mm/slab_common.c

   1 /*
   2  * Slab allocator functions that are independent of the allocator strategy
   3  *
   4  * (C) 2012 Christoph Lameter <cl@linux.com>
   5  */
   6 #include <linux/slab.h>
   7
   8 #include <linux/mm.h>
   9 #include <linux/poison.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/memory.h>
  12 #include <linux/compiler.h>
  13 #include <linux/module.h>
  14 #include <linux/cpu.h>
  15 #include <linux/uaccess.h>
  16 #include <linux/seq_file.h>
  17 #include <linux/proc_fs.h>
  18 #include <asm/cacheflush.h>
  19 #include <asm/tlbflush.h>
  20 #include <asm/page.h>
  21 #include <linux/memcontrol.h>
  22
  23 #define CREATE_TRACE_POINTS
  24 #include <trace/events/kmem.h>
  25
  26 #include "slab.h"
  27
  28 enum slab_state slab_state;
  29 LIST_HEAD(slab_caches);
  30 DEFINE_MUTEX(slab_mutex);
  31 struct kmem_cache *kmem_cache;
  32
  33 /*
  34  * Set of flags that will prevent slab merging
  35  */
  36 #define SLAB_NEVER_MERGE (SLAB_RED_ZONE | SLAB_POISON | SLAB_STORE_USER | \
  37                 SLAB_TRACE | SLAB_DESTROY_BY_RCU | SLAB_NOLEAKTRACE | \
  38                 SLAB_FAILSLAB | SLAB_KASAN)
  39
  40 #define SLAB_MERGE_SAME (SLAB_RECLAIM_ACCOUNT | SLAB_CACHE_DMA | \
  41                          SLAB_NOTRACK | SLAB_ACCOUNT)
  42
  43 /*
  44  * Merge control. If this is set then no merging of slab caches will occur.
  45  * (Could be removed. This was introduced to pacify the merge skeptics.)
  46  */
  47 static int slab_nomerge;
  48
  49 static int __init setup_slab_nomerge(char *str)
  50 {
  51         slab_nomerge = 1;
  52         return 1;
  53 }
  54
  55 #ifdef CONFIG_SLUB
  56 __setup_param("slub_nomerge", slub_nomerge, setup_slab_nomerge, 0);
  57 #endif
  58
  59 __setup("slab_nomerge", setup_slab_nomerge);
  60
  61 /*
  62  * Determine the size of a slab object
  63  */
  64 unsigned int kmem_cache_size(struct kmem_cache *s)
  65 {
  66         return s->object_size;
  67 }
  68 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_size);
  69
  70 #ifdef CONFIG_DEBUG_VM
  71 static int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
  72 {
  73         struct kmem_cache *s = NULL;
  74
  75         if (!name || in_interrupt() || size < sizeof(void *) ||
  76                 size > KMALLOC_MAX_SIZE) {
  77                 pr_err("kmem_cache_create(%s) integrity check failed\n", name);
  78                 return -EINVAL;
  79         }
  80
  81         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
  82                 char tmp;
  83                 int res;
  84
  85                 /*
  86                  * This happens when the module gets unloaded and doesn't
  87                  * destroy its slab cache and no-one else reuses the vmalloc
  88                  * area of the module.  Print a warning.
  89                  */
  90                 res = probe_kernel_address(s->name, tmp);
  91                 if (res) {
  92                         pr_err("Slab cache with size %d has lost its name\n",
  93                                s->object_size);
  94                         continue;
  95                 }
  96         }
  97
  98         WARN_ON(strchr(name, ' '));     /* It confuses parsers */
  99         return 0;
 100 }
 101 #else
 102 static inline int kmem_cache_sanity_check(const char *name, size_t size)
 103 {
 104         return 0;
 105 }
 106 #endif
 107
 108 void __kmem_cache_free_bulk(struct kmem_cache *s, size_t nr, void **p)
 109 {
 110         size_t i;
 111
 112         for (i = 0; i < nr; i++) {
 113                 if (s)
 114                         kmem_cache_free(s, p[i]);
 115                 else
 116                         kfree(p[i]);
 117         }
 118 }
 119
 120 int __kmem_cache_alloc_bulk(struct kmem_cache *s, gfp_t flags, size_t nr,
 121                                                                 void **p)
 122 {
 123         size_t i;
 124
 125         for (i = 0; i < nr; i++) {
 126                 void *x = p[i] = kmem_cache_alloc(s, flags);
 127                 if (!x) {
 128                         __kmem_cache_free_bulk(s, i, p);
 129                         return 0;
 130                 }
 131         }
 132         return i;
 133 }
 134
 135 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 136 void slab_init_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 137 {
 138         s->memcg_params.is_root_cache = true;
 139         INIT_LIST_HEAD(&s->memcg_params.list);
 140         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, NULL);
 141 }
 142
 143 static int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 144                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 145 {
 146         struct memcg_cache_array *arr;
 147
 148         if (memcg) {
 149                 s->memcg_params.is_root_cache = false;
 150                 s->memcg_params.memcg = memcg;
 151                 s->memcg_params.root_cache = root_cache;
 152                 return 0;
 153         }
 154
 155         slab_init_memcg_params(s);
 156
 157         if (!memcg_nr_cache_ids)
 158                 return 0;
 159
 160         arr = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 161                       memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *),
 162                       GFP_KERNEL);
 163         if (!arr)
 164                 return -ENOMEM;
 165
 166         RCU_INIT_POINTER(s->memcg_params.memcg_caches, arr);
 167         return 0;
 168 }
 169
 170 static void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 171 {
 172         if (is_root_cache(s))
 173                 kfree(rcu_access_pointer(s->memcg_params.memcg_caches));
 174 }
 175
 176 static int update_memcg_params(struct kmem_cache *s, int new_array_size)
 177 {
 178         struct memcg_cache_array *old, *new;
 179
 180         if (!is_root_cache(s))
 181                 return 0;
 182
 183         new = kzalloc(sizeof(struct memcg_cache_array) +
 184                       new_array_size * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
 185         if (!new)
 186                 return -ENOMEM;
 187
 188         old = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 189                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 190         if (old)
 191                 memcpy(new->entries, old->entries,
 192                        memcg_nr_cache_ids * sizeof(void *));
 193
 194         rcu_assign_pointer(s->memcg_params.memcg_caches, new);
 195         if (old)
 196                 kfree_rcu(old, rcu);
 197         return 0;
 198 }
 199
 200 int memcg_update_all_caches(int num_memcgs)
 201 {
 202         struct kmem_cache *s;
 203         int ret = 0;
 204
 205         mutex_lock(&slab_mutex);
 206         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 207                 ret = update_memcg_params(s, num_memcgs);
 208                 /*
 209                  * Instead of freeing the memory, we'll just leave the caches
 210                  * up to this point in an updated state.
