OSDN Git Service

dt-bindings: display: mediatek: Fix examples on new bindings
[uclinux-h8/linux.git] / mm / kmemleak.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * mm/kmemleak.c
4  *
5  * Copyright (C) 2008 ARM Limited
6  * Written by Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
7  *
8  * For more information on the algorithm and kmemleak usage, please see
9  * Documentation/dev-tools/kmemleak.rst.
10  *
11  * Notes on locking
12  * ----------------
13  *
14  * The following locks and mutexes are used by kmemleak:
15  *
16  * - kmemleak_lock (raw_spinlock_t): protects the object_list modifications and
17  *   accesses to the object_tree_root. The object_list is the main list
18  *   holding the metadata (struct kmemleak_object) for the allocated memory
19  *   blocks. The object_tree_root is a red black tree used to look-up
20  *   metadata based on a pointer to the corresponding memory block.  The
21  *   kmemleak_object structures are added to the object_list and
22  *   object_tree_root in the create_object() function called from the
23  *   kmemleak_alloc() callback and removed in delete_object() called from the
24  *   kmemleak_free() callback
25  * - kmemleak_object.lock (raw_spinlock_t): protects a kmemleak_object.
26  *   Accesses to the metadata (e.g. count) are protected by this lock. Note
27  *   that some members of this structure may be protected by other means
28  *   (atomic or kmemleak_lock). This lock is also held when scanning the
29  *   corresponding memory block to avoid the kernel freeing it via the
30  *   kmemleak_free() callback. This is less heavyweight than holding a global
31  *   lock like kmemleak_lock during scanning.
32  * - scan_mutex (mutex): ensures that only one thread may scan the memory for
33  *   unreferenced objects at a time. The gray_list contains the objects which
34  *   are already referenced or marked as false positives and need to be
35  *   scanned. This list is only modified during a scanning episode when the
36  *   scan_mutex is held. At the end of a scan, the gray_list is always empty.
37  *   Note that the kmemleak_object.use_count is incremented when an object is
38  *   added to the gray_list and therefore cannot be freed. This mutex also
39  *   prevents multiple users of the "kmemleak" debugfs file together with
40  *   modifications to the memory scanning parameters including the scan_thread
41  *   pointer
42  *
43  * Locks and mutexes are acquired/nested in the following order:
44  *
45  *   scan_mutex [-> object->lock] -> kmemleak_lock -> other_object->lock (SINGLE_DEPTH_NESTING)
46  *
47  * No kmemleak_lock and object->lock nesting is allowed outside scan_mutex
48  * regions.
49  *
50  * The kmemleak_object structures have a use_count incremented or decremented
51  * using the get_object()/put_object() functions. When the use_count becomes
52  * 0, this count can no longer be incremented and put_object() schedules the
53  * kmemleak_object freeing via an RCU callback. All calls to the get_object()
54  * function must be protected by rcu_read_lock() to avoid accessing a freed
55  * structure.
56  */
57
58 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
59
60 #include <linux/init.h>
61 #include <linux/kernel.h>
62 #include <linux/list.h>
63 #include <linux/sched/signal.h>
64 #include <linux/sched/task.h>
65 #include <linux/sched/task_stack.h>
66 #include <linux/jiffies.h>
67 #include <linux/delay.h>
68 #include <linux/export.h>
69 #include <linux/kthread.h>
70 #include <linux/rbtree.h>
71 #include <linux/fs.h>
72 #include <linux/debugfs.h>
73 #include <linux/seq_file.h>
74 #include <linux/cpumask.h>
75 #include <linux/spinlock.h>
76 #include <linux/module.h>
77 #include <linux/mutex.h>
78 #include <linux/rcupdate.h>
79 #include <linux/stacktrace.h>
80 #include <linux/cache.h>
81 #include <linux/percpu.h>
82 #include <linux/memblock.h>
83 #include <linux/pfn.h>
84 #include <linux/mmzone.h>
85 #include <linux/slab.h>
86 #include <linux/thread_info.h>
87 #include <linux/err.h>
88 #include <linux/uaccess.h>
89 #include <linux/string.h>
90 #include <linux/nodemask.h>
91 #include <linux/mm.h>
92 #include <linux/workqueue.h>
93 #include <linux/crc32.h>
94
95 #include <asm/sections.h>
96 #include <asm/processor.h>
97 #include <linux/atomic.h>
98
99 #include <linux/kasan.h>
100 #include <linux/kfence.h>
101 #include <linux/kmemleak.h>
102 #include <linux/memory_hotplug.h>
103
104 /*
105  * Kmemleak configuration and common defines.
106  */
107 #define MAX_TRACE               16      /* stack trace length */
108 #define MSECS_MIN_AGE           5000    /* minimum object age for reporting */
109 #define SECS_FIRST_SCAN         60      /* delay before the first scan */
110 #define SECS_SCAN_WAIT          600     /* subsequent auto scanning delay */
111 #define MAX_SCAN_SIZE           4096    /* maximum size of a scanned block */
112
113 #define BYTES_PER_POINTER       sizeof(void *)
114
115 /* GFP bitmask for kmemleak internal allocations */
116 #define gfp_kmemleak_mask(gfp)  (((gfp) & (GFP_KERNEL | GFP_ATOMIC | \
117                                            __GFP_NOLOCKDEP)) | \
118                                  __GFP_NORETRY | __GFP_NOMEMALLOC | \
119                                  __GFP_NOWARN)
120
121 /* scanning area inside a memory block */
122 struct kmemleak_scan_area {
123         struct hlist_node node;
124         unsigned long start;
125         size_t size;
126 };
127
128 #define KMEMLEAK_GREY   0
129 #define KMEMLEAK_BLACK  -1
130
131 /*
132  * Structure holding the metadata for each allocated memory block.
133  * Modifications to such objects should be made while holding the
134  * object->lock. Insertions or deletions from object_list, gray_list or
135  * rb_node are already protected by the corresponding locks or mutex (see
136  * the notes on locking above). These objects are reference-counted
137  * (use_count) and freed using the RCU mechanism.
138  */
139 struct kmemleak_object {
140         raw_spinlock_t lock;
141         unsigned int flags;             /* object status flags */
142         struct list_head object_list;
143         struct list_head gray_list;
144         struct rb_node rb_node;
145         struct rcu_head rcu;            /* object_list lockless traversal */
146         /* object usage count; object freed when use_count == 0 */
147         atomic_t use_count;
148         unsigned long pointer;
149         size_t size;
150         /* pass surplus references to this pointer */
151         unsigned long excess_ref;
152         /* minimum number of a pointers found before it is considered leak */
153         int min_count;
154         /* the total number of pointers found pointing to this object */
155         int count;
156         /* checksum for detecting modified objects */
157         u32 checksum;
158         /* memory ranges to be scanned inside an object (empty for all) */
159         struct hlist_head area_list;
160         unsigned long trace[MAX_TRACE];
161         unsigned int trace_len;
162         unsigned long jiffies;          /* creation timestamp */
163         pid_t pid;                      /* pid of the current task */
164         char comm[TASK_COMM_LEN];       /* executable name */
165 };
166
167 /* flag representing the memory block allocation status */
168 #define OBJECT_ALLOCATED        (1 << 0)
169 /* flag set after the first reporting of an unreference object */
170 #define OBJECT_REPORTED         (1 << 1)
171 /* flag set to not scan the object */
172 #define OBJECT_NO_SCAN          (1 << 2)
173 /* flag set to fully scan the object when scan_area allocation failed */
174 #define OBJECT_FULL_SCAN        (1 << 3)
175
176 #define HEX_PREFIX              "    "
177 /* number of bytes to print per line; must be 16 or 32 */
178 #define HEX_ROW_SIZE            16
179 /* number of bytes to print at a time (1, 2, 4, 8) */
180 #define HEX_GROUP_SIZE          1
181 /* include ASCII after the hex output */
182 #define HEX_ASCII               1
183 /* max number of lines to be printed */
184 #define HEX_MAX_LINES           2
185
186 /* the list of all allocated objects */
187 static LIST_HEAD(object_list);
188 /* the list of gray-colored objects (see color_gray comment below) */
189 static LIST_HEAD(gray_list);
190 /* memory pool allocation */
191 static struct kmemleak_object mem_pool[CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE];
192 static int mem_pool_free_count = ARRAY_SIZE(mem_pool);
193 static LIST_HEAD(mem_pool_free_list);
194 /* search tree for object boundaries */
195 static struct rb_root object_tree_root = RB_ROOT;
196 /* protecting the access to object_list and object_tree_root */
197 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(kmemleak_lock);
198
199 /* allocation caches for kmemleak internal data */
200 static struct kmem_cache *object_cache;
201 static struct kmem_cache *scan_area_cache;
202
203 /* set if tracing memory operations is enabled */
204 static int kmemleak_enabled = 1;
205 /* same as above but only for the kmemleak_free() callback */
206 static int kmemleak_free_enabled = 1;
207 /* set in the late_initcall if there were no errors */
208 static int kmemleak_initialized;
209 /* set if a kmemleak warning was issued */
210 static int kmemleak_warning;
211 /* set if a fatal kmemleak error has occurred */
212 static int kmemleak_error;
213
214 /* minimum and maximum address that may be valid pointers */
215 static unsigned long min_addr = ULONG_MAX;
216 static unsigned long max_addr;
217
218 static struct task_struct *scan_thread;
219 /* used to avoid reporting of recently allocated objects */
220 static unsigned long jiffies_min_age;
221 static unsigned long jiffies_last_scan;
222 /* delay between automatic memory scannings */
223 static unsigned long jiffies_scan_wait;
224 /* enables or disables the task stacks scanning */
225 static int kmemleak_stack_scan = 1;
226 /* protects the memory scanning, parameters and debug/kmemleak file access */
227 static DEFINE_MUTEX(scan_mutex);
228 /* setting kmemleak=on, will set this var, skipping the disable */
229 static int kmemleak_skip_disable;
230 /* If there are leaks that can be reported */
231 static bool kmemleak_found_leaks;
232
233 static bool kmemleak_verbose;
234 module_param_named(verbose, kmemleak_verbose, bool, 0600);
235
236 static void kmemleak_disable(void);
237
238 /*
239  * Print a warning and dump the stack trace.
