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