kernel/bpf/memalloc.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /* Copyright (c) 2022 Meta Platforms, Inc. and affiliates. */
   3 #include <linux/mm.h>
   4 #include <linux/llist.h>
   5 #include <linux/bpf.h>
   6 #include <linux/irq_work.h>
   7 #include <linux/bpf_mem_alloc.h>
   8 #include <linux/memcontrol.h>
   9 #include <asm/local.h>
  10
  11 /* Any context (including NMI) BPF specific memory allocator.
  12  *
  13  * Tracing BPF programs can attach to kprobe and fentry. Hence they
  14  * run in unknown context where calling plain kmalloc() might not be safe.
  15  *
  16  * Front-end kmalloc() with per-cpu per-bucket cache of free elements.
  17  * Refill this cache asynchronously from irq_work.
  18  *
  19  * CPU_0 buckets
  20  * 16 32 64 96 128 196 256 512 1024 2048 4096
  21  * ...
  22  * CPU_N buckets
  23  * 16 32 64 96 128 196 256 512 1024 2048 4096
  24  *
  25  * The buckets are prefilled at the start.
  26  * BPF programs always run with migration disabled.
  27  * It's safe to allocate from cache of the current cpu with irqs disabled.
  28  * Free-ing is always done into bucket of the current cpu as well.
  29  * irq_work trims extra free elements from buckets with kfree
  30  * and refills them with kmalloc, so global kmalloc logic takes care
  31  * of freeing objects allocated by one cpu and freed on another.
  32  *
  33  * Every allocated objected is padded with extra 8 bytes that contains
  34  * struct llist_node.
  35  */
  36 #define LLIST_NODE_SZ sizeof(struct llist_node)
  37
  38 /* similar to kmalloc, but sizeof == 8 bucket is gone */
  39 static u8 size_index[24] __ro_after_init = {
  40         3,      /* 8 */
  41         3,      /* 16 */
  42         4,      /* 24 */
  43         4,      /* 32 */
  44         5,      /* 40 */
  45         5,      /* 48 */
  46         5,      /* 56 */
  47         5,      /* 64 */
  48         1,      /* 72 */
  49         1,      /* 80 */
  50         1,      /* 88 */
  51         1,      /* 96 */
  52         6,      /* 104 */
  53         6,      /* 112 */
  54         6,      /* 120 */
  55         6,      /* 128 */
  56         2,      /* 136 */
  57         2,      /* 144 */
  58         2,      /* 152 */
  59         2,      /* 160 */
  60         2,      /* 168 */
  61         2,      /* 176 */
  62         2,      /* 184 */
  63         2       /* 192 */
  64 };
  65
  66 static int bpf_mem_cache_idx(size_t size)
  67 {
  68         if (!size || size > 4096)
  69                 return -1;
  70
  71         if (size <= 192)
  72                 return size_index[(size - 1) / 8] - 1;
  73
  74         return fls(size - 1) - 2;
  75 }
  76
  77 #define NUM_CACHES 11
  78
  79 struct bpf_mem_cache {
  80         /* per-cpu list of free objects of size 'unit_size'.
  81          * All accesses are done with interrupts disabled and 'active' counter
  82          * protection with __llist_add() and __llist_del_first().
  83          */
  84         struct llist_head free_llist;
  85         local_t active;
  86
  87         /* Operations on the free_list from unit_alloc/unit_free/bpf_mem_refill
  88          * are sequenced by per-cpu 'active' counter. But unit_free() cannot
  89          * fail. When 'active' is busy the unit_free() will add an object to
  90          * free_llist_extra.