240  */
241 #define kmemleak_warn(x...)     do {            \
242         pr_warn(x);                             \
243         dump_stack();                           \
244         kmemleak_warning = 1;                   \
245 } while (0)
246
247 /*
248  * Macro invoked when a serious kmemleak condition occurred and cannot be
249  * recovered from. Kmemleak will be disabled and further allocation/freeing
250  * tracing no longer available.
251  */
252 #define kmemleak_stop(x...)     do {    \
253         kmemleak_warn(x);               \
254         kmemleak_disable();             \
255 } while (0)
256
257 #define warn_or_seq_printf(seq, fmt, ...)       do {    \
258         if (seq)                                        \
259                 seq_printf(seq, fmt, ##__VA_ARGS__);    \
260         else                                            \
261                 pr_warn(fmt, ##__VA_ARGS__);            \
262 } while (0)
263
264 static void warn_or_seq_hex_dump(struct seq_file *seq, int prefix_type,
265                                  int rowsize, int groupsize, const void *buf,
266                                  size_t len, bool ascii)
267 {
268         if (seq)
269                 seq_hex_dump(seq, HEX_PREFIX, prefix_type, rowsize, groupsize,
270                              buf, len, ascii);
271         else
272                 print_hex_dump(KERN_WARNING, pr_fmt(HEX_PREFIX), prefix_type,
273                                rowsize, groupsize, buf, len, ascii);
274 }
275
276 /*
277  * Printing of the objects hex dump to the seq file. The number of lines to be
278  * printed is limited to HEX_MAX_LINES to prevent seq file spamming. The
279  * actual number of printed bytes depends on HEX_ROW_SIZE. It must be called
280  * with the object->lock held.
281  */
282 static void hex_dump_object(struct seq_file *seq,
283                             struct kmemleak_object *object)
284 {
285         const u8 *ptr = (const u8 *)object->pointer;
286         size_t len;
287
288         /* limit the number of lines to HEX_MAX_LINES */
289         len = min_t(size_t, object->size, HEX_MAX_LINES * HEX_ROW_SIZE);
290
291         warn_or_seq_printf(seq, "  hex dump (first %zu bytes):\n", len);
292         kasan_disable_current();
293         warn_or_seq_hex_dump(seq, DUMP_PREFIX_NONE, HEX_ROW_SIZE,
294                              HEX_GROUP_SIZE, kasan_reset_tag((void *)ptr), len, HEX_ASCII);
295         kasan_enable_current();
296 }
297
298 /*
299  * Object colors, encoded with count and min_count:
300  * - white - orphan object, not enough references to it (count < min_count)
301  * - gray  - not orphan, not marked as false positive (min_count == 0) or
302  *              sufficient references to it (count >= min_count)
303  * - black - ignore, it doesn't contain references (e.g. text section)
304  *              (min_count == -1). No function defined for this color.
305  * Newly created objects don't have any color assigned (object->count == -1)
306  * before the next memory scan when they become white.
307  */
308 static bool color_white(const struct kmemleak_object *object)
309 {
310         return object->count != KMEMLEAK_BLACK &&
311                 object->count < object->min_count;
312 }
313
314 static bool color_gray(const struct kmemleak_object *object)
315 {
316         return object->min_count != KMEMLEAK_BLACK &&
317                 object->count >= object->min_count;
318 }
319
320 /*
321  * Objects are considered unreferenced only if their color is white, they have
322  * not be deleted and have a minimum age to avoid false positives caused by
323  * pointers temporarily stored in CPU registers.
324  */
325 static bool unreferenced_object(struct kmemleak_object *object)
326 {
327         return (color_white(object) && object->flags & OBJECT_ALLOCATED) &&
328                 time_before_eq(object->jiffies + jiffies_min_age,
329                                jiffies_last_scan);
330 }
331
332 /*
333  * Printing of the unreferenced objects information to the seq file. The
334  * print_unreferenced function must be called with the object->lock held.
335  */
336 static void print_unreferenced(struct seq_file *seq,
337                                struct kmemleak_object *object)
338 {
339         int i;
340         unsigned int msecs_age = jiffies_to_msecs(jiffies - object->jiffies);
341
342         warn_or_seq_printf(seq, "unreferenced object 0x%08lx (size %zu):\n",
343                    object->pointer, object->size);
344         warn_or_seq_printf(seq, "  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu (age %d.%03ds)\n",
345                    object->comm, object->pid, object->jiffies,
346                    msecs_age / 1000, msecs_age % 1000);
347         hex_dump_object(seq, object);
348         warn_or_seq_printf(seq, "  backtrace:\n");
349
350         for (i = 0; i < object->trace_len; i++) {
351                 void *ptr = (void *)object->trace[i];
352                 warn_or_seq_printf(seq, "    [<%p>] %pS\n", ptr, ptr);
353         }
354 }
355
356 /*
357  * Print the kmemleak_object information. This function is used mainly for
358  * debugging special cases when kmemleak operations. It must be called with
359  * the object->lock held.
360  */
361 static void dump_object_info(struct kmemleak_object *object)
362 {
363         pr_notice("Object 0x%08lx (size %zu):\n",
364                   object->pointer, object->size);
365         pr_notice("  comm \"%s\", pid %d, jiffies %lu\n",
366                   object->comm, object->pid, object->jiffies);
367         pr_notice("  min_count = %d\n", object->min_count);
368         pr_notice("  count = %d\n", object->count);
369         pr_notice("  flags = 0x%x\n", object->flags);
370         pr_notice("  checksum = %u\n", object->checksum);
371         pr_notice("  backtrace:\n");
372         stack_trace_print(object->trace, object->trace_len, 4);
373 }
374
375 /*
376  * Look-up a memory block metadata (kmemleak_object) in the object search
377  * tree based on a pointer value. If alias is 0, only values pointing to the
378  * beginning of the memory block are allowed. The kmemleak_lock must be held
379  * when calling this function.
380  */
381 static struct kmemleak_object *lookup_object(unsigned long ptr, int alias)
382 {
383         struct rb_node *rb = object_tree_root.rb_node;
384         unsigned long untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr);
385
386         while (rb) {
387                 struct kmemleak_object *object;
388                 unsigned long untagged_objp;
389
390                 object = rb_entry(rb, struct kmemleak_object, rb_node);
391                 untagged_objp = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)object->pointer);
392
393                 if (untagged_ptr < untagged_objp)
394                         rb = object->rb_node.rb_left;
395                 else if (untagged_objp + object->size <= untagged_ptr)
396                         rb = object->rb_node.rb_right;
397                 else if (untagged_objp == untagged_ptr || alias)
398                         return object;
399                 else {
400                         kmemleak_warn("Found object by alias at 0x%08lx\n",
401                                       ptr);
402                         dump_object_info(object);
403                         break;
404                 }
405         }
406         return NULL;
407 }
408
409 /*
410  * Increment the object use_count. Return 1 if successful or 0 otherwise. Note
411  * that once an object's use_count reached 0, the RCU freeing was already
412  * registered and the object should no longer be used. This function must be
413  * called under the protection of rcu_read_lock().
