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