mm/slab_common.c

   1 /*
   2  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
   3  *
   4  * (C) 2012 Christoph Lameter <[email protected]>
   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 /*
  34  * Set of flags that will prevent slab merging
  35  */
  36 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  37                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  38                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
  39
  40 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  41                          SLAB_NOTRACK | SLAB_ACCOUNT)
  42
  43 /*
  44  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  45  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
  46  */
  47 static int slab_nomerge;
  48
  49 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  50 {
  51         slab_nomerge = 1;
  52         return 1;
  53 }
  54
  55 #ifdef CONFIG_SLUB
  56 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  57 #endif
  58
  59 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  60
  61 /*
  62  * Determine the size of a slab object
  63  */
  64 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  65 {
  66         return s->object_size;
  67 }
  68 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  69
  70 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  71 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
  72 {
  73         struct kmem_cache *s = NULL;
  74
  75         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  76                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  77                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  78                 return -EINVAL;
  79         }
  80
  81         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
  82                 char tmp;
  83                 int res;
  84
  85                 /*
  86                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
  87                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
  88                  * area of the module.  Print a warning.
  89                  */
  90                 res = probe_kernel_address(s->name, tmp);
  91                 if (res) {
  92                         pr_err("Slab cache with size %d has lost its name\n",
  93                                s->object_size);
  94                         continue;
  95                 }
  96         }
  97
  98         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
  99         return 0;
 100 }
 101 #else
 102 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
 103 {
 104         return 0;
 105 }
 106 #endif
 107
 108 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 109 {
 110         size_t i;
 111
 112         for (i = 0; i < nr; i++) {
 113                 if (s)
 114                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 115                 else
 116                         kfree(p[i]);
 117         }
 118 }
 119
 120 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 121                                                                 void **p)
 122 {
 123         size_t i;
 124
 125         for (i = 0; i < nr; i++) {
 126                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 127                 if (!x) {
 128                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 129                         return 0;
 130                 }
 131         }
 132         return i;
 133 }
 134
 135 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 136 void slab_init_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 137 {
 138         s->memcg_params.is_root_cache = true;
 139         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.list);
 140         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
 141 }
 142
 143 static int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 144                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 145 {
 146         struct memcg_cache_array *arr;
 147
 148         if (memcg) {
 149                 s->memcg_params.is_root_cache = false;
 150                 s->memcg_params.memcg = memcg;
 151                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
 152                 return 0;
 153         }
 154
 155         slab_init_memcg_params(s);
 156
 157         if (!memcg_nr_cache_ids)
 158                 return 0;
 159
 160         arr = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 161                       memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *),
 162                       GFP_KERNEL);
 163         if (!arr)
 164                 return -ENOMEM;
 165
 166         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, arr);
 167         return 0;
 168 }
 169
 170 static void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 171 {
 172         if (is_root_cache(s))
 173                 kfree(rcu_access_pointer(s->memcg_params.memcg_caches));
 174 }
 175
 176 static int update_memcg_params(struct kmem_cache *s, int new_array_size)
 177 {
 178         struct memcg_cache_array *old, *new;
 179
 180         if (!is_root_cache(s))
 181                 return 0;
 182
 183         new = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 184                       new_array_size * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
 185         if (!new)
 186                 return -ENOMEM;
 187
 188         old = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 189                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 190         if (old)
 191                 memcpy(new->entries, old->entries,
 192                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *));
 193
 194         rcu_assign_pointer(s->memcg_params.memcg_caches, new);
 195         if (old)
 196                 kfree_rcu(old, rcu);
 197         return 0;
 198 }
 199
 200 int memcg_update_all_caches(int num_memcgs)
 201 {
 202         struct kmem_cache *s;
 203         int ret = 0;
 204
 205         mutex_lock(&slab_mutex);
 206         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 207                 ret = update_memcg_params(s, num_memcgs);
 208                 /*
 209                  * Instead of freeing the memory, we'll just leave the caches
 210                  * up to this point in an updated state.
