lib/libmemstat/memstat_uma.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2005-2006 Robert N. M. Watson
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  *
  26  * $FreeBSD$
  27  */
  28
  29 #include <sys/param.h>
  30 #include <sys/cpuset.h>
  31 #include <sys/sysctl.h>
  32
  33 #include <vm/vm.h>
  34 #include <vm/vm_page.h>
  35
  36 #include <vm/uma.h>
  37 #include <vm/uma_int.h>
  38
  39 #include <err.h>
  40 #include <errno.h>
  41 #include <kvm.h>
  42 #include <nlist.h>
  43 #include <stddef.h>
  44 #include <stdio.h>
  45 #include <stdlib.h>
  46 #include <string.h>
  47 #include <unistd.h>
  48
  49 #include "memstat.h"
  50 #include "memstat_internal.h"
  51
  52 static struct nlist namelist[] = {
  53 #define X_UMA_KEGS      0
  54         { .n_name = "_uma_kegs" },
  55 #define X_MP_MAXID      1
  56         { .n_name = "_mp_maxid" },
  57 #define X_ALL_CPUS      2
  58         { .n_name = "_all_cpus" },
  59         { .n_name = "" },
  60 };
  61
  62 /*
  63  * Extract uma(9) statistics from the running kernel, and store all memory
  64  * type information in the passed list.  For each type, check the list for an
  65  * existing entry with the right name/allocator -- if present, update that
  66  * entry.  Otherwise, add a new entry.  On error, the entire list will be
  67  * cleared, as entries will be in an inconsistent state.
  68  *
  69  * To reduce the level of work for a list that starts empty, we keep around a
  70  * hint as to whether it was empty when we began, so we can avoid searching
  71  * the list for entries to update.  Updates are O(n^2) due to searching for
  72  * each entry before adding it.
  73  */
  74 int
  75 memstat_sysctl_uma(struct memory_type_list *list, int flags)
  76 {
  77         struct uma_stream_header *ushp;
  78         struct uma_type_header *uthp;
  79         struct uma_percpu_stat *upsp;
  80         struct memory_type *mtp;
  81         int count, hint_dontsearch, i, j, maxcpus, maxid;
  82         char *buffer, *p;
  83         size_t size;
  84
  85         hint_dontsearch = LIST_EMPTY(&list->mtl_list);
  86
  87         /*
  88          * Query the number of CPUs, number of malloc types so that we can
  89          * guess an initial buffer size.  We loop until we succeed or really
  90          * fail.  Note that the value of maxcpus we query using sysctl is not
  91          * the version we use when processing the real data -- that is read
  92          * from the header.
  93          */
  94 retry:
  95         size = sizeof(maxid);
  96         if (sysctlbyname("kern.smp.maxid", &maxid, &size, NULL, 0) < 0) {
  97                 if (errno == EACCES || errno == EPERM)
  98                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_PERMISSION;
  99                 else
 100                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_DATAERROR;
 101                 return (-1);
 102         }
 103         if (size != sizeof(maxid)) {
 104                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_DATAERROR;
 105                 return (-1);
 106         }
 107
 108         size = sizeof(count);
 109         if (sysctlbyname("vm.zone_count", &count, &size, NULL, 0) < 0) {
 110                 if (errno == EACCES || errno == EPERM)
 111                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_PERMISSION;
 112                 else
 113                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_VERSION;
 114                 return (-1);
 115         }
 116         if (size != sizeof(count)) {
 117                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_DATAERROR;
 118                 return (-1);
 119         }
 120
 121         size = sizeof(*uthp) + count * (sizeof(*uthp) + sizeof(*upsp) *
 122             (maxid + 1));
 123
 124         buffer = malloc(size);
 125         if (buffer == NULL) {
 126                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_NOMEMORY;
 127                 return (-1);
 128         }
 129
 130         if (sysctlbyname("vm.zone_stats", buffer, &size, NULL, 0) < 0) {
 131                 /*
 132                  * XXXRW: ENOMEM is an ambiguous return, we should bound the
 133                  * number of loops, perhaps.
 134                  */
 135                 if (errno == ENOMEM) {
 136                         free(buffer);
 137                         goto retry;
 138                 }
 139                 if (errno == EACCES || errno == EPERM)
 140                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_PERMISSION;
 141                 else
 142                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_VERSION;
 143                 free(buffer);
 144                 return (-1);
 145         }
 146
 147         if (size == 0) {
 148                 free(buffer);
 149                 return (0);
 150         }
 151
 152         if (size < sizeof(*ushp)) {
 153                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_VERSION;
 154                 free(buffer);
 155                 return (-1);
 156         }
 157         p = buffer;
 158         ushp = (struct uma_stream_header *)p;
 159         p += sizeof(*ushp);
 160
 161         if (ushp->ush_version != UMA_STREAM_VERSION) {
 162                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_VERSION;
 163                 free(buffer);
 164                 return (-1);
 165         }
 166
 167         /*
 168          * For the remainder of this function, we are quite trusting about
 169          * the layout of structures and sizes, since we've determined we have
 170          * a matching version and acceptable CPU count.