414  */
415 static int get_object(struct kmemleak_object *object)
416 {
417         return atomic_inc_not_zero(&object->use_count);
418 }
419
420 /*
421  * Memory pool allocation and freeing. kmemleak_lock must not be held.
422  */
423 static struct kmemleak_object *mem_pool_alloc(gfp_t gfp)
424 {
425         unsigned long flags;
426         struct kmemleak_object *object;
427
428         /* try the slab allocator first */
429         if (object_cache) {
430                 object = kmem_cache_alloc(object_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
431                 if (object)
432                         return object;
433         }
434
435         /* slab allocation failed, try the memory pool */
436         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
437         object = list_first_entry_or_null(&mem_pool_free_list,
438                                           typeof(*object), object_list);
439         if (object)
440                 list_del(&object->object_list);
441         else if (mem_pool_free_count)
442                 object = &mem_pool[--mem_pool_free_count];
443         else
444                 pr_warn_once("Memory pool empty, consider increasing CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_MEM_POOL_SIZE\n");
445         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
446
447         return object;
448 }
449
450 /*
451  * Return the object to either the slab allocator or the memory pool.
452  */
453 static void mem_pool_free(struct kmemleak_object *object)
454 {
455         unsigned long flags;
456
457         if (object < mem_pool || object >= mem_pool + ARRAY_SIZE(mem_pool)) {
458                 kmem_cache_free(object_cache, object);
459                 return;
460         }
461
462         /* add the object to the memory pool free list */
463         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
464         list_add(&object->object_list, &mem_pool_free_list);
465         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
466 }
467
468 /*
469  * RCU callback to free a kmemleak_object.
470  */
471 static void free_object_rcu(struct rcu_head *rcu)
472 {
473         struct hlist_node *tmp;
474         struct kmemleak_scan_area *area;
475         struct kmemleak_object *object =
476                 container_of(rcu, struct kmemleak_object, rcu);
477
478         /*
479          * Once use_count is 0 (guaranteed by put_object), there is no other
480          * code accessing this object, hence no need for locking.
481          */
482         hlist_for_each_entry_safe(area, tmp, &object->area_list, node) {
483                 hlist_del(&area->node);
484                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
485         }
486         mem_pool_free(object);
487 }
488
489 /*
490  * Decrement the object use_count. Once the count is 0, free the object using
491  * an RCU callback. Since put_object() may be called via the kmemleak_free() ->
492  * delete_object() path, the delayed RCU freeing ensures that there is no
493  * recursive call to the kernel allocator. Lock-less RCU object_list traversal
494  * is also possible.
495  */
496 static void put_object(struct kmemleak_object *object)
497 {
498         if (!atomic_dec_and_test(&object->use_count))
499                 return;
500
501         /* should only get here after delete_object was called */
502         WARN_ON(object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
503
504         /*
505          * It may be too early for the RCU callbacks, however, there is no
506          * concurrent object_list traversal when !object_cache and all objects
507          * came from the memory pool. Free the object directly.
508          */
509         if (object_cache)
510                 call_rcu(&object->rcu, free_object_rcu);
511         else
512                 free_object_rcu(&object->rcu);
513 }
514
515 /*
516  * Look up an object in the object search tree and increase its use_count.
517  */
518 static struct kmemleak_object *find_and_get_object(unsigned long ptr, int alias)
519 {
520         unsigned long flags;
521         struct kmemleak_object *object;
522
523         rcu_read_lock();
524         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
525         object = lookup_object(ptr, alias);
526         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
527
528         /* check whether the object is still available */
529         if (object && !get_object(object))
530                 object = NULL;
531         rcu_read_unlock();
532
533         return object;
534 }
535
536 /*
537  * Remove an object from the object_tree_root and object_list. Must be called
538  * with the kmemleak_lock held _if_ kmemleak is still enabled.
539  */
540 static void __remove_object(struct kmemleak_object *object)
541 {
542         rb_erase(&object->rb_node, &object_tree_root);
543         list_del_rcu(&object->object_list);
544 }
545
546 /*
547  * Look up an object in the object search tree and remove it from both
548  * object_tree_root and object_list. The returned object's use_count should be
549  * at least 1, as initially set by create_object().
550  */
551 static struct kmemleak_object *find_and_remove_object(unsigned long ptr, int alias)
552 {
553         unsigned long flags;
554         struct kmemleak_object *object;
555
556         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
557         object = lookup_object(ptr, alias);
558         if (object)
559                 __remove_object(object);
560         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
561
562         return object;
563 }
564
565 /*
566  * Save stack trace to the given array of MAX_TRACE size.
567  */
568 static int __save_stack_trace(unsigned long *trace)
569 {
570         return stack_trace_save(trace, MAX_TRACE, 2);
571 }
572
573 /*
574  * Create the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to an allocated
575  * memory block and add it to the object_list and object_tree_root.
576  */
577 static struct kmemleak_object *create_object(unsigned long ptr, size_t size,
578                                              int min_count, gfp_t gfp)
579 {
580         unsigned long flags;
581         struct kmemleak_object *object, *parent;
582         struct rb_node **link, *rb_parent;
583         unsigned long untagged_ptr;
584         unsigned long untagged_objp;
585
586         object = mem_pool_alloc(gfp);
587         if (!object) {
588                 pr_warn("Cannot allocate a kmemleak_object structure\n");
589                 kmemleak_disable();
590                 return NULL;
591         }
592
593         INIT_LIST_HEAD(&object->object_list);
594         INIT_LIST_HEAD(&object->gray_list);
595         INIT_HLIST_HEAD(&object->area_list);
596         raw_spin_lock_init(&object->lock);
597         atomic_set(&object->use_count, 1);
598         object->flags = OBJECT_ALLOCATED;
599         object->pointer = ptr;
600         object->size = kfence_ksize((void *)ptr) ?: size;
601         object->excess_ref = 0;
602         object->min_count = min_count;
603         object->count = 0;                      /* white color initially */
604         object->jiffies = jiffies;
605         object->checksum = 0;
606
607         /* task information */
608         if (in_hardirq()) {
609                 object->pid = 0;
610                 strncpy(object->comm, "hardirq", sizeof(object->comm));
611         } else if (in_serving_softirq()) {
612                 object->pid = 0;
613                 strncpy(object->comm, "softirq", sizeof(object->comm));
614         } else {
615                 object->pid = current->pid;
616                 /*
617                  * There is a small chance of a race with set_task_comm(),
618                  * however using get_task_comm() here may cause locking
619                  * dependency issues with current->alloc_lock. In the worst
620                  * case, the command line is not correct.
621                  */
622                 strncpy(object->comm, current->comm, sizeof(object->comm));
623         }
624
625         /* kernel backtrace */
626         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
627
628         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
629
630         untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)ptr);
631         min_addr = min(min_addr, untagged_ptr);
632         max_addr = max(max_addr, untagged_ptr + size);
633         link = &object_tree_root.rb_node;
634         rb_parent = NULL;
635         while (*link) {
636                 rb_parent = *link;
637                 parent = rb_entry(rb_parent, struct kmemleak_object, rb_node);
638                 untagged_objp = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)parent->pointer);
639                 if (untagged_ptr + size <= untagged_objp)
640                         link = &parent->rb_node.rb_left;
641                 else if (untagged_objp + parent->size <= untagged_ptr)
642                         link = &parent->rb_node.rb_right;
643                 else {
644                         kmemleak_stop("Cannot insert 0x%lx into the object search tree (overlaps existing)\n",
645                                       ptr);
646                         /*
647                          * No need for parent->lock here since "parent" cannot
648                          * be freed while the kmemleak_lock is held.
649                          */
650                         dump_object_info(parent);
651                         kmem_cache_free(object_cache, object);
652                         object = NULL;
653                         goto out;
654                 }
655         }
656         rb_link_node(&object->rb_node, rb_parent, link);
657         rb_insert_color(&object->rb_node, &object_tree_root);
658
659         list_add_tail_rcu(&object->object_list, &object_list);
660 out:
661         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
662         return object;
663 }
664
665 /*
666  * Mark the object as not allocated and schedule RCU freeing via put_object().
667  */
668 static void __delete_object(struct kmemleak_object *object)
669 {
670         unsigned long flags;
671
672         WARN_ON(!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED));
673         WARN_ON(atomic_read(&object->use_count) < 1);
674
675         /*
676          * Locking here also ensures that the corresponding memory block
677          * cannot be freed when it is being scanned.