 211                  */
 212                 if (ret)
 213                         break;
 214         }
 215         mutex_unlock(&slab_mutex);
 216         return ret;
 217 }
 218 #else
 219 static inline int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 220                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 221 {
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static inline void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 226 {
 227 }
 228 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 229
 230 /*
 231  * Find a mergeable slab cache
 232  */
 233 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 234 {
 235         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 236                 return 1;
 237
 238         if (!is_root_cache(s))
 239                 return 1;
 240
 241         if (s->ctor)
 242                 return 1;
 243
 244         /*
 245          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 246          */
 247         if (s->refcount < 0)
 248                 return 1;
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size, size_t align,
 254                 unsigned long flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 255 {
 256         struct kmem_cache *s;
 257
 258         if (slab_nomerge || (flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 259                 return NULL;
 260
 261         if (ctor)
 262                 return NULL;
 263
 264         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 265         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 266         size = ALIGN(size, align);
 267         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 268
 269         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
 270                 if (slab_unmergeable(s))
 271                         continue;
 272
 273                 if (size > s->size)
 274                         continue;
 275
 276                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 277                         continue;
 278                 /*
 279                  * Check if alignment is compatible.
 280                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 281                  */
 282                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 283                         continue;
 284
 285                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 286                         continue;
 287
 288                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 289                         (align > s->align || s->align % align))
 290                         continue;
 291
 292                 return s;
 293         }
 294         return NULL;
 295 }
 296
 297 /*
 298  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 299  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 300  */
 301 unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
 302                 unsigned long align, unsigned long size)
 303 {
 304         /*
 305          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 306          * suggestion if the object is sufficiently large.
 307          *
 308          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 309          * alignment though. If that is greater then use it.
 310          */
 311         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 312                 unsigned long ralign = cache_line_size();
 313                 while (size <= ralign / 2)
 314                         ralign /= 2;
 315                 align = max(align, ralign);
 316         }
 317
 318         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 319                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 320
 321         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 322 }
 323
 324 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 325                 size_t object_size, size_t size, size_t align,
 326                 unsigned long flags, void (*ctor)(void *),
 327                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 328 {
 329         struct kmem_cache *s;
 330         int err;
 331
 332         err = -ENOMEM;
 333         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 334         if (!s)
 335                 goto out;
 336
 337         s->name = name;
 338         s->object_size = object_size;
 339         s->size = size;
 340         s->align = align;
 341         s->ctor = ctor;
 342
 343         err = init_memcg_params(s, memcg, root_cache);
 344         if (err)
 345                 goto out_free_cache;
 346
 347         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 348         if (err)
 349                 goto out_free_cache;
 350
 351         s->refcount = 1;
 352         list_add(&s->list, &slab_caches);
 353 out:
 354         if (err)
 355                 return ERR_PTR(err);
 356         return s;
 357
 358 out_free_cache:
 359         destroy_memcg_params(s);
 360         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 361         goto out;
 362 }
 363
 364 /*
 365  * kmem_cache_create - Create a cache.
 366  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 367  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 368  * @align: The required alignment for the objects.
 369  * @flags: SLAB flags
 370  * @ctor: A constructor for the objects.
 371  *
 372  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
 373  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 374  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 375  *
 376  * The flags are
 377  *
 378  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 379  * to catch references to uninitialised memory.
 380  *
 381  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
 382  * for buffer overruns.
 383  *
 384  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 385  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 386  * as davem.
 387  */
 388 struct kmem_cache *
 389 kmem_cache_create(const char *name, size_t size, size_t align,
 390                   unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
 391 {
 392         struct kmem_cache *s = NULL;
 393         const char *cache_name;
 394         int err;
 395
 396         get_online_cpus();
 397         get_online_mems();
 398         memcg_get_cache_ids();
 399
 400         mutex_lock(&slab_mutex);
 401
 402         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 403         if (err) {
 404                 goto out_unlock;
 405         }
 406
 407         /* Refuse requests with allocator specific flags */
 408         if (flags & ~SLAB_FLAGS_PERMITTED) {
 409                 err = -EINVAL;
 410                 goto out_unlock;
 411         }
 412
 413         /*
 414          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 415          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 416          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 417          * passed flags.