  91          */
  92         struct llist_head free_llist_extra;
  93
  94         struct irq_work refill_work;
  95         struct obj_cgroup *objcg;
  96         int unit_size;
  97         /* count of objects in free_llist */
  98         int free_cnt;
  99         int low_watermark, high_watermark, batch;
 100         int percpu_size;
 101
 102         struct rcu_head rcu;
 103         struct llist_head free_by_rcu;
 104         struct llist_head waiting_for_gp;
 105         atomic_t call_rcu_in_progress;
 106 };
 107
 108 struct bpf_mem_caches {
 109         struct bpf_mem_cache cache[NUM_CACHES];
 110 };
 111
 112 static struct llist_node notrace *__llist_del_first(struct llist_head *head)
 113 {
 114         struct llist_node *entry, *next;
 115
 116         entry = head->first;
 117         if (!entry)
 118                 return NULL;
 119         next = entry->next;
 120         head->first = next;
 121         return entry;
 122 }
 123
 124 static void *__alloc(struct bpf_mem_cache *c, int node, gfp_t flags)
 125 {
 126         if (c->percpu_size) {
 127                 void **obj = kmalloc_node(c->percpu_size, flags, node);
 128                 void *pptr = __alloc_percpu_gfp(c->unit_size, 8, flags);
 129
 130                 if (!obj || !pptr) {
 131                         free_percpu(pptr);
 132                         kfree(obj);
 133                         return NULL;
 134                 }
 135                 obj[1] = pptr;
 136                 return obj;
 137         }
 138
 139         return kmalloc_node(c->unit_size, flags | __GFP_ZERO, node);
 140 }
 141
 142 static struct mem_cgroup *get_memcg(const struct bpf_mem_cache *c)
 143 {
 144 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 145         if (c->objcg)
 146                 return get_mem_cgroup_from_objcg(c->objcg);
 147 #endif
 148
 149 #ifdef CONFIG_MEMCG
 150         return root_mem_cgroup;
 151 #else
 152         return NULL;
 153 #endif
 154 }
 155
 156 /* Mostly runs from irq_work except __init phase. */
 157 static void alloc_bulk(struct bpf_mem_cache *c, int cnt, int node)
 158 {
 159         struct mem_cgroup *memcg = NULL, *old_memcg;
 160         unsigned long flags;
 161         void *obj;
 162         int i;
 163
 164         memcg = get_memcg(c);
 165         old_memcg = set_active_memcg(memcg);
 166         for (i = 0; i < cnt; i++) {
 167                 /*
 168                  * free_by_rcu is only manipulated by irq work refill_work().
 169                  * IRQ works on the same CPU are called sequentially, so it is
 170                  * safe to use __llist_del_first() here. If alloc_bulk() is
 171                  * invoked by the initial prefill, there will be no running
 172                  * refill_work(), so __llist_del_first() is fine as well.
 173                  *
 174                  * In most cases, objects on free_by_rcu are from the same CPU.
 175                  * If some objects come from other CPUs, it doesn't incur any
 176                  * harm because NUMA_NO_NODE means the preference for current
 177                  * numa node and it is not a guarantee.
 178                  */
 179                 obj = __llist_del_first(&c->free_by_rcu);
 180                 if (!obj) {
 181                         /* Allocate, but don't deplete atomic reserves that typical
 182                          * GFP_ATOMIC would do. irq_work runs on this cpu and kmalloc
 183                          * will allocate from the current numa node which is what we
 184                          * want here.
 185                          */
 186                         obj = __alloc(c, node, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN | __GFP_ACCOUNT);
 187                         if (!obj)
 188                                 break;
 189                 }
 190                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 191                         /* In RT irq_work runs in per-cpu kthread, so disable
 192                          * interrupts to avoid preemption and interrupts and
 193                          * reduce the chance of bpf prog executing on this cpu
 194                          * when active counter is busy.
 195                          */
 196                         local_irq_save(flags);
 197                 /* alloc_bulk runs from irq_work which will not preempt a bpf
 198                  * program that does unit_alloc/unit_free since IRQs are
 199                  * disabled there. There is no race to increment 'active'
 200                  * counter. It protects free_llist from corruption in case NMI
 201                  * bpf prog preempted this loop.