678          */
679         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
680         object->flags &= ~OBJECT_ALLOCATED;
681         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
682         put_object(object);
683 }
684
685 /*
686  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
687  * delete it.
688  */
689 static void delete_object_full(unsigned long ptr)
690 {
691         struct kmemleak_object *object;
692
693         object = find_and_remove_object(ptr, 0);
694         if (!object) {
695 #ifdef DEBUG
696                 kmemleak_warn("Freeing unknown object at 0x%08lx\n",
697                               ptr);
698 #endif
699                 return;
700         }
701         __delete_object(object);
702 }
703
704 /*
705  * Look up the metadata (struct kmemleak_object) corresponding to ptr and
706  * delete it. If the memory block is partially freed, the function may create
707  * additional metadata for the remaining parts of the block.
708  */
709 static void delete_object_part(unsigned long ptr, size_t size)
710 {
711         struct kmemleak_object *object;
712         unsigned long start, end;
713
714         object = find_and_remove_object(ptr, 1);
715         if (!object) {
716 #ifdef DEBUG
717                 kmemleak_warn("Partially freeing unknown object at 0x%08lx (size %zu)\n",
718                               ptr, size);
719 #endif
720                 return;
721         }
722
723         /*
724          * Create one or two objects that may result from the memory block
725          * split. Note that partial freeing is only done by free_bootmem() and
726          * this happens before kmemleak_init() is called.
727          */
728         start = object->pointer;
729         end = object->pointer + object->size;
730         if (ptr > start)
731                 create_object(start, ptr - start, object->min_count,
732                               GFP_KERNEL);
733         if (ptr + size < end)
734                 create_object(ptr + size, end - ptr - size, object->min_count,
735                               GFP_KERNEL);
736
737         __delete_object(object);
738 }
739
740 static void __paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
741 {
742         object->min_count = color;
743         if (color == KMEMLEAK_BLACK)
744                 object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
745 }
746
747 static void paint_it(struct kmemleak_object *object, int color)
748 {
749         unsigned long flags;
750
751         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
752         __paint_it(object, color);
753         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
754 }
755
756 static void paint_ptr(unsigned long ptr, int color)
757 {
758         struct kmemleak_object *object;
759
760         object = find_and_get_object(ptr, 0);
761         if (!object) {
762                 kmemleak_warn("Trying to color unknown object at 0x%08lx as %s\n",
763                               ptr,
764                               (color == KMEMLEAK_GREY) ? "Grey" :
765                               (color == KMEMLEAK_BLACK) ? "Black" : "Unknown");
766                 return;
767         }
768         paint_it(object, color);
769         put_object(object);
770 }
771
772 /*
773  * Mark an object permanently as gray-colored so that it can no longer be
774  * reported as a leak. This is used in general to mark a false positive.
775  */
776 static void make_gray_object(unsigned long ptr)
777 {
778         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_GREY);
779 }
780
781 /*
782  * Mark the object as black-colored so that it is ignored from scans and
783  * reporting.
784  */
785 static void make_black_object(unsigned long ptr)
786 {
787         paint_ptr(ptr, KMEMLEAK_BLACK);
788 }
789
790 /*
791  * Add a scanning area to the object. If at least one such area is added,
792  * kmemleak will only scan these ranges rather than the whole memory block.
793  */
794 static void add_scan_area(unsigned long ptr, size_t size, gfp_t gfp)
795 {
796         unsigned long flags;
797         struct kmemleak_object *object;
798         struct kmemleak_scan_area *area = NULL;
799
800         object = find_and_get_object(ptr, 1);
801         if (!object) {
802                 kmemleak_warn("Adding scan area to unknown object at 0x%08lx\n",
803                               ptr);
804                 return;
805         }
806
807         if (scan_area_cache)
808                 area = kmem_cache_alloc(scan_area_cache, gfp_kmemleak_mask(gfp));
809
810         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
811         if (!area) {
812                 pr_warn_once("Cannot allocate a scan area, scanning the full object\n");
813                 /* mark the object for full scan to avoid false positives */
814                 object->flags |= OBJECT_FULL_SCAN;
815                 goto out_unlock;
816         }
817         if (size == SIZE_MAX) {
818                 size = object->pointer + object->size - ptr;
819         } else if (ptr + size > object->pointer + object->size) {
820                 kmemleak_warn("Scan area larger than object 0x%08lx\n", ptr);
821                 dump_object_info(object);
822                 kmem_cache_free(scan_area_cache, area);
823                 goto out_unlock;
824         }
825
826         INIT_HLIST_NODE(&area->node);
827         area->start = ptr;
828         area->size = size;
829
830         hlist_add_head(&area->node, &object->area_list);
831 out_unlock:
832         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
833         put_object(object);
834 }
835
836 /*
837  * Any surplus references (object already gray) to 'ptr' are passed to
838  * 'excess_ref'. This is used in the vmalloc() case where a pointer to
839  * vm_struct may be used as an alternative reference to the vmalloc'ed object
840  * (see free_thread_stack()).
841  */
842 static void object_set_excess_ref(unsigned long ptr, unsigned long excess_ref)
843 {
844         unsigned long flags;
845         struct kmemleak_object *object;
846
847         object = find_and_get_object(ptr, 0);
848         if (!object) {
849                 kmemleak_warn("Setting excess_ref on unknown object at 0x%08lx\n",
850                               ptr);
851                 return;
852         }
853
854         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
855         object->excess_ref = excess_ref;
856         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
857         put_object(object);
858 }
859
860 /*
861  * Set the OBJECT_NO_SCAN flag for the object corresponding to the give
862  * pointer. Such object will not be scanned by kmemleak but references to it
863  * are searched.
864  */
865 static void object_no_scan(unsigned long ptr)
866 {
867         unsigned long flags;
868         struct kmemleak_object *object;
869
870         object = find_and_get_object(ptr, 0);
871         if (!object) {
872                 kmemleak_warn("Not scanning unknown object at 0x%08lx\n", ptr);
873                 return;
874         }
875
876         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
877         object->flags |= OBJECT_NO_SCAN;
878         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
879         put_object(object);
880 }
881
882 /**
883  * kmemleak_alloc - register a newly allocated object
884  * @ptr:        pointer to beginning of the object
885  * @size:       size of the object
886  * @min_count:  minimum number of references to this object. If during memory
887  *              scanning a number of references less than @min_count is found,
888  *              the object is reported as a memory leak. If @min_count is 0,
889  *              the object is never reported as a leak. If @min_count is -1,
890  *              the object is ignored (not scanned and not reported as a leak)
891  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
892  *
893  * This function is called from the kernel allocators when a new object
894  * (memory block) is allocated (kmem_cache_alloc, kmalloc etc.).
895  */
896 void __ref kmemleak_alloc(const void *ptr, size_t size, int min_count,
897                           gfp_t gfp)
898 {
899         pr_debug("%s(0x%p, %zu, %d)\n", __func__, ptr, size, min_count);
900
901         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
902                 create_object((unsigned long)ptr, size, min_count, gfp);
903 }
904 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc);
905
906 /**
907  * kmemleak_alloc_percpu - register a newly allocated __percpu object
908  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
909  * @size:       size of the object
910  * @gfp:        flags used for kmemleak internal memory allocations
911  *
912  * This function is called from the kernel percpu allocator when a new object
913  * (memory block) is allocated (alloc_percpu).
914  */
915 void __ref kmemleak_alloc_percpu(const void __percpu *ptr, size_t size,
916                                  gfp_t gfp)
917 {
918         unsigned int cpu;
919
920         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, ptr, size);
921
922         /*
923          * Percpu allocations are only scanned and not reported as leaks
924          * (min_count is set to 0).
925          */
926         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
927                 for_each_possible_cpu(cpu)
928                         create_object((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr, cpu),
929                                       size, 0, gfp);
930 }
931 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_alloc_percpu);
932
933 /**
934  * kmemleak_vmalloc - register a newly vmalloc'ed object
935  * @area:       pointer to vm_struct
936  * @size:       size of the object
937  * @gfp:        __vmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
938  *
939  * This function is called from the vmalloc() kernel allocator when a new
940  * object (memory block) is allocated.
941  */
942 void __ref kmemleak_vmalloc(const struct vm_struct *area, size_t size, gfp_t gfp)
943 {
944         pr_debug("%s(0x%p, %zu)\n", __func__, area, size);
945
946         /*
947          * A min_count = 2 is needed because vm_struct contains a reference to
948          * the virtual address of the vmalloc'ed block.