 418          */
 419         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 420
 421         s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 422         if (s)
 423                 goto out_unlock;
 424
 425         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 426         if (!cache_name) {
 427                 err = -ENOMEM;
 428                 goto out_unlock;
 429         }
 430
 431         s = create_cache(cache_name, size, size,
 432                          calculate_alignment(flags, align, size),
 433                          flags, ctor, NULL, NULL);
 434         if (IS_ERR(s)) {
 435                 err = PTR_ERR(s);
 436                 kfree_const(cache_name);
 437         }
 438
 439 out_unlock:
 440         mutex_unlock(&slab_mutex);
 441
 442         memcg_put_cache_ids();
 443         put_online_mems();
 444         put_online_cpus();
 445
 446         if (err) {
 447                 if (flags & SLAB_PANIC)
 448                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 449                                 name, err);
 450                 else {
 451                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 452                                 name, err);
 453                         dump_stack();
 454                 }
 455                 return NULL;
 456         }
 457         return s;
 458 }
 459 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 460
 461 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s,
 462                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 463 {
 464         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 465                 return -EBUSY;
 466
 467         if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
 468                 *need_rcu_barrier = true;
 469
 470         list_move(&s->list, release);
 471         return 0;
 472 }
 473
 474 static void release_caches(struct list_head *release, bool need_rcu_barrier)
 475 {
 476         struct kmem_cache *s, *s2;
 477
 478         if (need_rcu_barrier)
 479                 rcu_barrier();
 480
 481         list_for_each_entry_safe(s, s2, release, list) {
 482 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 483                 sysfs_slab_remove(s);
 484 #else
 485                 slab_kmem_cache_release(s);
 486 #endif
 487         }
 488 }
 489
 490 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 491 /*
 492  * memcg_create_kmem_cache - Create a cache for a memory cgroup.
 493  * @memcg: The memory cgroup the new cache is for.
 494  * @root_cache: The parent of the new cache.
 495  *
 496  * This function attempts to create a kmem cache that will serve allocation
 497  * requests going from @memcg to @root_cache. The new cache inherits properties
 498  * from its parent.
 499  */
 500 void memcg_create_kmem_cache(struct mem_cgroup *memcg,
 501                              struct kmem_cache *root_cache)
 502 {
 503         static char memcg_name_buf[NAME_MAX + 1]; /* protected by slab_mutex */
 504         struct cgroup_subsys_state *css = &memcg->css;
 505         struct memcg_cache_array *arr;
 506         struct kmem_cache *s = NULL;
 507         char *cache_name;
 508         int idx;
 509
 510         get_online_cpus();
 511         get_online_mems();
 512
 513         mutex_lock(&slab_mutex);
 514
 515         /*
 516          * The memory cgroup could have been offlined while the cache
 517          * creation work was pending.
 518          */
 519         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
 520                 goto out_unlock;
 521
 522         idx = memcg_cache_id(memcg);
 523         arr = rcu_dereference_protected(root_cache->memcg_params.memcg_caches,
 524                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 525
 526         /*
 527          * Since per-memcg caches are created asynchronously on first
 528          * allocation (see memcg_kmem_get_cache()), several threads can try to
 529          * create the same cache, but only one of them may succeed.
 530          */
 531         if (arr->entries[idx])
 532                 goto out_unlock;
 533
 534         cgroup_name(css->cgroup, memcg_name_buf, sizeof(memcg_name_buf));
 535         cache_name = kasprintf(GFP_KERNEL, "%s(%llu:%s)", root_cache->name,
 536                                css->serial_nr, memcg_name_buf);
 537         if (!cache_name)
 538                 goto out_unlock;
 539
 540         s = create_cache(cache_name, root_cache->object_size,
 541                          root_cache->size, root_cache->align,
 542                          root_cache->flags & CACHE_CREATE_MASK,
 543                          root_cache->ctor, memcg, root_cache);
 544         /*
 545          * If we could not create a memcg cache, do not complain, because
 546          * that's not critical at all as we can always proceed with the root
 547          * cache.
 548          */
 549         if (IS_ERR(s)) {
 550                 kfree(cache_name);
 551                 goto out_unlock;
 552         }
 553
 554         list_add(&s->memcg_params.list, &root_cache->memcg_params.list);
 555
 556         /*
 557          * Since readers won't lock (see cache_from_memcg_idx()), we need a
 558          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
 559          * initialized.