 202                  */
 203                 WARN_ON_ONCE(local_inc_return(&c->active) != 1);
 204                 __llist_add(obj, &c->free_llist);
 205                 c->free_cnt++;
 206                 local_dec(&c->active);
 207                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 208                         local_irq_restore(flags);
 209         }
 210         set_active_memcg(old_memcg);
 211         mem_cgroup_put(memcg);
 212 }
 213
 214 static void free_one(void *obj, bool percpu)
 215 {
 216         if (percpu) {
 217                 free_percpu(((void **)obj)[1]);
 218                 kfree(obj);
 219                 return;
 220         }
 221
 222         kfree(obj);
 223 }
 224
 225 static void free_all(struct llist_node *llnode, bool percpu)
 226 {
 227         struct llist_node *pos, *t;
 228
 229         llist_for_each_safe(pos, t, llnode)
 230                 free_one(pos, percpu);
 231 }
 232
 233 static void __free_rcu(struct rcu_head *head)
 234 {
 235         struct bpf_mem_cache *c = container_of(head, struct bpf_mem_cache, rcu);
 236
 237         free_all(llist_del_all(&c->waiting_for_gp), !!c->percpu_size);
 238         atomic_set(&c->call_rcu_in_progress, 0);
 239 }
 240
 241 static void __free_rcu_tasks_trace(struct rcu_head *head)
 242 {
 243         /* If RCU Tasks Trace grace period implies RCU grace period,
 244          * there is no need to invoke call_rcu().
 245          */
 246         if (rcu_trace_implies_rcu_gp())
 247                 __free_rcu(head);
 248         else
 249                 call_rcu(head, __free_rcu);
 250 }
 251
 252 static void enque_to_free(struct bpf_mem_cache *c, void *obj)
 253 {
 254         struct llist_node *llnode = obj;
 255
 256         /* bpf_mem_cache is a per-cpu object. Freeing happens in irq_work.
 257          * Nothing races to add to free_by_rcu list.
 258          */
 259         __llist_add(llnode, &c->free_by_rcu);
 260 }
 261
 262 static void do_call_rcu(struct bpf_mem_cache *c)
 263 {
 264         struct llist_node *llnode, *t;
 265
 266         if (atomic_xchg(&c->call_rcu_in_progress, 1))
 267                 return;
 268
 269         WARN_ON_ONCE(!llist_empty(&c->waiting_for_gp));
 270         llist_for_each_safe(llnode, t, __llist_del_all(&c->free_by_rcu))
 271                 /* There is no concurrent __llist_add(waiting_for_gp) access.
 272                  * It doesn't race with llist_del_all either.
 273                  * But there could be two concurrent llist_del_all(waiting_for_gp):
 274                  * from __free_rcu() and from drain_mem_cache().
 275                  */
 276                 __llist_add(llnode, &c->waiting_for_gp);
 277         /* Use call_rcu_tasks_trace() to wait for sleepable progs to finish.
 278          * If RCU Tasks Trace grace period implies RCU grace period, free
 279          * these elements directly, else use call_rcu() to wait for normal
 280          * progs to finish and finally do free_one() on each element.
 281          */
 282         call_rcu_tasks_trace(&c->rcu, __free_rcu_tasks_trace);
 283 }
 284
 285 static void free_bulk(struct bpf_mem_cache *c)
 286 {
 287         struct llist_node *llnode, *t;
 288         unsigned long flags;
 289         int cnt;
 290
 291         do {
 292                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 293                         local_irq_save(flags);
 294                 WARN_ON_ONCE(local_inc_return(&c->active) != 1);
 295                 llnode = __llist_del_first(&c->free_llist);
 296                 if (llnode)
 297                         cnt = --c->free_cnt;
 298                 else
 299                         cnt = 0;
 300                 local_dec(&c->active);
 301                 if (IS_ENABLED(CONFIG_PREEMPT_RT))
 302                         local_irq_restore(flags);
 303                 if (llnode)
 304                         enque_to_free(c, llnode);
 305         } while (cnt > (c->high_watermark + c->low_watermark) / 2);
 306
 307         /* and drain free_llist_extra */
 308         llist_for_each_safe(llnode, t, llist_del_all(&c->free_llist_extra))
 309                 enque_to_free(c, llnode);
 310         do_call_rcu(c);
 311 }
 312
 313 static void bpf_mem_refill(struct irq_work *work)
 314 {
 315         struct bpf_mem_cache *c = container_of(work, struct bpf_mem_cache, refill_work);
 316         int cnt;
 317
 318         /* Racy access to free_cnt. It doesn't need to be 100% accurate */
 319         cnt = c->free_cnt;
 320         if (cnt < c->low_watermark)
 321                 /* irq_work runs on this cpu and kmalloc will allocate
 322                  * from the current numa node which is what we want here.