 211                  */
 212                 if (ret)
 213                         break;
 214         }
 215         mutex_unlock(&slab_mutex);
 216         return ret;
 217 }
 218 #else
 219 static inline int init_memcg_params(struct kmem_cache *s,
 220                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 221 {
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 static inline void destroy_memcg_params(struct kmem_cache *s)
 226 {
 227 }
 228 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 229
 230 /*
 231  * Find a mergeable slab cache
 232  */
 233 int slab_unmergeable(struct kmem_cache *s)
 234 {
 235         if (slab_nomerge || (s->flags & SLAB_NEVER_MERGE))
 236                 return 1;
 237
 238         if (!is_root_cache(s))
 239                 return 1;
 240
 241         if (s->ctor)
 242                 return 1;
 243
 244         /*
 245          * We may have set a slab to be unmergeable during bootstrap.
 246          */
 247         if (s->refcount < 0)
 248                 return 1;
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 struct kmem_cache *find_mergeable(size_t size, size_t align,
 254                 unsigned long flags, const char *name, void (*ctor)(void *))
 255 {
 256         struct kmem_cache *s;
 257
 258         if (slab_nomerge)
 259                 return NULL;
 260
 261         if (ctor)
 262                 return NULL;
 263
 264         size = ALIGN(size, sizeof(void *));
 265         align = calculate_alignment(flags, align, size);
 266         size = ALIGN(size, align);
 267         flags = kmem_cache_flags(size, flags, name, NULL);
 268
 269         if (flags & SLAB_NEVER_MERGE)
 270                 return NULL;
 271
 272         list_for_each_entry_reverse(s, &slab_caches, list) {
 273                 if (slab_unmergeable(s))
 274                         continue;
 275
 276                 if (size > s->size)
 277                         continue;
 278
 279                 if ((flags & SLAB_MERGE_SAME) != (s->flags & SLAB_MERGE_SAME))
 280                         continue;
 281                 /*
 282                  * Check if alignment is compatible.
 283                  * Courtesy of Adrian Drzewiecki
 284                  */
 285                 if ((s->size & ~(align - 1)) != s->size)
 286                         continue;
 287
 288                 if (s->size - size >= sizeof(void *))
 289                         continue;
 290
 291                 if (IS_ENABLED(CONFIG_SLAB) && align &&
 292                         (align > s->align || s->align % align))
 293                         continue;
 294
 295                 return s;
 296         }
 297         return NULL;
 298 }
 299
 300 /*
 301  * Figure out what the alignment of the objects will be given a set of
 302  * flags, a user specified alignment and the size of the objects.
 303  */
 304 unsigned long calculate_alignment(unsigned long flags,
 305                 unsigned long align, unsigned long size)
 306 {
 307         /*
 308          * If the user wants hardware cache aligned objects then follow that
 309          * suggestion if the object is sufficiently large.
 310          *
 311          * The hardware cache alignment cannot override the specified
 312          * alignment though. If that is greater then use it.
 313          */
 314         if (flags & SLAB_HWCACHE_ALIGN) {
 315                 unsigned long ralign = cache_line_size();
 316                 while (size <= ralign / 2)
 317                         ralign /= 2;
 318                 align = max(align, ralign);
 319         }
 320
 321         if (align < ARCH_SLAB_MINALIGN)
 322                 align = ARCH_SLAB_MINALIGN;
 323
 324         return ALIGN(align, sizeof(void *));
 325 }
 326
 327 static struct kmem_cache *create_cache(const char *name,
 328                 size_t object_size, size_t size, size_t align,
 329                 unsigned long flags, void (*ctor)(void *),
 330                 struct mem_cgroup *memcg, struct kmem_cache *root_cache)
 331 {
 332         struct kmem_cache *s;
 333         int err;
 334
 335         err = -ENOMEM;
 336         s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_KERNEL);
 337         if (!s)
 338                 goto out;
 339
 340         s->name = name;
 341         s->object_size = object_size;
 342         s->size = size;
 343         s->align = align;
 344         s->ctor = ctor;
 345
 346         err = init_memcg_params(s, memcg, root_cache);
 347         if (err)
 348                 goto out_free_cache;
 349
 350         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 351         if (err)
 352                 goto out_free_cache;
 353
 354         s->refcount = 1;
 355         list_add(&s->list, &slab_caches);
 356 out:
 357         if (err)
 358                 return ERR_PTR(err);
 359         return s;
 360
 361 out_free_cache:
 362         destroy_memcg_params(s);
 363         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 364         goto out;
 365 }
 366
 367 /*
 368  * kmem_cache_create - Create a cache.
 369  * @name: A string which is used in /proc/slabinfo to identify this cache.
 370  * @size: The size of objects to be created in this cache.
 371  * @align: The required alignment for the objects.
 372  * @flags: SLAB flags
 373  * @ctor: A constructor for the objects.
 374  *
 375  * Returns a ptr to the cache on success, NULL on failure.