 560          */
 561         smp_wmb();
 562         arr->entries[idx] = s;
 563
 564 out_unlock:
 565         mutex_unlock(&slab_mutex);
 566
 567         put_online_mems();
 568         put_online_cpus();
 569 }
 570
 571 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 572 {
 573         int idx;
 574         struct memcg_cache_array *arr;
 575         struct kmem_cache *s, *c;
 576
 577         idx = memcg_cache_id(memcg);
 578
 579         get_online_cpus();
 580         get_online_mems();
 581
 582 #ifdef CONFIG_SLUB
 583         /*
 584          * In case of SLUB, we need to disable empty slab caching to
 585          * avoid pinning the offline memory cgroup by freeable kmem
 586          * pages charged to it. SLAB doesn't need this, as it
 587          * periodically purges unused slabs.
 588          */
 589         mutex_lock(&slab_mutex);
 590         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 591                 c = is_root_cache(s) ? cache_from_memcg_idx(s, idx) : NULL;
 592                 if (c) {
 593                         c->cpu_partial = 0;
 594                         c->min_partial = 0;
 595                 }
 596         }
 597         mutex_unlock(&slab_mutex);
 598         /*
 599          * kmem_cache->cpu_partial is checked locklessly (see
 600          * put_cpu_partial()). Make sure the change is visible.
 601          */
 602         synchronize_sched();
 603 #endif
 604
 605         mutex_lock(&slab_mutex);
 606         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 607                 if (!is_root_cache(s))
 608                         continue;
 609
 610                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 611                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
 612                 c = arr->entries[idx];
 613                 if (!c)
 614                         continue;
 615
 616                 __kmem_cache_shrink(c);
 617                 arr->entries[idx] = NULL;
 618         }
 619         mutex_unlock(&slab_mutex);
 620
 621         put_online_mems();
 622         put_online_cpus();
 623 }
 624
 625 static int __shutdown_memcg_cache(struct kmem_cache *s,
 626                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 627 {
 628         BUG_ON(is_root_cache(s));
 629
 630         if (shutdown_cache(s, release, need_rcu_barrier))
 631                 return -EBUSY;
 632
 633         list_del(&s->memcg_params.list);
 634         return 0;
 635 }
 636
 637 void memcg_destroy_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 638 {
 639         LIST_HEAD(release);
 640         bool need_rcu_barrier = false;
 641         struct kmem_cache *s, *s2;
 642
 643         get_online_cpus();
 644         get_online_mems();
 645
 646         mutex_lock(&slab_mutex);
 647         list_for_each_entry_safe(s, s2, &slab_caches, list) {
 648                 if (is_root_cache(s) || s->memcg_params.memcg != memcg)
 649                         continue;
 650                 /*
 651                  * The cgroup is about to be freed and therefore has no charges
 652                  * left. Hence, all its caches must be empty by now.
 653                  */
 654                 BUG_ON(__shutdown_memcg_cache(s, &release, &need_rcu_barrier));
 655         }
 656         mutex_unlock(&slab_mutex);
 657
 658         put_online_mems();
 659         put_online_cpus();
 660
 661         release_caches(&release, need_rcu_barrier);
 662 }
 663
 664 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s,
 665                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 666 {
 667         struct memcg_cache_array *arr;
 668         struct kmem_cache *c, *c2;
 669         LIST_HEAD(busy);
 670         int i;
 671
 672         BUG_ON(!is_root_cache(s));
 673
 674         /*
 675          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
 676          * memory cgroups.
 677          */
 678         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 679                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 680         for_each_memcg_cache_index(i) {
 681                 c = arr->entries[i];
 682                 if (!c)
 683                         continue;
 684                 if (__shutdown_memcg_cache(c, release, need_rcu_barrier))
 685                         /*
 686                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
 687                          * list so as not to try to destroy it for a second
 688                          * time while iterating over inactive caches below.
 689                          */
 690                         list_move(&c->memcg_params.list, &busy);
 691                 else
 692                         /*
 693                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
 694                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
 695                          * it will never be accessed even if the root cache
 696                          * stays alive.
 697                          */
 698                         arr->entries[i] = NULL;
 699         }
 700
 701         /*
 702          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
 703          * offline.