 323                  */
 324                 alloc_bulk(c, c->batch, NUMA_NO_NODE);
 325         else if (cnt > c->high_watermark)
 326                 free_bulk(c);
 327 }
 328
 329 static void notrace irq_work_raise(struct bpf_mem_cache *c)
 330 {
 331         irq_work_queue(&c->refill_work);
 332 }
 333
 334 /* For typical bpf map case that uses bpf_mem_cache_alloc and single bucket
 335  * the freelist cache will be elem_size * 64 (or less) on each cpu.
 336  *
 337  * For bpf programs that don't have statically known allocation sizes and
 338  * assuming (low_mark + high_mark) / 2 as an average number of elements per
 339  * bucket and all buckets are used the total amount of memory in freelists
 340  * on each cpu will be:
 341  * 64*16 + 64*32 + 64*64 + 64*96 + 64*128 + 64*196 + 64*256 + 32*512 + 16*1024 + 8*2048 + 4*4096
 342  * == ~ 116 Kbyte using below heuristic.
 343  * Initialized, but unused bpf allocator (not bpf map specific one) will
 344  * consume ~ 11 Kbyte per cpu.
 345  * Typical case will be between 11K and 116K closer to 11K.
 346  * bpf progs can and should share bpf_mem_cache when possible.
 347  */
 348
 349 static void prefill_mem_cache(struct bpf_mem_cache *c, int cpu)
 350 {
 351         init_irq_work(&c->refill_work, bpf_mem_refill);
 352         if (c->unit_size <= 256) {
 353                 c->low_watermark = 32;
 354                 c->high_watermark = 96;
 355         } else {
 356                 /* When page_size == 4k, order-0 cache will have low_mark == 2
 357                  * and high_mark == 6 with batch alloc of 3 individual pages at
 358                  * a time.
 359                  * 8k allocs and above low == 1, high == 3, batch == 1.
 360                  */
 361                 c->low_watermark = max(32 * 256 / c->unit_size, 1);
 362                 c->high_watermark = max(96 * 256 / c->unit_size, 3);
 363         }
 364         c->batch = max((c->high_watermark - c->low_watermark) / 4 * 3, 1);
 365
 366         /* To avoid consuming memory assume that 1st run of bpf
 367          * prog won't be doing more than 4 map_update_elem from
 368          * irq disabled region
 369          */
 370         alloc_bulk(c, c->unit_size <= 256 ? 4 : 1, cpu_to_node(cpu));
 371 }
 372
 373 /* When size != 0 bpf_mem_cache for each cpu.
 374  * This is typical bpf hash map use case when all elements have equal size.
 375  *
 376  * When size == 0 allocate 11 bpf_mem_cache-s for each cpu, then rely on
 377  * kmalloc/kfree. Max allocation size is 4096 in this case.
 378  * This is bpf_dynptr and bpf_kptr use case.
 379  */
 380 int bpf_mem_alloc_init(struct bpf_mem_alloc *ma, int size, bool percpu)
 381 {
 382         static u16 sizes[NUM_CACHES] = {96, 192, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096};
 383         struct bpf_mem_caches *cc, __percpu *pcc;
 384         struct bpf_mem_cache *c, __percpu *pc;
 385         struct obj_cgroup *objcg = NULL;
 386         int cpu, i, unit_size, percpu_size = 0;
 387
 388         if (size) {
 389                 pc = __alloc_percpu_gfp(sizeof(*pc), 8, GFP_KERNEL);
 390                 if (!pc)
 391                         return -ENOMEM;
 392
 393                 if (percpu)
 394                         /* room for llist_node and per-cpu pointer */
 395                         percpu_size = LLIST_NODE_SZ + sizeof(void *);
 396                 else
 397                         size += LLIST_NODE_SZ; /* room for llist_node */
 398                 unit_size = size;
 399
 400 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 401                 if (memcg_bpf_enabled())
 402                         objcg = get_obj_cgroup_from_current();
 403 #endif