 376  * Cannot be called within a interrupt, but can be interrupted.
 377  * The @ctor is run when new pages are allocated by the cache.
 378  *
 379  * The flags are
 380  *
 381  * %SLAB_POISON - Poison the slab with a known test pattern (a5a5a5a5)
 382  * to catch references to uninitialised memory.
 383  *
 384  * %SLAB_RED_ZONE - Insert `Red' zones around the allocated memory to check
 385  * for buffer overruns.
 386  *
 387  * %SLAB_HWCACHE_ALIGN - Align the objects in this cache to a hardware
 388  * cacheline.  This can be beneficial if you're counting cycles as closely
 389  * as davem.
 390  */
 391 struct kmem_cache *
 392 kmem_cache_create(const char *name, size_t size, size_t align,
 393                   unsigned long flags, void (*ctor)(void *))
 394 {
 395         struct kmem_cache *s = NULL;
 396         const char *cache_name;
 397         int err;
 398
 399         get_online_cpus();
 400         get_online_mems();
 401         memcg_get_cache_ids();
 402
 403         mutex_lock(&slab_mutex);
 404
 405         err = kmem_cache_sanity_check(name, size);
 406         if (err) {
 407                 goto out_unlock;
 408         }
 409
 410         /*
 411          * Some allocators will constraint the set of valid flags to a subset
 412          * of all flags. We expect them to define CACHE_CREATE_MASK in this
 413          * case, and we'll just provide them with a sanitized version of the
 414          * passed flags.
 415          */
 416         flags &= CACHE_CREATE_MASK;
 417
 418         s = __kmem_cache_alias(name, size, align, flags, ctor);
 419         if (s)
 420                 goto out_unlock;
 421
 422         cache_name = kstrdup_const(name, GFP_KERNEL);
 423         if (!cache_name) {
 424                 err = -ENOMEM;
 425                 goto out_unlock;
 426         }
 427
 428         s = create_cache(cache_name, size, size,
 429                          calculate_alignment(flags, align, size),
 430                          flags, ctor, NULL, NULL);
 431         if (IS_ERR(s)) {
 432                 err = PTR_ERR(s);
 433                 kfree_const(cache_name);
 434         }
 435
 436 out_unlock:
 437         mutex_unlock(&slab_mutex);
 438
 439         memcg_put_cache_ids();
 440         put_online_mems();
 441         put_online_cpus();
 442
 443         if (err) {
 444                 if (flags & SLAB_PANIC)
 445                         panic("kmem_cache_create: Failed to create slab '%s'. Error %d\n",
 446                                 name, err);
 447                 else {
 448                         pr_warn("kmem_cache_create(%s) failed with error %d\n",
 449                                 name, err);
 450                         dump_stack();
 451                 }
 452                 return NULL;
 453         }
 454         return s;
 455 }
 456 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_create);
 457
 458 static int shutdown_cache(struct kmem_cache *s,
 459                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 460 {
 461         if (__kmem_cache_shutdown(s) != 0)
 462                 return -EBUSY;
 463
 464         if (s->flags & SLAB_DESTROY_BY_RCU)
 465                 *need_rcu_barrier = true;
 466
 467         list_move(&s->list, release);
 468         return 0;
 469 }
 470
 471 static void release_caches(struct list_head *release, bool need_rcu_barrier)
 472 {
 473         struct kmem_cache *s, *s2;
 474
 475         if (need_rcu_barrier)
 476                 rcu_barrier();
 477
 478         list_for_each_entry_safe(s, s2, release, list) {
 479 #ifdef SLAB_SUPPORTS_SYSFS
 480                 sysfs_slab_remove(s);
 481 #else
 482                 slab_kmem_cache_release(s);
 483 #endif
 484         }
 485 }
 486
 487 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
 488 /*
 489  * memcg_create_kmem_cache - Create a cache for a memory cgroup.
 490  * @memcg: The memory cgroup the new cache is for.
 491  * @root_cache: The parent of the new cache.
 492  *
 493  * This function attempts to create a kmem cache that will serve allocation
 494  * requests going from @memcg to @root_cache. The new cache inherits properties
 495  * from its parent.
 496  */
 497 void memcg_create_kmem_cache(struct mem_cgroup *memcg,
 498                              struct kmem_cache *root_cache)
 499 {
 500         static char memcg_name_buf[NAME_MAX + 1]; /* protected by slab_mutex */
 501         struct cgroup_subsys_state *css = &memcg->css;
 502         struct memcg_cache_array *arr;
 503         struct kmem_cache *s = NULL;
 504         char *cache_name;
 505         int idx;
 506
 507         get_online_cpus();
 508         get_online_mems();
 509
 510         mutex_lock(&slab_mutex);
 511
 512         /*
 513          * The memory cgroup could have been offlined while the cache
 514          * creation work was pending.
 515          */
 516         if (memcg->kmem_state != KMEM_ONLINE)
 517                 goto out_unlock;
 518
 519         idx = memcg_cache_id(memcg);
 520         arr = rcu_dereference_protected(root_cache->memcg_params.memcg_caches,
 521                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 522
 523         /*
 524          * Since per-memcg caches are created asynchronously on first
 525          * allocation (see memcg_kmem_get_cache()), several threads can try to
 526          * create the same cache, but only one of them may succeed.
 527          */
 528         if (arr->entries[idx])
 529                 goto out_unlock;
 530
 531         cgroup_name(css->cgroup, memcg_name_buf, sizeof(memcg_name_buf));
 532         cache_name = kasprintf(GFP_KERNEL, "%s(%llu:%s)", root_cache->name,
 533                                css->serial_nr, memcg_name_buf);
 534         if (!cache_name)
 535                 goto out_unlock;
 536
 537         s = create_cache(cache_name, root_cache->object_size,
 538                          root_cache->size, root_cache->align,
 539                          root_cache->flags & CACHE_CREATE_MASK,
 540                          root_cache->ctor, memcg, root_cache);
 541         /*
 542          * If we could not create a memcg cache, do not complain, because
 543          * that's not critical at all as we can always proceed with the root
 544          * cache.