949          */
950         if (kmemleak_enabled) {
951                 create_object((unsigned long)area->addr, size, 2, gfp);
952                 object_set_excess_ref((unsigned long)area,
953                                       (unsigned long)area->addr);
954         }
955 }
956 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_vmalloc);
957
958 /**
959  * kmemleak_free - unregister a previously registered object
960  * @ptr:        pointer to beginning of the object
961  *
962  * This function is called from the kernel allocators when an object (memory
963  * block) is freed (kmem_cache_free, kfree, vfree etc.).
964  */
965 void __ref kmemleak_free(const void *ptr)
966 {
967         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
968
969         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
970                 delete_object_full((unsigned long)ptr);
971 }
972 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free);
973
974 /**
975  * kmemleak_free_part - partially unregister a previously registered object
976  * @ptr:        pointer to the beginning or inside the object. This also
977  *              represents the start of the range to be freed
978  * @size:       size to be unregistered
979  *
980  * This function is called when only a part of a memory block is freed
981  * (usually from the bootmem allocator).
982  */
983 void __ref kmemleak_free_part(const void *ptr, size_t size)
984 {
985         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
986
987         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
988                 delete_object_part((unsigned long)ptr, size);
989 }
990 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_part);
991
992 /**
993  * kmemleak_free_percpu - unregister a previously registered __percpu object
994  * @ptr:        __percpu pointer to beginning of the object
995  *
996  * This function is called from the kernel percpu allocator when an object
997  * (memory block) is freed (free_percpu).
998  */
999 void __ref kmemleak_free_percpu(const void __percpu *ptr)
1000 {
1001         unsigned int cpu;
1002
1003         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1004
1005         if (kmemleak_free_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1006                 for_each_possible_cpu(cpu)
1007                         delete_object_full((unsigned long)per_cpu_ptr(ptr,
1008                                                                       cpu));
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL_GPL(kmemleak_free_percpu);
1011
1012 /**
1013  * kmemleak_update_trace - update object allocation stack trace
1014  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1015  *
1016  * Override the object allocation stack trace for cases where the actual
1017  * allocation place is not always useful.
1018  */
1019 void __ref kmemleak_update_trace(const void *ptr)
1020 {
1021         struct kmemleak_object *object;
1022         unsigned long flags;
1023
1024         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1025
1026         if (!kmemleak_enabled || IS_ERR_OR_NULL(ptr))
1027                 return;
1028
1029         object = find_and_get_object((unsigned long)ptr, 1);
1030         if (!object) {
1031 #ifdef DEBUG
1032                 kmemleak_warn("Updating stack trace for unknown object at %p\n",
1033                               ptr);
1034 #endif
1035                 return;
1036         }
1037
1038         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1039         object->trace_len = __save_stack_trace(object->trace);
1040         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1041
1042         put_object(object);
1043 }
1044 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_update_trace);
1045
1046 /**
1047  * kmemleak_not_leak - mark an allocated object as false positive
1048  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1049  *
1050  * Calling this function on an object will cause the memory block to no longer
1051  * be reported as leak and always be scanned.
1052  */
1053 void __ref kmemleak_not_leak(const void *ptr)
1054 {
1055         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1056
1057         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1058                 make_gray_object((unsigned long)ptr);
1059 }
1060 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak);
1061
1062 /**
1063  * kmemleak_ignore - ignore an allocated object
1064  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1065  *
1066  * Calling this function on an object will cause the memory block to be
1067  * ignored (not scanned and not reported as a leak). This is usually done when
1068  * it is known that the corresponding block is not a leak and does not contain
1069  * any references to other allocated memory blocks.
1070  */
1071 void __ref kmemleak_ignore(const void *ptr)
1072 {
1073         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1074
1075         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1076                 make_black_object((unsigned long)ptr);
1077 }
1078 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore);
1079
1080 /**
1081  * kmemleak_scan_area - limit the range to be scanned in an allocated object
1082  * @ptr:        pointer to beginning or inside the object. This also
1083  *              represents the start of the scan area
1084  * @size:       size of the scan area
1085  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1086  *
1087  * This function is used when it is known that only certain parts of an object
1088  * contain references to other objects. Kmemleak will only scan these areas
1089  * reducing the number false negatives.
1090  */
1091 void __ref kmemleak_scan_area(const void *ptr, size_t size, gfp_t gfp)
1092 {
1093         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1094
1095         if (kmemleak_enabled && ptr && size && !IS_ERR(ptr))
1096                 add_scan_area((unsigned long)ptr, size, gfp);
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_scan_area);
1099
1100 /**
1101  * kmemleak_no_scan - do not scan an allocated object
1102  * @ptr:        pointer to beginning of the object
1103  *
1104  * This function notifies kmemleak not to scan the given memory block. Useful
1105  * in situations where it is known that the given object does not contain any
1106  * references to other objects. Kmemleak will not scan such objects reducing
1107  * the number of false negatives.
1108  */
1109 void __ref kmemleak_no_scan(const void *ptr)
1110 {
1111         pr_debug("%s(0x%p)\n", __func__, ptr);
1112
1113         if (kmemleak_enabled && ptr && !IS_ERR(ptr))
1114                 object_no_scan((unsigned long)ptr);
1115 }
1116 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_no_scan);
1117
1118 /**
1119  * kmemleak_alloc_phys - similar to kmemleak_alloc but taking a physical
1120  *                       address argument
1121  * @phys:       physical address of the object
1122  * @size:       size of the object
1123  * @min_count:  minimum number of references to this object.
1124  *              See kmemleak_alloc()
1125  * @gfp:        kmalloc() flags used for kmemleak internal memory allocations
1126  */
1127 void __ref kmemleak_alloc_phys(phys_addr_t phys, size_t size, int min_count,
1128                                gfp_t gfp)
1129 {
1130         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1131                 kmemleak_alloc(__va(phys), size, min_count, gfp);
1132 }
1133 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_alloc_phys);
1134
1135 /**
1136  * kmemleak_free_part_phys - similar to kmemleak_free_part but taking a
1137  *                           physical address argument
1138  * @phys:       physical address if the beginning or inside an object. This
1139  *              also represents the start of the range to be freed
1140  * @size:       size to be unregistered
1141  */
1142 void __ref kmemleak_free_part_phys(phys_addr_t phys, size_t size)
1143 {
1144         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1145                 kmemleak_free_part(__va(phys), size);
1146 }
1147 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_free_part_phys);
1148
1149 /**
1150  * kmemleak_not_leak_phys - similar to kmemleak_not_leak but taking a physical
1151  *                          address argument
1152  * @phys:       physical address of the object
1153  */
1154 void __ref kmemleak_not_leak_phys(phys_addr_t phys)
1155 {
1156         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1157                 kmemleak_not_leak(__va(phys));
1158 }
1159 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_not_leak_phys);
1160
1161 /**
1162  * kmemleak_ignore_phys - similar to kmemleak_ignore but taking a physical
1163  *                        address argument
1164  * @phys:       physical address of the object
1165  */
1166 void __ref kmemleak_ignore_phys(phys_addr_t phys)
1167 {
1168         if (!IS_ENABLED(CONFIG_HIGHMEM) || PHYS_PFN(phys) < max_low_pfn)
1169                 kmemleak_ignore(__va(phys));
1170 }
1171 EXPORT_SYMBOL(kmemleak_ignore_phys);
1172
1173 /*
1174  * Update an object's checksum and return true if it was modified.
1175  */
1176 static bool update_checksum(struct kmemleak_object *object)
1177 {
1178         u32 old_csum = object->checksum;
1179
1180         kasan_disable_current();
1181         kcsan_disable_current();
1182         object->checksum = crc32(0, kasan_reset_tag((void *)object->pointer), object->size);
1183         kasan_enable_current();
1184         kcsan_enable_current();
1185
1186         return object->checksum != old_csum;
1187 }
1188
1189 /*
1190  * Update an object's references. object->lock must be held by the caller.
1191  */
1192 static void update_refs(struct kmemleak_object *object)
1193 {
1194         if (!color_white(object)) {
1195                 /* non-orphan, ignored or new */
1196                 return;
1197         }
1198
1199         /*
1200          * Increase the object's reference count (number of pointers to the
1201          * memory block). If this count reaches the required minimum, the
1202          * object's color will become gray and it will be added to the
1203          * gray_list.
1204          */
1205         object->count++;
1206         if (color_gray(object)) {
1207                 /* put_object() called when removing from gray_list */
1208                 WARN_ON(!get_object(object));
1209                 list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1210         }
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Memory scanning is a long process and it needs to be interruptible. This
1215  * function checks whether such interrupt condition occurred.
1216  */
1217 static int scan_should_stop(void)
1218 {
1219         if (!kmemleak_enabled)
1220                 return 1;
1221
1222         /*
1223          * This function may be called from either process or kthread context,
1224          * hence the need to check for both stop conditions.