 404                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 405                         c = per_cpu_ptr(pc, cpu);
 406                         c->unit_size = unit_size;
 407                         c->objcg = objcg;
 408                         c->percpu_size = percpu_size;
 409                         prefill_mem_cache(c, cpu);
 410                 }
 411                 ma->cache = pc;
 412                 return 0;
 413         }
 414
 415         /* size == 0 && percpu is an invalid combination */
 416         if (WARN_ON_ONCE(percpu))
 417                 return -EINVAL;
 418
 419         pcc = __alloc_percpu_gfp(sizeof(*cc), 8, GFP_KERNEL);
 420         if (!pcc)
 421                 return -ENOMEM;
 422 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
 423         objcg = get_obj_cgroup_from_current();
 424 #endif
 425         for_each_possible_cpu(cpu) {
 426                 cc = per_cpu_ptr(pcc, cpu);
 427                 for (i = 0; i < NUM_CACHES; i++) {
 428                         c = &cc->cache[i];
 429                         c->unit_size = sizes[i];
 430                         c->objcg = objcg;
 431                         prefill_mem_cache(c, cpu);
 432                 }
 433         }
 434         ma->caches = pcc;
 435         return 0;
 436 }
 437
 438 static void drain_mem_cache(struct bpf_mem_cache *c)
 439 {
 440         bool percpu = !!c->percpu_size;
 441
 442         /* No progs are using this bpf_mem_cache, but htab_map_free() called
 443          * bpf_mem_cache_free() for all remaining elements and they can be in
 444          * free_by_rcu or in waiting_for_gp lists, so drain those lists now.
 445          *
 446          * Except for waiting_for_gp list, there are no concurrent operations
 447          * on these lists, so it is safe to use __llist_del_all().
 448          */
 449         free_all(__llist_del_all(&c->free_by_rcu), percpu);
 450         free_all(llist_del_all(&c->waiting_for_gp), percpu);
 451         free_all(__llist_del_all(&c->free_llist), percpu);
 452         free_all(__llist_del_all(&c->free_llist_extra), percpu);
 453 }
 454
 455 static void free_mem_alloc_no_barrier(struct bpf_mem_alloc *ma)
 456 {
 457         free_percpu(ma->cache);
 458         free_percpu(ma->caches);
 459         ma->cache = NULL;
 460         ma->caches = NULL;
 461 }
 462
 463 static void free_mem_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma)
 464 {
 465         /* waiting_for_gp lists was drained, but __free_rcu might
 466          * still execute. Wait for it now before we freeing percpu caches.
 467          *
 468          * rcu_barrier_tasks_trace() doesn't imply synchronize_rcu_tasks_trace(),
 469          * but rcu_barrier_tasks_trace() and rcu_barrier() below are only used
 470          * to wait for the pending __free_rcu_tasks_trace() and __free_rcu(),
 471          * so if call_rcu(head, __free_rcu) is skipped due to
 472          * rcu_trace_implies_rcu_gp(), it will be OK to skip rcu_barrier() by
 473          * using rcu_trace_implies_rcu_gp() as well.
 474          */
 475         rcu_barrier_tasks_trace();
 476         if (!rcu_trace_implies_rcu_gp())
 477                 rcu_barrier();
 478         free_mem_alloc_no_barrier(ma);
 479 }
 480
 481 static void free_mem_alloc_deferred(struct work_struct *work)
 482 {
 483         struct bpf_mem_alloc *ma = container_of(work, struct bpf_mem_alloc, work);
 484
 485         free_mem_alloc(ma);
 486         kfree(ma);
 487 }
 488
 489 static void destroy_mem_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma, int rcu_in_progress)
 490 {
 491         struct bpf_mem_alloc *copy;
 492
 493         if (!rcu_in_progress) {
 494                 /* Fast path. No callbacks are pending, hence no need to do
 495                  * rcu_barrier-s.
