 }
1215 #endif
1216
1217 /*
1218  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1219  *
1220  * Output layout:
1221  * cache-name
1222  * num-active-objs
1223  * total-objs
1224  * object size
1225  * num-active-slabs
1226  * total-slabs
1227  * num-pages-per-slab
1228  * + further values on SMP and with statistics enabled
1229  */
1230 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1231         .start = slab_start,
1232         .next = slab_next,
1233         .stop = slab_stop,
1234         .show = slab_show,
1235 };
1236
1237 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1238 {
1239         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1240 }
1241
1242 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1243         .open           = slabinfo_open,
1244         .read           = seq_read,
1245         .write          = slabinfo_write,
1246         .llseek         = seq_lseek,
1247         .release        = seq_release,
1248 };
1249
1250 static int __init slab_proc_init(void)
1251 {
1252         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1253                                                 &proc_slabinfo_operations);
1254         return 0;
1255 }
1256 module_init(slab_proc_init);
1257 #endif /* CONFIG_SLABINFO */
1258
1259 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1260                                            gfp_t flags)
1261 {
1262         void *ret;
1263         size_t ks = 0;
1264
1265         if (p)
1266                 ks = ksize(p);
1267
1268         if (ks >= new_size) {
1269                 kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1270                 return (void *)p;
1271         }
1272
1273         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1274         if (ret && p)
1275                 memcpy(ret, p, ks);
1276
1277         return ret;
1278 }
1279
1280 /**
1281  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1282  * @p: object to reallocate memory for.
1283  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1284  * @flags: the type of memory to allocate.
1285  *
1286  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1287  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1288  * like, for example, with RCU.
1289  */
1290 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1291 {
1292         if (unlikely(!new_size))
1293                 return ZERO_SIZE_PTR;
1294
1295         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1296
1297 }
1298 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1299
1300 /**
1301  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1302  * @p: object to reallocate memory for.
1303  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1304  * @flags: the type of memory to allocate.
1305  *
1306  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1307  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1308  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1309  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1310  */
1311 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1312 {
1313         void *ret;
1314
1315         if (unlikely(!new_size)) {
1316                 kfree(p);
1317                 return ZERO_SIZE_PTR;
1318         }
1319
1320         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1321         if (ret && p != ret)
1322                 kfree(p);
1323
1324         return ret;
1325 }
1326 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1327
1328 /**
1329  * kzfree - like kfree but zero memory
1330  * @p: object to free memory of
1331  *
1332  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1333  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1334  *
1335  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1336  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1337  * careful when using this function in performance sensitive code.
1338  */
1339 void kzfree(const void *p)
1340 {
1341         size_t ks;
1342         void *mem = (void *)p;
1343
1344         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1345                 return;
1346         ks = ksize(mem);
1347         memset(mem, 0, ks);
1348         kfree(mem);
1349 }
1350 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1351
1352 /* Tracepoints definitions. */
1353 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1354 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1355 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1356 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1357 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1358 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);