1225          */
1226         if (current->mm)
1227                 return signal_pending(current);
1228         else
1229                 return kthread_should_stop();
1230
1231         return 0;
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Scan a memory block (exclusive range) for valid pointers and add those
1236  * found to the gray list.
1237  */
1238 static void scan_block(void *_start, void *_end,
1239                        struct kmemleak_object *scanned)
1240 {
1241         unsigned long *ptr;
1242         unsigned long *start = PTR_ALIGN(_start, BYTES_PER_POINTER);
1243         unsigned long *end = _end - (BYTES_PER_POINTER - 1);
1244         unsigned long flags;
1245         unsigned long untagged_ptr;
1246
1247         raw_spin_lock_irqsave(&kmemleak_lock, flags);
1248         for (ptr = start; ptr < end; ptr++) {
1249                 struct kmemleak_object *object;
1250                 unsigned long pointer;
1251                 unsigned long excess_ref;
1252
1253                 if (scan_should_stop())
1254                         break;
1255
1256                 kasan_disable_current();
1257                 pointer = *(unsigned long *)kasan_reset_tag((void *)ptr);
1258                 kasan_enable_current();
1259
1260                 untagged_ptr = (unsigned long)kasan_reset_tag((void *)pointer);
1261                 if (untagged_ptr < min_addr || untagged_ptr >= max_addr)
1262                         continue;
1263
1264                 /*
1265                  * No need for get_object() here since we hold kmemleak_lock.
1266                  * object->use_count cannot be dropped to 0 while the object
1267                  * is still present in object_tree_root and object_list
1268                  * (with updates protected by kmemleak_lock).
1269                  */
1270                 object = lookup_object(pointer, 1);
1271                 if (!object)
1272                         continue;
1273                 if (object == scanned)
1274                         /* self referenced, ignore */
1275                         continue;
1276
1277                 /*
1278                  * Avoid the lockdep recursive warning on object->lock being
1279                  * previously acquired in scan_object(). These locks are
1280                  * enclosed by scan_mutex.
1281                  */
1282                 raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1283                 /* only pass surplus references (object already gray) */
1284                 if (color_gray(object)) {
1285                         excess_ref = object->excess_ref;
1286                         /* no need for update_refs() if object already gray */
1287                 } else {
1288                         excess_ref = 0;
1289                         update_refs(object);
1290                 }
1291                 raw_spin_unlock(&object->lock);
1292
1293                 if (excess_ref) {
1294                         object = lookup_object(excess_ref, 0);
1295                         if (!object)
1296                                 continue;
1297                         if (object == scanned)
1298                                 /* circular reference, ignore */
1299                                 continue;
1300                         raw_spin_lock_nested(&object->lock, SINGLE_DEPTH_NESTING);
1301                         update_refs(object);
1302                         raw_spin_unlock(&object->lock);
1303                 }
1304         }
1305         raw_spin_unlock_irqrestore(&kmemleak_lock, flags);
1306 }
1307
1308 /*
1309  * Scan a large memory block in MAX_SCAN_SIZE chunks to reduce the latency.
1310  */
1311 #ifdef CONFIG_SMP
1312 static void scan_large_block(void *start, void *end)
1313 {
1314         void *next;
1315
1316         while (start < end) {
1317                 next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1318                 scan_block(start, next, NULL);
1319                 start = next;
1320                 cond_resched();
1321         }
1322 }
1323 #endif
1324
1325 /*
1326  * Scan a memory block corresponding to a kmemleak_object. A condition is
1327  * that object->use_count >= 1.
1328  */
1329 static void scan_object(struct kmemleak_object *object)
1330 {
1331         struct kmemleak_scan_area *area;
1332         unsigned long flags;
1333
1334         /*
1335          * Once the object->lock is acquired, the corresponding memory block
1336          * cannot be freed (the same lock is acquired in delete_object).
1337          */
1338         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1339         if (object->flags & OBJECT_NO_SCAN)
1340                 goto out;
1341         if (!(object->flags & OBJECT_ALLOCATED))
1342                 /* already freed object */
1343                 goto out;
1344         if (hlist_empty(&object->area_list) ||
1345             object->flags & OBJECT_FULL_SCAN) {
1346                 void *start = (void *)object->pointer;
1347                 void *end = (void *)(object->pointer + object->size);
1348                 void *next;
1349
1350                 do {
1351                         next = min(start + MAX_SCAN_SIZE, end);
1352                         scan_block(start, next, object);
1353
1354                         start = next;
1355                         if (start >= end)
1356                                 break;
1357
1358                         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1359                         cond_resched();
1360                         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1361                 } while (object->flags & OBJECT_ALLOCATED);
1362         } else
1363                 hlist_for_each_entry(area, &object->area_list, node)
1364                         scan_block((void *)area->start,
1365                                    (void *)(area->start + area->size),
1366                                    object);
1367 out:
1368         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1369 }
1370
1371 /*
1372  * Scan the objects already referenced (gray objects). More objects will be
1373  * referenced and, if there are no memory leaks, all the objects are scanned.
1374  */
1375 static void scan_gray_list(void)
1376 {
1377         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1378
1379         /*
1380          * The list traversal is safe for both tail additions and removals
1381          * from inside the loop. The kmemleak objects cannot be freed from
1382          * outside the loop because their use_count was incremented.
1383          */
1384         object = list_entry(gray_list.next, typeof(*object), gray_list);
1385         while (&object->gray_list != &gray_list) {
1386                 cond_resched();
1387
1388                 /* may add new objects to the list */
1389                 if (!scan_should_stop())
1390                         scan_object(object);
1391
1392                 tmp = list_entry(object->gray_list.next, typeof(*object),
1393                                  gray_list);
1394
1395                 /* remove the object from the list and release it */
1396                 list_del(&object->gray_list);
1397                 put_object(object);
1398
1399                 object = tmp;
1400         }
1401         WARN_ON(!list_empty(&gray_list));
1402 }
1403
1404 /*
1405  * Scan data sections and all the referenced memory blocks allocated via the
1406  * kernel's standard allocators. This function must be called with the
1407  * scan_mutex held.
1408  */
1409 static void kmemleak_scan(void)
1410 {
1411         unsigned long flags;
1412         struct kmemleak_object *object;
1413         struct zone *zone;
1414         int __maybe_unused i;
1415         int new_leaks = 0;
1416
1417         jiffies_last_scan = jiffies;
1418
1419         /* prepare the kmemleak_object's */
1420         rcu_read_lock();
1421         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1422                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1423 #ifdef DEBUG
1424                 /*
1425                  * With a few exceptions there should be a maximum of
1426                  * 1 reference to any object at this point.
1427                  */
1428                 if (atomic_read(&object->use_count) > 1) {
1429                         pr_debug("object->use_count = %d\n",
1430                                  atomic_read(&object->use_count));
1431                         dump_object_info(object);
1432                 }
1433 #endif
1434                 /* reset the reference count (whiten the object) */
1435                 object->count = 0;
1436                 if (color_gray(object) && get_object(object))
1437                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1438
1439                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1440         }
1441         rcu_read_unlock();
1442
1443 #ifdef CONFIG_SMP
1444         /* per-cpu sections scanning */
1445         for_each_possible_cpu(i)
1446                 scan_large_block(__per_cpu_start + per_cpu_offset(i),
1447                                  __per_cpu_end + per_cpu_offset(i));
1448 #endif
1449
1450         /*
1451          * Struct page scanning for each node.
1452          */
1453         get_online_mems();
1454         for_each_populated_zone(zone) {
1455                 unsigned long start_pfn = zone->zone_start_pfn;
1456                 unsigned long end_pfn = zone_end_pfn(zone);
1457                 unsigned long pfn;
1458
1459                 for (pfn = start_pfn; pfn < end_pfn; pfn++) {
1460                         struct page *page = pfn_to_online_page(pfn);
1461
1462                         if (!page)
1463                                 continue;
1464
1465                         /* only scan pages belonging to this zone */
1466                         if (page_zone(page) != zone)
1467                                 continue;
1468                         /* only scan if page is in use */
1469                         if (page_count(page) == 0)
1470                                 continue;
1471                         scan_block(page, page + 1, NULL);
1472                         if (!(pfn & 63))
1473                                 cond_resched();
1474                 }
1475         }
1476         put_online_mems();
1477
1478         /*
1479          * Scanning the task stacks (may introduce false negatives).