 545          */
 546         if (IS_ERR(s)) {
 547                 kfree(cache_name);
 548                 goto out_unlock;
 549         }
 550
 551         list_add(&s->memcg_params.list, &root_cache->memcg_params.list);
 552
 553         /*
 554          * Since readers won't lock (see cache_from_memcg_idx()), we need a
 555          * barrier here to ensure nobody will see the kmem_cache partially
 556          * initialized.
 557          */
 558         smp_wmb();
 559         arr->entries[idx] = s;
 560
 561 out_unlock:
 562         mutex_unlock(&slab_mutex);
 563
 564         put_online_mems();
 565         put_online_cpus();
 566 }
 567
 568 void memcg_deactivate_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 569 {
 570         int idx;
 571         struct memcg_cache_array *arr;
 572         struct kmem_cache *s, *c;
 573
 574         idx = memcg_cache_id(memcg);
 575
 576         get_online_cpus();
 577         get_online_mems();
 578
 579 #ifdef CONFIG_SLUB
 580         /*
 581          * In case of SLUB, we need to disable empty slab caching to
 582          * avoid pinning the offline memory cgroup by freeable kmem
 583          * pages charged to it. SLAB doesn't need this, as it
 584          * periodically purges unused slabs.
 585          */
 586         mutex_lock(&slab_mutex);
 587         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 588                 c = is_root_cache(s) ? cache_from_memcg_idx(s, idx) : NULL;
 589                 if (c) {
 590                         c->cpu_partial = 0;
 591                         c->min_partial = 0;
 592                 }
 593         }
 594         mutex_unlock(&slab_mutex);
 595         /*
 596          * kmem_cache->cpu_partial is checked locklessly (see
 597          * put_cpu_partial()). Make sure the change is visible.
 598          */
 599         synchronize_sched();
 600 #endif
 601
 602         mutex_lock(&slab_mutex);
 603         list_for_each_entry(s, &slab_caches, list) {
 604                 if (!is_root_cache(s))
 605                         continue;
 606
 607                 arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 608                                                 lockdep_is_held(&slab_mutex));
 609                 c = arr->entries[idx];
 610                 if (!c)
 611                         continue;
 612
 613                 __kmem_cache_shrink(c);
 614                 arr->entries[idx] = NULL;
 615         }
 616         mutex_unlock(&slab_mutex);
 617
 618         put_online_mems();
 619         put_online_cpus();
 620 }
 621
 622 static int __shutdown_memcg_cache(struct kmem_cache *s,
 623                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 624 {
 625         BUG_ON(is_root_cache(s));
 626
 627         if (shutdown_cache(s, release, need_rcu_barrier))
 628                 return -EBUSY;
 629
 630         list_del(&s->memcg_params.list);
 631         return 0;
 632 }
 633
 634 void memcg_destroy_kmem_caches(struct mem_cgroup *memcg)
 635 {
 636         LIST_HEAD(release);
 637         bool need_rcu_barrier = false;
 638         struct kmem_cache *s, *s2;
 639
 640         get_online_cpus();
 641         get_online_mems();
 642
 643         mutex_lock(&slab_mutex);
 644         list_for_each_entry_safe(s, s2, &slab_caches, list) {
 645                 if (is_root_cache(s) || s->memcg_params.memcg != memcg)
 646                         continue;
 647                 /*
 648                  * The cgroup is about to be freed and therefore has no charges
 649                  * left. Hence, all its caches must be empty by now.
 650                  */
 651                 BUG_ON(__shutdown_memcg_cache(s, &release, &need_rcu_barrier));
 652         }
 653         mutex_unlock(&slab_mutex);
 654
 655         put_online_mems();
 656         put_online_cpus();
 657
 658         release_caches(&release, need_rcu_barrier);
 659 }
 660
 661 static int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s,
 662                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 663 {
 664         struct memcg_cache_array *arr;
 665         struct kmem_cache *c, *c2;
 666         LIST_HEAD(busy);
 667         int i;
 668
 669         BUG_ON(!is_root_cache(s));
 670
 671         /*
 672          * First, shutdown active caches, i.e. caches that belong to online
 673          * memory cgroups.
 674          */
 675         arr = rcu_dereference_protected(s->memcg_params.memcg_caches,
 676                                         lockdep_is_held(&slab_mutex));
 677         for_each_memcg_cache_index(i) {
 678                 c = arr->entries[i];
 679                 if (!c)
 680                         continue;
 681                 if (__shutdown_memcg_cache(c, release, need_rcu_barrier))
 682                         /*
 683                          * The cache still has objects. Move it to a temporary
 684                          * list so as not to try to destroy it for a second
 685                          * time while iterating over inactive caches below.
 686                          */
 687                         list_move(&c->memcg_params.list, &busy);
 688                 else
 689                         /*
 690                          * The cache is empty and will be destroyed soon. Clear
 691                          * the pointer to it in the memcg_caches array so that
 692                          * it will never be accessed even if the root cache
 693                          * stays alive.
 694                          */
 695                         arr->entries[i] = NULL;
 696         }
 697
 698         /*
 699          * Second, shutdown all caches left from memory cgroups that are now
 700          * offline.
 701          */
 702         list_for_each_entry_safe(c, c2, &s->memcg_params.list,
 703                                  memcg_params.list)
 704                 __shutdown_memcg_cache(c, release, need_rcu_barrier);
 705
 706         list_splice(&busy, &s->memcg_params.list);
 707
 708         /*
 709          * A cache being destroyed must be empty. In particular, this means
 710          * that all per memcg caches attached to it must be empty too.