 704          */
 705         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.list,
 706                                  memcg_params.list)
 707                 __shutdown_memcg_cache(c, release, need_rcu_barrier);
 708
 709         list_splice(&busy, &s->memcg_params.list);
 710
 711         /*
 712          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
 713          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
 714          */
 715         if (!list_empty(&s->memcg_params.list))
 716                 return -EBUSY;
 717         return 0;
 718 }
 719 #else
 720 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s,
 721                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 722 {
 723         return 0;
 724 }
 725 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 726
 727 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 728 {
 729         __kmem_cache_release(s);
 730         destroy_memcg_params(s);
 731         kfree_const(s->name);
 732         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 733 }
 734
 735 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 736 {
 737         LIST_HEAD(release);
 738         bool need_rcu_barrier = false;
 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, &release, &need_rcu_barrier);
 755         if (!err)
 756                 err = shutdown_cache(s, &release, &need_rcu_barrier);
 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         release_caches(&release, need_rcu_barrier);
 770 }
 771 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 772
 773 /**
 774  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 775  * @cachep: The cache to shrink.
 776  *
 777  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 778  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 779  */
 780 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 781 {
 782         int ret;
 783
 784         get_online_cpus();
 785         get_online_mems();
 786         kasan_cache_shrink(cachep);
 787         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
 788         put_online_mems();
 789         put_online_cpus();
 790         return ret;
 791 }
 792 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 793
 794 bool slab_is_available(void)
 795 {
 796         return slab_state >= UP;
 797 }
 798
 799 #ifndef CONFIG_SLOB
 800 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 801 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name, size_t size,
 802                 unsigned long flags)
 803 {
 804         int err;
 805
 806         s->name = name;
 807         s->size = s->object_size = size;
 808         s->align = calculate_alignment(flags, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, size);
 809
 810         slab_init_memcg_params(s);
 811
 812         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 813
 814         if (err)
 815                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%zu failed. Reason %d\n",
 816                                         name, size, err);
 817
 818         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 819 }
 820
 821 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,
 822                                 unsigned long flags)
 823 {
 824         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 825
 826         if (!s)
 827                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 828
 829         create_boot_cache(s, name, size, flags);
 830         list_add(&s->list, &slab_caches);
 831         s->refcount = 1;
 832         return s;
 833 }
 834
 835 struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 836 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 837
 838 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 839 struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 840 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_dma_caches);
 841 #endif
 842
 843 /*
 844  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 845  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 846  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 847  * fls.
 848  */
 849 static s8 size_index[24] = {
 850         3,      /* 8 */
 851         4,      /* 16 */
 852         5,      /* 24 */
 853         5,      /* 32 */
 854         6,      /* 40 */
 855         6,      /* 48 */
 856         6,      /* 56 */
 857         6,      /* 64 */
 858         1,      /* 72 */
 859         1,      /* 80 */
 860         1,      /* 88 */
 861         1,      /* 96 */
 862         7,      /* 104 */
 863         7,      /* 112 */
 864         7,      /* 120 */
 865         7,      /* 128 */
 866         2,      /* 136 */
 867         2,      /* 144 */
 868         2,      /* 152 */
 869         2,      /* 160 */
 870         2,      /* 168 */
 871         2,      /* 176 */
 872         2,      /* 184 */
 873         2       /* 192 */
 874 };
 875
 876 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
 877 {
 878         return (bytes - 1) / 8;
 879 }
 880
 881 /*
 882  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 883  * allocation
 884  */
 885 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 886 {
 887         int index;
 888
 889         if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_SIZE)) {
 890                 WARN_ON_ONCE(!(flags & __GFP_NOWARN));
 891                 return NULL;
 892         }
 893
 894         if (size <= 192) {
 895                 if (!size)
 896                         return ZERO_SIZE_PTR;
 897
 898                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 899         } else
 900                 index = fls(size - 1);
 901
 902 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 903         if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
 904                 return kmalloc_dma_caches[index];
 905
 906 #endif
 907         return kmalloc_caches[index];
 908 }
 909
 910 /*
 911  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 912  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 913  * kmalloc-67108864.
 914  */
 915 static struct {
 916         const char *name;
 917         unsigned long size;
 918 } const kmalloc_info[] __initconst = {
 919         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
 920         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
 921         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
 922         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
 923         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
 924         {"kmalloc-1024",         1024},         {"kmalloc-2048",         2048},
 925         {"kmalloc-4096",         4096},         {"kmalloc-8192",         8192},
 926         {"kmalloc-16384",       16384},         {"kmalloc-32768",       32768},
 927         {"kmalloc-65536",       65536},         {"kmalloc-131072",     131072},
 928         {"kmalloc-262144",     262144},         {"kmalloc-524288",     524288},
 929         {"kmalloc-1048576",   1048576},         {"kmalloc-2097152",   2097152},
 930         {"kmalloc-4194304",   4194304},         {"kmalloc-8388608",   8388608},
 931         {"kmalloc-16777216", 16777216},         {"kmalloc-33554432", 33554432},
 932         {"kmalloc-67108864", 67108864}
 933 };
 934
 935 /*
 936  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 937  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 938  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 939  *
 940  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 941  * handle the index determination for the smaller caches.