1480          */
1481         if (kmemleak_stack_scan) {
1482                 struct task_struct *p, *g;
1483
1484                 rcu_read_lock();
1485                 for_each_process_thread(g, p) {
1486                         void *stack = try_get_task_stack(p);
1487                         if (stack) {
1488                                 scan_block(stack, stack + THREAD_SIZE, NULL);
1489                                 put_task_stack(p);
1490                         }
1491                 }
1492                 rcu_read_unlock();
1493         }
1494
1495         /*
1496          * Scan the objects already referenced from the sections scanned
1497          * above.
1498          */
1499         scan_gray_list();
1500
1501         /*
1502          * Check for new or unreferenced objects modified since the previous
1503          * scan and color them gray until the next scan.
1504          */
1505         rcu_read_lock();
1506         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1507                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1508                 if (color_white(object) && (object->flags & OBJECT_ALLOCATED)
1509                     && update_checksum(object) && get_object(object)) {
1510                         /* color it gray temporarily */
1511                         object->count = object->min_count;
1512                         list_add_tail(&object->gray_list, &gray_list);
1513                 }
1514                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1515         }
1516         rcu_read_unlock();
1517
1518         /*
1519          * Re-scan the gray list for modified unreferenced objects.
1520          */
1521         scan_gray_list();
1522
1523         /*
1524          * If scanning was stopped do not report any new unreferenced objects.
1525          */
1526         if (scan_should_stop())
1527                 return;
1528
1529         /*
1530          * Scanning result reporting.
1531          */
1532         rcu_read_lock();
1533         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1534                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1535                 if (unreferenced_object(object) &&
1536                     !(object->flags & OBJECT_REPORTED)) {
1537                         object->flags |= OBJECT_REPORTED;
1538
1539                         if (kmemleak_verbose)
1540                                 print_unreferenced(NULL, object);
1541
1542                         new_leaks++;
1543                 }
1544                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1545         }
1546         rcu_read_unlock();
1547
1548         if (new_leaks) {
1549                 kmemleak_found_leaks = true;
1550
1551                 pr_info("%d new suspected memory leaks (see /sys/kernel/debug/kmemleak)\n",
1552                         new_leaks);
1553         }
1554
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Thread function performing automatic memory scanning. Unreferenced objects
1559  * at the end of a memory scan are reported but only the first time.
1560  */
1561 static int kmemleak_scan_thread(void *arg)
1562 {
1563         static int first_run = IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN);
1564
1565         pr_info("Automatic memory scanning thread started\n");
1566         set_user_nice(current, 10);
1567
1568         /*
1569          * Wait before the first scan to allow the system to fully initialize.
1570          */
1571         if (first_run) {
1572                 signed long timeout = msecs_to_jiffies(SECS_FIRST_SCAN * 1000);
1573                 first_run = 0;
1574                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1575                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1576         }
1577
1578         while (!kthread_should_stop()) {
1579                 signed long timeout = READ_ONCE(jiffies_scan_wait);
1580
1581                 mutex_lock(&scan_mutex);
1582                 kmemleak_scan();
1583                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1584
1585                 /* wait before the next scan */
1586                 while (timeout && !kthread_should_stop())
1587                         timeout = schedule_timeout_interruptible(timeout);
1588         }
1589
1590         pr_info("Automatic memory scanning thread ended\n");
1591
1592         return 0;
1593 }
1594
1595 /*
1596  * Start the automatic memory scanning thread. This function must be called
1597  * with the scan_mutex held.
1598  */
1599 static void start_scan_thread(void)
1600 {
1601         if (scan_thread)
1602                 return;
1603         scan_thread = kthread_run(kmemleak_scan_thread, NULL, "kmemleak");
1604         if (IS_ERR(scan_thread)) {
1605                 pr_warn("Failed to create the scan thread\n");
1606                 scan_thread = NULL;
1607         }
1608 }
1609
1610 /*
1611  * Stop the automatic memory scanning thread.
1612  */
1613 static void stop_scan_thread(void)
1614 {
1615         if (scan_thread) {
1616                 kthread_stop(scan_thread);
1617                 scan_thread = NULL;
1618         }
1619 }
1620
1621 /*
1622  * Iterate over the object_list and return the first valid object at or after
1623  * the required position with its use_count incremented. The function triggers
1624  * a memory scanning when the pos argument points to the first position.
1625  */
1626 static void *kmemleak_seq_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
1627 {
1628         struct kmemleak_object *object;
1629         loff_t n = *pos;
1630         int err;
1631
1632         err = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1633         if (err < 0)
1634                 return ERR_PTR(err);
1635
1636         rcu_read_lock();
1637         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1638                 if (n-- > 0)
1639                         continue;
1640                 if (get_object(object))
1641                         goto out;
1642         }
1643         object = NULL;
1644 out:
1645         return object;
1646 }
1647
1648 /*
1649  * Return the next object in the object_list. The function decrements the
1650  * use_count of the previous object and increases that of the next one.
1651  */
1652 static void *kmemleak_seq_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
1653 {
1654         struct kmemleak_object *prev_obj = v;
1655         struct kmemleak_object *next_obj = NULL;
1656         struct kmemleak_object *obj = prev_obj;
1657
1658         ++(*pos);
1659
1660         list_for_each_entry_continue_rcu(obj, &object_list, object_list) {
1661                 if (get_object(obj)) {
1662                         next_obj = obj;
1663                         break;
1664                 }
1665         }
1666
1667         put_object(prev_obj);
1668         return next_obj;
1669 }
1670
1671 /*
1672  * Decrement the use_count of the last object required, if any.
1673  */
1674 static void kmemleak_seq_stop(struct seq_file *seq, void *v)
1675 {
1676         if (!IS_ERR(v)) {
1677                 /*
1678                  * kmemleak_seq_start may return ERR_PTR if the scan_mutex
1679                  * waiting was interrupted, so only release it if !IS_ERR.
1680                  */
1681                 rcu_read_unlock();
1682                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1683                 if (v)
1684                         put_object(v);
1685         }
1686 }
1687
1688 /*
1689  * Print the information for an unreferenced object to the seq file.
1690  */
1691 static int kmemleak_seq_show(struct seq_file *seq, void *v)
1692 {
1693         struct kmemleak_object *object = v;
1694         unsigned long flags;
1695
1696         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1697         if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) && unreferenced_object(object))
1698                 print_unreferenced(seq, object);
1699         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1700         return 0;
1701 }
1702
1703 static const struct seq_operations kmemleak_seq_ops = {
1704         .start = kmemleak_seq_start,
1705         .next  = kmemleak_seq_next,
1706         .stop  = kmemleak_seq_stop,
1707         .show  = kmemleak_seq_show,
1708 };
1709
1710 static int kmemleak_open(struct inode *inode, struct file *file)
1711 {
1712         return seq_open(file, &kmemleak_seq_ops);
1713 }
1714
1715 static int dump_str_object_info(const char *str)
1716 {
1717         unsigned long flags;
1718         struct kmemleak_object *object;
1719         unsigned long addr;
1720
1721         if (kstrtoul(str, 0, &addr))
1722                 return -EINVAL;
1723         object = find_and_get_object(addr, 0);
1724         if (!object) {
1725                 pr_info("Unknown object at 0x%08lx\n", addr);
1726                 return -EINVAL;
1727         }
1728
1729         raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1730         dump_object_info(object);
1731         raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1732
1733         put_object(object);
1734         return 0;
1735 }
1736
1737 /*
1738  * We use grey instead of black to ensure we can do future scans on the same
1739  * objects. If we did not do future scans these black objects could
1740  * potentially contain references to newly allocated objects in the future and
1741  * we'd end up with false positives.
1742  */
1743 static void kmemleak_clear(void)
1744 {
1745         struct kmemleak_object *object;
1746         unsigned long flags;
1747
1748         rcu_read_lock();
1749         list_for_each_entry_rcu(object, &object_list, object_list) {
1750                 raw_spin_lock_irqsave(&object->lock, flags);
1751                 if ((object->flags & OBJECT_REPORTED) &&
1752                     unreferenced_object(object))
1753                         __paint_it(object, KMEMLEAK_GREY);
1754                 raw_spin_unlock_irqrestore(&object->lock, flags);
1755         }
1756         rcu_read_unlock();
1757
1758         kmemleak_found_leaks = false;
1759 }
1760
1761 static void __kmemleak_do_cleanup(void);
1762
1763 /*
1764  * File write operation to configure kmemleak at run-time. The following
1765  * commands can be written to the /sys/kernel/debug/kmemleak file:
1766  *   off        - disable kmemleak (irreversible)
1767  *   stack=on   - enable the task stacks scanning
1768  *   stack=off  - disable the tasks stacks scanning
1769  *   scan=on    - start the automatic memory scanning thread
1770  *   scan=off   - stop the automatic memory scanning thread
1771  *   scan=...   - set the automatic memory scanning period in seconds (0 to
1772  *                disable it)
1773  *   scan       - trigger a memory scan
1774  *   clear      - mark all current reported unreferenced kmemleak objects as
1775  *                grey to ignore printing them, or free all kmemleak objects
1776  *                if kmemleak has been disabled.