 711          */
 712         if (!list_empty(&s->memcg_params.list))
 713                 return -EBUSY;
 714         return 0;
 715 }
 716 #else
 717 static inline int shutdown_memcg_caches(struct kmem_cache *s,
 718                 struct list_head *release, bool *need_rcu_barrier)
 719 {
 720         return 0;
 721 }
 722 #endif /* CONFIG_MEMCG && !CONFIG_SLOB */
 723
 724 void slab_kmem_cache_release(struct kmem_cache *s)
 725 {
 726         __kmem_cache_release(s);
 727         destroy_memcg_params(s);
 728         kfree_const(s->name);
 729         kmem_cache_free(kmem_cache, s);
 730 }
 731
 732 void kmem_cache_destroy(struct kmem_cache *s)
 733 {
 734         LIST_HEAD(release);
 735         bool need_rcu_barrier = false;
 736         int err;
 737
 738         if (unlikely(!s))
 739                 return;
 740
 741         get_online_cpus();
 742         get_online_mems();
 743
 744         kasan_cache_destroy(s);
 745         mutex_lock(&slab_mutex);
 746
 747         s->refcount--;
 748         if (s->refcount)
 749                 goto out_unlock;
 750
 751         err = shutdown_memcg_caches(s, &release, &need_rcu_barrier);
 752         if (!err)
 753                 err = shutdown_cache(s, &release, &need_rcu_barrier);
 754
 755         if (err) {
 756                 pr_err("kmem_cache_destroy %s: Slab cache still has objects\n",
 757                        s->name);
 758                 dump_stack();
 759         }
 760 out_unlock:
 761         mutex_unlock(&slab_mutex);
 762
 763         put_online_mems();
 764         put_online_cpus();
 765
 766         release_caches(&release, need_rcu_barrier);
 767 }
 768 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_destroy);
 769
 770 /**
 771  * kmem_cache_shrink - Shrink a cache.
 772  * @cachep: The cache to shrink.
 773  *
 774  * Releases as many slabs as possible for a cache.
 775  * To help debugging, a zero exit status indicates all slabs were released.
 776  */
 777 int kmem_cache_shrink(struct kmem_cache *cachep)
 778 {
 779         int ret;
 780
 781         get_online_cpus();
 782         get_online_mems();
 783         kasan_cache_shrink(cachep);
 784         ret = __kmem_cache_shrink(cachep);
 785         put_online_mems();
 786         put_online_cpus();
 787         return ret;
 788 }
 789 EXPORT_SYMBOL(kmem_cache_shrink);
 790
 791 bool slab_is_available(void)
 792 {
 793         return slab_state >= UP;
 794 }
 795
 796 #ifndef CONFIG_SLOB
 797 /* Create a cache during boot when no slab services are available yet */
 798 void __init create_boot_cache(struct kmem_cache *s, const char *name, size_t size,
 799                 unsigned long flags)
 800 {
 801         int err;
 802
 803         s->name = name;
 804         s->size = s->object_size = size;
 805         s->align = calculate_alignment(flags, ARCH_KMALLOC_MINALIGN, size);
 806
 807         slab_init_memcg_params(s);
 808
 809         err = __kmem_cache_create(s, flags);
 810
 811         if (err)
 812                 panic("Creation of kmalloc slab %s size=%zu failed. Reason %d\n",
 813                                         name, size, err);
 814
 815         s->refcount = -1;       /* Exempt from merging for now */
 816 }
 817
 818 struct kmem_cache *__init create_kmalloc_cache(const char *name, size_t size,
 819                                 unsigned long flags)
 820 {
 821         struct kmem_cache *s = kmem_cache_zalloc(kmem_cache, GFP_NOWAIT);
 822
 823         if (!s)
 824                 panic("Out of memory when creating slab %s\n", name);
 825
 826         create_boot_cache(s, name, size, flags);
 827         list_add(&s->list, &slab_caches);
 828         s->refcount = 1;
 829         return s;
 830 }
 831
 832 struct kmem_cache *kmalloc_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 833 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_caches);
 834
 835 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 836 struct kmem_cache *kmalloc_dma_caches[KMALLOC_SHIFT_HIGH + 1];
 837 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_dma_caches);
 838 #endif
 839
 840 /*
 841  * Conversion table for small slabs sizes / 8 to the index in the
 842  * kmalloc array. This is necessary for slabs < 192 since we have non power
 843  * of two cache sizes there. The size of larger slabs can be determined using
 844  * fls.
 845  */
 846 static s8 size_index[24] = {
 847         3,      /* 8 */
 848         4,      /* 16 */
 849         5,      /* 24 */
 850         5,      /* 32 */
 851         6,      /* 40 */
 852         6,      /* 48 */
 853         6,      /* 56 */
 854         6,      /* 64 */
 855         1,      /* 72 */
 856         1,      /* 80 */
 857         1,      /* 88 */
 858         1,      /* 96 */
 859         7,      /* 104 */
 860         7,      /* 112 */
 861         7,      /* 120 */
 862         7,      /* 128 */
 863         2,      /* 136 */
 864         2,      /* 144 */
 865         2,      /* 152 */
 866         2,      /* 160 */
 867         2,      /* 168 */
 868         2,      /* 176 */
 869         2,      /* 184 */
 870         2       /* 192 */
 871 };
 872
 873 static inline int size_index_elem(size_t bytes)
 874 {
 875         return (bytes - 1) / 8;
 876 }
 877
 878 /*
 879  * Find the kmem_cache structure that serves a given size of
 880  * allocation
 881  */
 882 struct kmem_cache *kmalloc_slab(size_t size, gfp_t flags)
 883 {
 884         int index;
 885
 886         if (size <= 192) {
 887                 if (!size)
 888                         return ZERO_SIZE_PTR;
 889
 890                 index = size_index[size_index_elem(size)];
 891         } else {
 892                 if (unlikely(size > KMALLOC_MAX_CACHE_SIZE)) {
 893                         WARN_ON(1);
 894                         return NULL;
 895                 }
 896                 index = fls(size - 1);
 897         }
 898
 899 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
 900         if (unlikely((flags & GFP_DMA)))
 901                 return kmalloc_dma_caches[index];
 902
 903 #endif
 904         return kmalloc_caches[index];
 905 }
 906
 907 /*
 908  * kmalloc_info[] is to make slub_debug=,kmalloc-xx option work at boot time.