 496                  */
 497                 free_mem_alloc_no_barrier(ma);
 498                 return;
 499         }
 500
 501         copy = kmalloc(sizeof(*ma), GFP_KERNEL);
 502         if (!copy) {
 503                 /* Slow path with inline barrier-s */
 504                 free_mem_alloc(ma);
 505                 return;
 506         }
 507
 508         /* Defer barriers into worker to let the rest of map memory to be freed */
 509         copy->cache = ma->cache;
 510         ma->cache = NULL;
 511         copy->caches = ma->caches;
 512         ma->caches = NULL;
 513         INIT_WORK(&copy->work, free_mem_alloc_deferred);
 514         queue_work(system_unbound_wq, &copy->work);
 515 }
 516
 517 void bpf_mem_alloc_destroy(struct bpf_mem_alloc *ma)
 518 {
 519         struct bpf_mem_caches *cc;
 520         struct bpf_mem_cache *c;
 521         int cpu, i, rcu_in_progress;
 522
 523         if (ma->cache) {
 524                 rcu_in_progress = 0;
 525                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 526                         c = per_cpu_ptr(ma->cache, cpu);
 527                         /*
 528                          * refill_work may be unfinished for PREEMPT_RT kernel
 529                          * in which irq work is invoked in a per-CPU RT thread.
 530                          * It is also possible for kernel with
 531                          * arch_irq_work_has_interrupt() being false and irq
 532                          * work is invoked in timer interrupt. So waiting for
 533                          * the completion of irq work to ease the handling of
 534                          * concurrency.
 535                          */
 536                         irq_work_sync(&c->refill_work);
 537                         drain_mem_cache(c);
 538                         rcu_in_progress += atomic_read(&c->call_rcu_in_progress);
 539                 }
 540                 /* objcg is the same across cpus */
 541                 if (c->objcg)
 542                         obj_cgroup_put(c->objcg);
 543                 destroy_mem_alloc(ma, rcu_in_progress);
 544         }
 545         if (ma->caches) {
 546                 rcu_in_progress = 0;
 547                 for_each_possible_cpu(cpu) {
 548                         cc = per_cpu_ptr(ma->caches, cpu);
 549                         for (i = 0; i < NUM_CACHES; i++) {
 550                                 c = &cc->cache[i];
 551                                 irq_work_sync(&c->refill_work);
 552                                 drain_mem_cache(c);
 553                                 rcu_in_progress += atomic_read(&c->call_rcu_in_progress);
 554                         }
 555                 }
 556                 if (c->objcg)
 557                         obj_cgroup_put(c->objcg);
 558                 destroy_mem_alloc(ma, rcu_in_progress);
 559         }
 560 }
 561
 562 /* notrace is necessary here and in other functions to make sure
 563  * bpf programs cannot attach to them and cause llist corruptions.
 564  */
 565 static void notrace *unit_alloc(struct bpf_mem_cache *c)
 566 {
 567         struct llist_node *llnode = NULL;
 568         unsigned long flags;
 569         int cnt = 0;
 570
 571         /* Disable irqs to prevent the following race for majority of prog types:
 572          * prog_A
 573          *   bpf_mem_alloc
 574          *      preemption or irq -> prog_B
 575          *        bpf_mem_alloc
 576          *
 577          * but prog_B could be a perf_event NMI prog.
 578          * Use per-cpu 'active' counter to order free_list access between
 579          * unit_alloc/unit_free/bpf_mem_refill.
 580          */
 581         local_irq_save(flags);
 582         if (local_inc_return(&c->active) == 1) {
 583                 llnode = __llist_del_first(&c->free_llist);
 584                 if (llnode)
 585                         cnt = --c->free_cnt;
 586         }
 587         local_dec(&c->active);
 588         local_irq_restore(flags);
 589
 590         WARN_ON(cnt < 0);
 591
 592         if (cnt < c->low_watermark)
 593                 irq_work_raise(c);
 594         return llnode;
 595 }
 596
 597 /* Though 'ptr' object could have been allocated on a different cpu
 598  * add it to the free_llist of the current cpu.
 599  * Let kfree() logic deal with it when it's later called from irq_work.
 600  */
 601 static void notrace unit_free(struct bpf_mem_cache *c, void *ptr)
 602 {
 603         struct llist_node *llnode = ptr - LLIST_NODE_SZ;
 604         unsigned long flags;
 605         int cnt = 0;
 606
 607         BUILD_BUG_ON(LLIST_NODE_SZ > 8);
 608
 609         local_irq_save(flags);
 610         if (local_inc_return(&c->active) == 1) {
 611                 __llist_add(llnode, &c->free_llist);
 612                 cnt = ++c->free_cnt;
 613         } else {
 614                 /* unit_free() cannot fail. Therefore add an object to atomic
 615                  * llist. free_bulk() will drain it. Though free_llist_extra is
 616                  * a per-cpu list we have to use atomic llist_add here, since
 617                  * it also can be interrupted by bpf nmi prog that does another
 618                  * unit_free() into the same free_llist_extra.