1777  *   dump=...   - dump information about the object found at the given address
1778  */
1779 static ssize_t kmemleak_write(struct file *file, const char __user *user_buf,
1780                               size_t size, loff_t *ppos)
1781 {
1782         char buf[64];
1783         int buf_size;
1784         int ret;
1785
1786         buf_size = min(size, (sizeof(buf) - 1));
1787         if (strncpy_from_user(buf, user_buf, buf_size) < 0)
1788                 return -EFAULT;
1789         buf[buf_size] = 0;
1790
1791         ret = mutex_lock_interruptible(&scan_mutex);
1792         if (ret < 0)
1793                 return ret;
1794
1795         if (strncmp(buf, "clear", 5) == 0) {
1796                 if (kmemleak_enabled)
1797                         kmemleak_clear();
1798                 else
1799                         __kmemleak_do_cleanup();
1800                 goto out;
1801         }
1802
1803         if (!kmemleak_enabled) {
1804                 ret = -EPERM;
1805                 goto out;
1806         }
1807
1808         if (strncmp(buf, "off", 3) == 0)
1809                 kmemleak_disable();
1810         else if (strncmp(buf, "stack=on", 8) == 0)
1811                 kmemleak_stack_scan = 1;
1812         else if (strncmp(buf, "stack=off", 9) == 0)
1813                 kmemleak_stack_scan = 0;
1814         else if (strncmp(buf, "scan=on", 7) == 0)
1815                 start_scan_thread();
1816         else if (strncmp(buf, "scan=off", 8) == 0)
1817                 stop_scan_thread();
1818         else if (strncmp(buf, "scan=", 5) == 0) {
1819                 unsigned secs;
1820                 unsigned long msecs;
1821
1822                 ret = kstrtouint(buf + 5, 0, &secs);
1823                 if (ret < 0)
1824                         goto out;
1825
1826                 msecs = secs * MSEC_PER_SEC;
1827                 if (msecs > UINT_MAX)
1828                         msecs = UINT_MAX;
1829
1830                 stop_scan_thread();
1831                 if (msecs) {
1832                         WRITE_ONCE(jiffies_scan_wait, msecs_to_jiffies(msecs));
1833                         start_scan_thread();
1834                 }
1835         } else if (strncmp(buf, "scan", 4) == 0)
1836                 kmemleak_scan();
1837         else if (strncmp(buf, "dump=", 5) == 0)
1838                 ret = dump_str_object_info(buf + 5);
1839         else
1840                 ret = -EINVAL;
1841
1842 out:
1843         mutex_unlock(&scan_mutex);
1844         if (ret < 0)
1845                 return ret;
1846
1847         /* ignore the rest of the buffer, only one command at a time */
1848         *ppos += size;
1849         return size;
1850 }
1851
1852 static const struct file_operations kmemleak_fops = {
1853         .owner          = THIS_MODULE,
1854         .open           = kmemleak_open,
1855         .read           = seq_read,
1856         .write          = kmemleak_write,
1857         .llseek         = seq_lseek,
1858         .release        = seq_release,
1859 };
1860
1861 static void __kmemleak_do_cleanup(void)
1862 {
1863         struct kmemleak_object *object, *tmp;
1864
1865         /*
1866          * Kmemleak has already been disabled, no need for RCU list traversal
1867          * or kmemleak_lock held.
1868          */
1869         list_for_each_entry_safe(object, tmp, &object_list, object_list) {
1870                 __remove_object(object);
1871                 __delete_object(object);
1872         }
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Stop the memory scanning thread and free the kmemleak internal objects if
1877  * no previous scan thread (otherwise, kmemleak may still have some useful
1878  * information on memory leaks).
1879  */
1880 static void kmemleak_do_cleanup(struct work_struct *work)
1881 {
1882         stop_scan_thread();
1883
1884         mutex_lock(&scan_mutex);
1885         /*
1886          * Once it is made sure that kmemleak_scan has stopped, it is safe to no
1887          * longer track object freeing. Ordering of the scan thread stopping and
1888          * the memory accesses below is guaranteed by the kthread_stop()
1889          * function.
1890          */
1891         kmemleak_free_enabled = 0;
1892         mutex_unlock(&scan_mutex);
1893
1894         if (!kmemleak_found_leaks)
1895                 __kmemleak_do_cleanup();
1896         else
1897                 pr_info("Kmemleak disabled without freeing internal data. Reclaim the memory with \"echo clear > /sys/kernel/debug/kmemleak\".\n");
1898 }
1899
1900 static DECLARE_WORK(cleanup_work, kmemleak_do_cleanup);
1901
1902 /*
1903  * Disable kmemleak. No memory allocation/freeing will be traced once this
1904  * function is called. Disabling kmemleak is an irreversible operation.
1905  */
1906 static void kmemleak_disable(void)
1907 {
1908         /* atomically check whether it was already invoked */
1909         if (cmpxchg(&kmemleak_error, 0, 1))
1910                 return;
1911
1912         /* stop any memory operation tracing */
1913         kmemleak_enabled = 0;
1914
1915         /* check whether it is too early for a kernel thread */
1916         if (kmemleak_initialized)
1917                 schedule_work(&cleanup_work);
1918         else
1919                 kmemleak_free_enabled = 0;
1920
1921         pr_info("Kernel memory leak detector disabled\n");
1922 }
1923
1924 /*
1925  * Allow boot-time kmemleak disabling (enabled by default).
1926  */
1927 static int __init kmemleak_boot_config(char *str)
1928 {
1929         if (!str)
1930                 return -EINVAL;
1931         if (strcmp(str, "off") == 0)
1932                 kmemleak_disable();
1933         else if (strcmp(str, "on") == 0)
1934                 kmemleak_skip_disable = 1;
1935         else
1936                 return -EINVAL;
1937         return 0;
1938 }
1939 early_param("kmemleak", kmemleak_boot_config);
1940
1941 /*
1942  * Kmemleak initialization.
1943  */
1944 void __init kmemleak_init(void)
1945 {
1946 #ifdef CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF
1947         if (!kmemleak_skip_disable) {
1948                 kmemleak_disable();
1949                 return;
1950         }
1951 #endif
1952
1953         if (kmemleak_error)
1954                 return;
1955
1956         jiffies_min_age = msecs_to_jiffies(MSECS_MIN_AGE);
1957         jiffies_scan_wait = msecs_to_jiffies(SECS_SCAN_WAIT * 1000);
1958
1959         object_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_object, SLAB_NOLEAKTRACE);
1960         scan_area_cache = KMEM_CACHE(kmemleak_scan_area, SLAB_NOLEAKTRACE);
1961
1962         /* register the data/bss sections */
1963         create_object((unsigned long)_sdata, _edata - _sdata,
1964                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1965         create_object((unsigned long)__bss_start, __bss_stop - __bss_start,
1966                       KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1967         /* only register .data..ro_after_init if not within .data */
1968         if (&__start_ro_after_init < &_sdata || &__end_ro_after_init > &_edata)
1969                 create_object((unsigned long)__start_ro_after_init,
1970                               __end_ro_after_init - __start_ro_after_init,
1971                               KMEMLEAK_GREY, GFP_ATOMIC);
1972 }
1973
1974 /*
1975  * Late initialization function.
1976  */
1977 static int __init kmemleak_late_init(void)
1978 {
1979         kmemleak_initialized = 1;
1980
1981         debugfs_create_file("kmemleak", 0644, NULL, NULL, &kmemleak_fops);
1982
1983         if (kmemleak_error) {
1984                 /*
1985                  * Some error occurred and kmemleak was disabled. There is a
1986                  * small chance that kmemleak_disable() was called immediately
1987                  * after setting kmemleak_initialized and we may end up with
1988                  * two clean-up threads but serialized by scan_mutex.
1989                  */
1990                 schedule_work(&cleanup_work);
1991                 return -ENOMEM;
1992         }
1993
1994         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_AUTO_SCAN)) {
1995                 mutex_lock(&scan_mutex);
1996                 start_scan_thread();
1997                 mutex_unlock(&scan_mutex);
1998         }
1999
2000         pr_info("Kernel memory leak detector initialized (mem pool available: %d)\n",
2001                 mem_pool_free_count);
2002
2003         return 0;
2004 }
2005 late_initcall(kmemleak_late_init);