 942  *
 943  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 944  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 945  */
 946 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 947 {
 948         int i;
 949
 950         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 951                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 952
 953         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 954                 int elem = size_index_elem(i);
 955
 956                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 957                         break;
 958                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 959         }
 960
 961         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 962                 /*
 963                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 964                  * is 64 byte.
 965                  */
 966                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 967                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 968
 969         }
 970
 971         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 972                 /*
 973                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 974                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 975                  * instead.
 976                  */
 977                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 978                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 979         }
 980 }
 981
 982 static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
 983 {
 984         kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,
 985                                         kmalloc_info[idx].size, flags);
 986 }
 987
 988 /*
 989  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 990  * may already have been created because they were needed to
 991  * enable allocations for slab creation.
 992  */
 993 void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
 994 {
 995         int i;
 996
 997         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 998                 if (!kmalloc_caches[i])
 999                         new_kmalloc_cache(i, flags);
1000
1001                 /*
1002                  * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
1003                  * These have to be created immediately after the
1004                  * earlier power of two caches
1005                  */
1006                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)
1007                         new_kmalloc_cache(1, flags);
1008                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)
1009                         new_kmalloc_cache(2, flags);
1010         }
1011
1012         /* Kmalloc array is now usable */
1013         slab_state = UP;
1014
1015 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1016         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1017                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
1018
1019                 if (s) {
1020                         int size = kmalloc_size(i);
1021                         char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,
1022                                  "dma-kmalloc-%d", size);
1023
1024                         BUG_ON(!n);
1025                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,
1026                                 size, SLAB_CACHE_DMA | flags);
1027                 }
1028         }
1029 #endif
1030 }
1031 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1032
1033 /*
1034  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1035  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1036  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1037  */
1038 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1039 {
1040         void *ret;
1041         struct page *page;
1042
1043         flags |= __GFP_COMP;
1044         page = alloc_pages(flags, order);
1045         ret = page ? page_address(page) : NULL;
1046         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1047         kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1048         return ret;
1049 }
1050 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1051
1052 #ifdef CONFIG_TRACING
1053 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1054 {
1055         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1056         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1057         return ret;
1058 }
1059 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1060 #endif
1061
1062 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1063 /* Randomize a generic freelist */
1064 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1065                         size_t count)
1066 {
1067         size_t i;
1068         unsigned int rand;
1069
1070         for (i = 0; i < count; i++)
1071                 list[i] = i;
1072
1073         /* Fisher-Yates shuffle */
1074         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1075                 rand = prandom_u32_state(state);
1076                 rand %= (i + 1);
1077                 swap(list[i], list[rand]);
1078         }
1079 }
1080
1081 /* Create a random sequence per cache */
1082 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1083                                     gfp_t gfp)
1084 {
1085         struct rnd_state state;
1086
1087         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1088                 return 0;
1089
1090         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1091         if (!cachep->random_seq)
1092                 return -ENOMEM;
1093
1094         /* Get best entropy at this stage of boot */
1095         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1096
1097         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1098         return 0;
1099 }
1100
1101 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1102 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1103 {
1104         kfree(cachep->random_seq);
1105         cachep->random_seq = NULL;
1106 }
1107 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1108
1109 #ifdef CONFIG_SLABINFO
1110
1111 #ifdef CONFIG_SLAB
1112 #define SLABINFO_RIGHTS (S_IWUSR | S_IRUSR)
1113 #else
1114 #define SLABINFO_RIGHTS S_IRUSR
1115 #endif
1116
1117 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1118 {
1119         /*
1120          * Output format version, so at least we can change it
1121          * without _too_ many complaints.