 909  * kmalloc_index() supports up to 2^26=64MB, so the final entry of the table is
 910  * kmalloc-67108864.
 911  */
 912 static struct {
 913         const char *name;
 914         unsigned long size;
 915 } const kmalloc_info[] __initconst = {
 916         {NULL,                      0},         {"kmalloc-96",             96},
 917         {"kmalloc-192",           192},         {"kmalloc-8",               8},
 918         {"kmalloc-16",             16},         {"kmalloc-32",             32},
 919         {"kmalloc-64",             64},         {"kmalloc-128",           128},
 920         {"kmalloc-256",           256},         {"kmalloc-512",           512},
 921         {"kmalloc-1024",         1024},         {"kmalloc-2048",         2048},
 922         {"kmalloc-4096",         4096},         {"kmalloc-8192",         8192},
 923         {"kmalloc-16384",       16384},         {"kmalloc-32768",       32768},
 924         {"kmalloc-65536",       65536},         {"kmalloc-131072",     131072},
 925         {"kmalloc-262144",     262144},         {"kmalloc-524288",     524288},
 926         {"kmalloc-1048576",   1048576},         {"kmalloc-2097152",   2097152},
 927         {"kmalloc-4194304",   4194304},         {"kmalloc-8388608",   8388608},
 928         {"kmalloc-16777216", 16777216},         {"kmalloc-33554432", 33554432},
 929         {"kmalloc-67108864", 67108864}
 930 };
 931
 932 /*
 933  * Patch up the size_index table if we have strange large alignment
 934  * requirements for the kmalloc array. This is only the case for
 935  * MIPS it seems. The standard arches will not generate any code here.
 936  *
 937  * Largest permitted alignment is 256 bytes due to the way we
 938  * handle the index determination for the smaller caches.
 939  *
 940  * Make sure that nothing crazy happens if someone starts tinkering
 941  * around with ARCH_KMALLOC_MINALIGN
 942  */
 943 void __init setup_kmalloc_cache_index_table(void)
 944 {
 945         int i;
 946
 947         BUILD_BUG_ON(KMALLOC_MIN_SIZE > 256 ||
 948                 (KMALLOC_MIN_SIZE & (KMALLOC_MIN_SIZE - 1)));
 949
 950         for (i = 8; i < KMALLOC_MIN_SIZE; i += 8) {
 951                 int elem = size_index_elem(i);
 952
 953                 if (elem >= ARRAY_SIZE(size_index))
 954                         break;
 955                 size_index[elem] = KMALLOC_SHIFT_LOW;
 956         }
 957
 958         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 64) {
 959                 /*
 960                  * The 96 byte size cache is not used if the alignment
 961                  * is 64 byte.
 962                  */
 963                 for (i = 64 + 8; i <= 96; i += 8)
 964                         size_index[size_index_elem(i)] = 7;
 965
 966         }
 967
 968         if (KMALLOC_MIN_SIZE >= 128) {
 969                 /*
 970                  * The 192 byte sized cache is not used if the alignment
 971                  * is 128 byte. Redirect kmalloc to use the 256 byte cache
 972                  * instead.
 973                  */
 974                 for (i = 128 + 8; i <= 192; i += 8)
 975                         size_index[size_index_elem(i)] = 8;
 976         }
 977 }
 978
 979 static void __init new_kmalloc_cache(int idx, unsigned long flags)
 980 {
 981         kmalloc_caches[idx] = create_kmalloc_cache(kmalloc_info[idx].name,
 982                                         kmalloc_info[idx].size, flags);
 983 }
 984
 985 /*
 986  * Create the kmalloc array. Some of the regular kmalloc arrays
 987  * may already have been created because they were needed to
 988  * enable allocations for slab creation.
 989  */
 990 void __init create_kmalloc_caches(unsigned long flags)
 991 {
 992         int i;
 993
 994         for (i = KMALLOC_SHIFT_LOW; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
 995                 if (!kmalloc_caches[i])
 996                         new_kmalloc_cache(i, flags);
 997
 998                 /*
 999                  * Caches that are not of the two-to-the-power-of size.
1000                  * These have to be created immediately after the
1001                  * earlier power of two caches
1002                  */
1003                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 32 && !kmalloc_caches[1] && i == 6)
1004                         new_kmalloc_cache(1, flags);
1005                 if (KMALLOC_MIN_SIZE <= 64 && !kmalloc_caches[2] && i == 7)
1006                         new_kmalloc_cache(2, flags);
1007         }
1008
1009         /* Kmalloc array is now usable */
1010         slab_state = UP;
1011
1012 #ifdef CONFIG_ZONE_DMA
1013         for (i = 0; i <= KMALLOC_SHIFT_HIGH; i++) {
1014                 struct kmem_cache *s = kmalloc_caches[i];
1015
1016                 if (s) {
1017                         int size = kmalloc_size(i);
1018                         char *n = kasprintf(GFP_NOWAIT,
1019                                  "dma-kmalloc-%d", size);
1020
1021                         BUG_ON(!n);
1022                         kmalloc_dma_caches[i] = create_kmalloc_cache(n,
1023                                 size, SLAB_CACHE_DMA | flags);
1024                 }
1025         }
1026 #endif
1027 }
1028 #endif /* !CONFIG_SLOB */
1029
1030 /*
1031  * To avoid unnecessary overhead, we pass through large allocation requests
1032  * directly to the page allocator. We use __GFP_COMP, because we will need to
1033  * know the allocation order to free the pages properly in kfree.