 619                  */
 620                 llist_add(llnode, &c->free_llist_extra);
 621         }
 622         local_dec(&c->active);
 623         local_irq_restore(flags);
 624
 625         if (cnt > c->high_watermark)
 626                 /* free few objects from current cpu into global kmalloc pool */
 627                 irq_work_raise(c);
 628 }
 629
 630 /* Called from BPF program or from sys_bpf syscall.
 631  * In both cases migration is disabled.
 632  */
 633 void notrace *bpf_mem_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma, size_t size)
 634 {
 635         int idx;
 636         void *ret;
 637
 638         if (!size)
 639                 return ZERO_SIZE_PTR;
 640
 641         idx = bpf_mem_cache_idx(size + LLIST_NODE_SZ);
 642         if (idx < 0)
 643                 return NULL;
 644
 645         ret = unit_alloc(this_cpu_ptr(ma->caches)->cache + idx);
 646         return !ret ? NULL : ret + LLIST_NODE_SZ;
 647 }
 648
 649 void notrace bpf_mem_free(struct bpf_mem_alloc *ma, void *ptr)
 650 {
 651         int idx;
 652
 653         if (!ptr)
 654                 return;
 655
 656         idx = bpf_mem_cache_idx(ksize(ptr - LLIST_NODE_SZ));
 657         if (idx < 0)
 658                 return;
 659
 660         unit_free(this_cpu_ptr(ma->caches)->cache + idx, ptr);
 661 }
 662
 663 void notrace *bpf_mem_cache_alloc(struct bpf_mem_alloc *ma)
 664 {
 665         void *ret;
 666
 667         ret = unit_alloc(this_cpu_ptr(ma->cache));
 668         return !ret ? NULL : ret + LLIST_NODE_SZ;
 669 }
 670
 671 void notrace bpf_mem_cache_free(struct bpf_mem_alloc *ma, void *ptr)
 672 {
 673         if (!ptr)
 674                 return;
 675
 676         unit_free(this_cpu_ptr(ma->cache), ptr);
 677 }
 678
 679 /* Directly does a kfree() without putting 'ptr' back to the free_llist
 680  * for reuse and without waiting for a rcu_tasks_trace gp.
 681  * The caller must first go through the rcu_tasks_trace gp for 'ptr'
 682  * before calling bpf_mem_cache_raw_free().
 683  * It could be used when the rcu_tasks_trace callback does not have
 684  * a hold on the original bpf_mem_alloc object that allocated the
 685  * 'ptr'. This should only be used in the uncommon code path.
 686  * Otherwise, the bpf_mem_alloc's free_llist cannot be refilled
 687  * and may affect performance.
 688  */
 689 void bpf_mem_cache_raw_free(void *ptr)
 690 {
 691         if (!ptr)
 692                 return;
 693
 694         kfree(ptr - LLIST_NODE_SZ);
 695 }
 696
 697 /* When flags == GFP_KERNEL, it signals that the caller will not cause
 698  * deadlock when using kmalloc. bpf_mem_cache_alloc_flags() will use
 699  * kmalloc if the free_llist is empty.
 700  */
 701 void notrace *bpf_mem_cache_alloc_flags(struct bpf_mem_alloc *ma, gfp_t flags)
 702 {
 703         struct bpf_mem_cache *c;
 704         void *ret;
 705
 706         c = this_cpu_ptr(ma->cache);
 707
 708         ret = unit_alloc(c);
 709         if (!ret && flags == GFP_KERNEL) {
 710                 struct mem_cgroup *memcg, *old_memcg;
 711
 712                 memcg = get_memcg(c);
 713                 old_memcg = set_active_memcg(memcg);
 714                 ret = __alloc(c, NUMA_NO_NODE, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN | __GFP_ACCOUNT);
 715                 set_active_memcg(old_memcg);
 716                 mem_cgroup_put(memcg);
 717         }
 718
 719         return !ret ? NULL : ret + LLIST_NODE_SZ;
 720 }