1122          */
1123 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1124         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1125 #else
1126         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1127 #endif
1128         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1129         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1130         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1131 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1132         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1133         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1134 #endif
1135         seq_putc(m, '\n');
1136 }
1137
1138 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1139 {
1140         mutex_lock(&slab_mutex);
1141         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1142 }
1143
1144 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1145 {
1146         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1147 }
1148
1149 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1150 {
1151         mutex_unlock(&slab_mutex);
1152 }
1153
1154 static void
1155 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1156 {
1157         struct kmem_cache *c;
1158         struct slabinfo sinfo;
1159
1160         if (!is_root_cache(s))
1161                 return;
1162
1163         for_each_memcg_cache(c, s) {
1164                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1165                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1166
1167                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1168                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1169                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1170                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1171                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1172         }
1173 }
1174
1175 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1176 {
1177         struct slabinfo sinfo;
1178
1179         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1180         get_slabinfo(s, &sinfo);
1181
1182         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1183
1184         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1185                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1186                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1187
1188         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1189                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1190         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1191                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1192         slabinfo_show_stats(m, s);
1193         seq_putc(m, '\n');
1194 }
1195
1196 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1197 {
1198         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1199
1200         if (p == slab_caches.next)
1201                 print_slabinfo_header(m);
1202         if (is_root_cache(s))
1203                 cache_show(s, m);
1204         return 0;
1205 }
1206
1207 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
1208 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1209 {
1210         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1211         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1212
1213         if (p == slab_caches.next)
1214                 print_slabinfo_header(m);
1215         if (!is_root_cache(s) && s->memcg_params.memcg == memcg)
1216                 cache_show(s, m);
1217         return 0;
1218 }
1219 #endif
1220
1221 /*
1222  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1223  *
1224  * Output layout:
1225  * cache-name
1226  * num-active-objs
1227  * total-objs
1228  * object size
1229  * num-active-slabs
1230  * total-slabs
1231  * num-pages-per-slab
1232  * + further values on SMP and with statistics enabled
1233  */
1234 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1235         .start = slab_start,
1236         .next = slab_next,
1237         .stop = slab_stop,
1238         .show = slab_show,
1239 };
1240
1241 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1242 {
1243         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1244 }
1245
1246 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1247         .open           = slabinfo_open,
1248         .read           = seq_read,
1249         .write          = slabinfo_write,
1250         .llseek         = seq_lseek,
1251         .release        = seq_release,
1252 };
1253
1254 static int __init slab_proc_init(void)
1255 {
1256         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1257                                                 &proc_slabinfo_operations);
1258         return 0;
1259 }
1260 module_init(slab_proc_init);
1261 #endif /* CONFIG_SLABINFO */
1262
1263 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1264                                            gfp_t flags)
1265 {
1266         void *ret;
1267         size_t ks = 0;
1268
1269         if (p)
1270                 ks = ksize(p);
1271
1272         if (ks >= new_size) {
1273                 kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1274                 return (void *)p;
1275         }
1276
1277         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1278         if (ret && p)
1279                 memcpy(ret, p, ks);
1280
1281         return ret;
1282 }
1283
1284 /**
1285  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1286  * @p: object to reallocate memory for.
1287  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1288  * @flags: the type of memory to allocate.
1289  *
1290  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1291  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1292  * like, for example, with RCU.
1293  */
1294 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1295 {
1296         if (unlikely(!new_size))
1297                 return ZERO_SIZE_PTR;
1298
1299         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1300
1301 }
1302 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1303
1304 /**
1305  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1306  * @p: object to reallocate memory for.
1307  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1308  * @flags: the type of memory to allocate.
1309  *
1310  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1311  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1312  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1313  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1314  */
1315 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1316 {
1317         void *ret;
1318
1319         if (unlikely(!new_size)) {
1320                 kfree(p);
1321                 return ZERO_SIZE_PTR;
1322         }
1323
1324         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1325         if (ret && p != ret)
1326                 kfree(p);
1327
1328         return ret;
1329 }
1330 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1331
1332 /**
1333  * kzfree - like kfree but zero memory
1334  * @p: object to free memory of
1335  *
1336  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1337  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1338  *
1339  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1340  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1341  * careful when using this function in performance sensitive code.
1342  */
1343 void kzfree(const void *p)
1344 {
1345         size_t ks;
1346         void *mem = (void *)p;
1347
1348         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1349                 return;
1350         ks = ksize(mem);
1351         memset(mem, 0, ks);
1352         kfree(mem);
1353 }
1354 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1355
1356 /* Tracepoints definitions. */
1357 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1358 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1359 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1360 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1361 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1362 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);