1034  */
1035 void *kmalloc_order(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1036 {
1037         void *ret;
1038         struct page *page;
1039
1040         flags |= __GFP_COMP;
1041         page = alloc_pages(flags, order);
1042         ret = page ? page_address(page) : NULL;
1043         kmemleak_alloc(ret, size, 1, flags);
1044         kasan_kmalloc_large(ret, size, flags);
1045         return ret;
1046 }
1047 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order);
1048
1049 #ifdef CONFIG_TRACING
1050 void *kmalloc_order_trace(size_t size, gfp_t flags, unsigned int order)
1051 {
1052         void *ret = kmalloc_order(size, flags, order);
1053         trace_kmalloc(_RET_IP_, ret, size, PAGE_SIZE << order, flags);
1054         return ret;
1055 }
1056 EXPORT_SYMBOL(kmalloc_order_trace);
1057 #endif
1058
1059 #ifdef CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM
1060 /* Randomize a generic freelist */
1061 static void freelist_randomize(struct rnd_state *state, unsigned int *list,
1062                         size_t count)
1063 {
1064         size_t i;
1065         unsigned int rand;
1066
1067         for (i = 0; i < count; i++)
1068                 list[i] = i;
1069
1070         /* Fisher-Yates shuffle */
1071         for (i = count - 1; i > 0; i--) {
1072                 rand = prandom_u32_state(state);
1073                 rand %= (i + 1);
1074                 swap(list[i], list[rand]);
1075         }
1076 }
1077
1078 /* Create a random sequence per cache */
1079 int cache_random_seq_create(struct kmem_cache *cachep, unsigned int count,
1080                                     gfp_t gfp)
1081 {
1082         struct rnd_state state;
1083
1084         if (count < 2 || cachep->random_seq)
1085                 return 0;
1086
1087         cachep->random_seq = kcalloc(count, sizeof(unsigned int), gfp);
1088         if (!cachep->random_seq)
1089                 return -ENOMEM;
1090
1091         /* Get best entropy at this stage of boot */
1092         prandom_seed_state(&state, get_random_long());
1093
1094         freelist_randomize(&state, cachep->random_seq, count);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 /* Destroy the per-cache random freelist sequence */
1099 void cache_random_seq_destroy(struct kmem_cache *cachep)
1100 {
1101         kfree(cachep->random_seq);
1102         cachep->random_seq = NULL;
1103 }
1104 #endif /* CONFIG_SLAB_FREELIST_RANDOM */
1105
1106 #ifdef CONFIG_SLABINFO
1107
1108 #ifdef CONFIG_SLAB
1109 #define SLABINFO_RIGHTS (S_IWUSR | S_IRUSR)
1110 #else
1111 #define SLABINFO_RIGHTS S_IRUSR
1112 #endif
1113
1114 static void print_slabinfo_header(struct seq_file *m)
1115 {
1116         /*
1117          * Output format version, so at least we can change it
1118          * without _too_ many complaints.
1119          */
1120 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1121         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1 (statistics)\n");
1122 #else
1123         seq_puts(m, "slabinfo - version: 2.1\n");
1124 #endif
1125         seq_puts(m, "# name            <active_objs> <num_objs> <objsize> <objperslab> <pagesperslab>");
1126         seq_puts(m, " : tunables <limit> <batchcount> <sharedfactor>");
1127         seq_puts(m, " : slabdata <active_slabs> <num_slabs> <sharedavail>");
1128 #ifdef CONFIG_DEBUG_SLAB
1129         seq_puts(m, " : globalstat <listallocs> <maxobjs> <grown> <reaped> <error> <maxfreeable> <nodeallocs> <remotefrees> <alienoverflow>");
1130         seq_puts(m, " : cpustat <allochit> <allocmiss> <freehit> <freemiss>");
1131 #endif
1132         seq_putc(m, '\n');
1133 }
1134
1135 void *slab_start(struct seq_file *m, loff_t *pos)
1136 {
1137         mutex_lock(&slab_mutex);
1138         return seq_list_start(&slab_caches, *pos);
1139 }
1140
1141 void *slab_next(struct seq_file *m, void *p, loff_t *pos)
1142 {
1143         return seq_list_next(p, &slab_caches, pos);
1144 }
1145
1146 void slab_stop(struct seq_file *m, void *p)
1147 {
1148         mutex_unlock(&slab_mutex);
1149 }
1150
1151 static void
1152 memcg_accumulate_slabinfo(struct kmem_cache *s, struct slabinfo *info)
1153 {
1154         struct kmem_cache *c;
1155         struct slabinfo sinfo;
1156
1157         if (!is_root_cache(s))
1158                 return;
1159
1160         for_each_memcg_cache(c, s) {
1161                 memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1162                 get_slabinfo(c, &sinfo);
1163
1164                 info->active_slabs += sinfo.active_slabs;
1165                 info->num_slabs += sinfo.num_slabs;
1166                 info->shared_avail += sinfo.shared_avail;
1167                 info->active_objs += sinfo.active_objs;
1168                 info->num_objs += sinfo.num_objs;
1169         }
1170 }
1171
1172 static void cache_show(struct kmem_cache *s, struct seq_file *m)
1173 {
1174         struct slabinfo sinfo;
1175
1176         memset(&sinfo, 0, sizeof(sinfo));
1177         get_slabinfo(s, &sinfo);
1178
1179         memcg_accumulate_slabinfo(s, &sinfo);
1180
1181         seq_printf(m, "%-17s %6lu %6lu %6u %4u %4d",
1182                    cache_name(s), sinfo.active_objs, sinfo.num_objs, s->size,
1183                    sinfo.objects_per_slab, (1 << sinfo.cache_order));
1184
1185         seq_printf(m, " : tunables %4u %4u %4u",
1186                    sinfo.limit, sinfo.batchcount, sinfo.shared);
1187         seq_printf(m, " : slabdata %6lu %6lu %6lu",
1188                    sinfo.active_slabs, sinfo.num_slabs, sinfo.shared_avail);
1189         slabinfo_show_stats(m, s);
1190         seq_putc(m, '\n');
1191 }
1192
1193 static int slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1194 {
1195         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1196
1197         if (p == slab_caches.next)
1198                 print_slabinfo_header(m);
1199         if (is_root_cache(s))
1200                 cache_show(s, m);
1201         return 0;
1202 }
1203
1204 #if defined(CONFIG_MEMCG) && !defined(CONFIG_SLOB)
1205 int memcg_slab_show(struct seq_file *m, void *p)
1206 {
1207         struct kmem_cache *s = list_entry(p, struct kmem_cache, list);
1208         struct mem_cgroup *memcg = mem_cgroup_from_css(seq_css(m));
1209
1210         if (p == slab_caches.next)
1211                 print_slabinfo_header(m);
1212         if (!is_root_cache(s) && s->memcg_params.memcg == memcg)
1213                 cache_show(s, m);
1214         return 0;
1215 }
1216 #endif
1217
1218 /*
1219  * slabinfo_op - iterator that generates /proc/slabinfo
1220  *
1221  * Output layout:
1222  * cache-name
1223  * num-active-objs
1224  * total-objs
1225  * object size
1226  * num-active-slabs
1227  * total-slabs
1228  * num-pages-per-slab
1229  * + further values on SMP and with statistics enabled
1230  */
1231 static const struct seq_operations slabinfo_op = {
1232         .start = slab_start,
1233         .next = slab_next,
1234         .stop = slab_stop,
1235         .show = slab_show,
1236 };
1237
1238 static int slabinfo_open(struct inode *inode, struct file *file)
1239 {
1240         return seq_open(file, &slabinfo_op);
1241 }
1242
1243 static const struct file_operations proc_slabinfo_operations = {
1244         .open           = slabinfo_open,
1245         .read           = seq_read,
1246         .write          = slabinfo_write,
1247         .llseek         = seq_lseek,
1248         .release        = seq_release,
1249 };
1250
1251 static int __init slab_proc_init(void)
1252 {
1253         proc_create("slabinfo", SLABINFO_RIGHTS, NULL,
1254                                                 &proc_slabinfo_operations);
1255         return 0;
1256 }
1257 module_init(slab_proc_init);
1258 #endif /* CONFIG_SLABINFO */
1259
1260 static __always_inline void *__do_krealloc(const void *p, size_t new_size,
1261                                            gfp_t flags)
1262 {
1263         void *ret;
1264         size_t ks = 0;
1265
1266         if (p)
1267                 ks = ksize(p);
1268
1269         if (ks >= new_size) {
1270                 kasan_krealloc((void *)p, new_size, flags);
1271                 return (void *)p;
1272         }
1273
1274         ret = kmalloc_track_caller(new_size, flags);
1275         if (ret && p)
1276                 memcpy(ret, p, ks);
1277
1278         return ret;
1279 }
1280
1281 /**
1282  * __krealloc - like krealloc() but don't free @p.
1283  * @p: object to reallocate memory for.
1284  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1285  * @flags: the type of memory to allocate.
1286  *
1287  * This function is like krealloc() except it never frees the originally
1288  * allocated buffer. Use this if you don't want to free the buffer immediately
1289  * like, for example, with RCU.
1290  */
1291 void *__krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1292 {
1293         if (unlikely(!new_size))
1294                 return ZERO_SIZE_PTR;
1295
1296         return __do_krealloc(p, new_size, flags);
1297
1298 }
1299 EXPORT_SYMBOL(__krealloc);
1300
1301 /**
1302  * krealloc - reallocate memory. The contents will remain unchanged.
1303  * @p: object to reallocate memory for.
1304  * @new_size: how many bytes of memory are required.
1305  * @flags: the type of memory to allocate.
1306  *
1307  * The contents of the object pointed to are preserved up to the
1308  * lesser of the new and old sizes.  If @p is %NULL, krealloc()
1309  * behaves exactly like kmalloc().  If @new_size is 0 and @p is not a
1310  * %NULL pointer, the object pointed to is freed.
1311  */
1312 void *krealloc(const void *p, size_t new_size, gfp_t flags)
1313 {
1314         void *ret;
1315
1316         if (unlikely(!new_size)) {
1317                 kfree(p);
1318                 return ZERO_SIZE_PTR;
1319         }
1320
1321         ret = __do_krealloc(p, new_size, flags);
1322         if (ret && p != ret)
1323                 kfree(p);
1324
1325         return ret;
1326 }
1327 EXPORT_SYMBOL(krealloc);
1328
1329 /**
1330  * kzfree - like kfree but zero memory
1331  * @p: object to free memory of
1332  *
1333  * The memory of the object @p points to is zeroed before freed.
1334  * If @p is %NULL, kzfree() does nothing.
1335  *
1336  * Note: this function zeroes the whole allocated buffer which can be a good
1337  * deal bigger than the requested buffer size passed to kmalloc(). So be
1338  * careful when using this function in performance sensitive code.
1339  */
1340 void kzfree(const void *p)
1341 {
1342         size_t ks;
1343         void *mem = (void *)p;
1344
1345         if (unlikely(ZERO_OR_NULL_PTR(mem)))
1346                 return;
1347         ks = ksize(mem);
1348         memset(mem, 0, ks);
1349         kfree(mem);
1350 }
1351 EXPORT_SYMBOL(kzfree);
1352
1353 /* Tracepoints definitions. */
1354 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc);
1355 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc);
1356 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmalloc_node);
1357 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_alloc_node);
1358 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kfree);
1359 EXPORT_TRACEPOINT_SYMBOL(kmem_cache_free);