 171          */
 172         maxcpus = ushp->ush_maxcpus;
 173         count = ushp->ush_count;
 174         for (i = 0; i < count; i++) {
 175                 uthp = (struct uma_type_header *)p;
 176                 p += sizeof(*uthp);
 177
 178                 if (hint_dontsearch == 0) {
 179                         mtp = memstat_mtl_find(list, ALLOCATOR_UMA,
 180                             uthp->uth_name);
 181                 } else
 182                         mtp = NULL;
 183                 if (mtp == NULL)
 184                         mtp = _memstat_mt_allocate(list, ALLOCATOR_UMA,
 185                             uthp->uth_name, maxid + 1);
 186                 if (mtp == NULL) {
 187                         _memstat_mtl_empty(list);
 188                         free(buffer);
 189                         list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_NOMEMORY;
 190                         return (-1);
 191                 }
 192
 193                 /*
 194                  * Reset the statistics on a current node.
 195                  */
 196                 _memstat_mt_reset_stats(mtp, maxid + 1);
 197
 198                 mtp->mt_numallocs = uthp->uth_allocs;
 199                 mtp->mt_numfrees = uthp->uth_frees;
 200                 mtp->mt_failures = uthp->uth_fails;
 201                 mtp->mt_sleeps = uthp->uth_sleeps;
 202
 203                 for (j = 0; j < maxcpus; j++) {
 204                         upsp = (struct uma_percpu_stat *)p;
 205                         p += sizeof(*upsp);
 206
 207                         mtp->mt_percpu_cache[j].mtp_free =
 208                             upsp->ups_cache_free;
 209                         mtp->mt_free += upsp->ups_cache_free;
 210                         mtp->mt_numallocs += upsp->ups_allocs;
 211                         mtp->mt_numfrees += upsp->ups_frees;
 212                 }
 213
 214                 mtp->mt_size = uthp->uth_size;
 215                 mtp->mt_rsize = uthp->uth_rsize;
 216                 mtp->mt_memalloced = mtp->mt_numallocs * uthp->uth_size;
 217                 mtp->mt_memfreed = mtp->mt_numfrees * uthp->uth_size;
 218                 mtp->mt_bytes = mtp->mt_memalloced - mtp->mt_memfreed;
 219                 mtp->mt_countlimit = uthp->uth_limit;
 220                 mtp->mt_byteslimit = uthp->uth_limit * uthp->uth_size;
 221
 222                 mtp->mt_count = mtp->mt_numallocs - mtp->mt_numfrees;
 223                 mtp->mt_zonefree = uthp->uth_zone_free;
 224
 225                 /*
 226                  * UMA secondary zones share a keg with the primary zone.  To
 227                  * avoid double-reporting of free items, report keg free
 228                  * items only in the primary zone.
 229                  */
 230                 if (!(uthp->uth_zone_flags & UTH_ZONE_SECONDARY)) {
 231                         mtp->mt_kegfree = uthp->uth_keg_free;
 232                         mtp->mt_free += mtp->mt_kegfree;
 233                 }
 234                 mtp->mt_free += mtp->mt_zonefree;
 235         }
 236
 237         free(buffer);
 238
 239         return (0);
 240 }
 241
 242 static int
 243 kread(kvm_t *kvm, void *kvm_pointer, void *address, size_t size,
 244     size_t offset)
 245 {
 246         ssize_t ret;
 247
 248         ret = kvm_read(kvm, (unsigned long)kvm_pointer + offset, address,
 249             size);
 250         if (ret < 0)
 251                 return (MEMSTAT_ERROR_KVM);
 252         if ((size_t)ret != size)
 253                 return (MEMSTAT_ERROR_KVM_SHORTREAD);
 254         return (0);
 255 }
 256
 257 static int
 258 kread_string(kvm_t *kvm, const void *kvm_pointer, char *buffer, int buflen)
 259 {
 260         ssize_t ret;
 261         int i;
 262
 263         for (i = 0; i < buflen; i++) {
 264                 ret = kvm_read(kvm, (unsigned long)kvm_pointer + i,
 265                     &(buffer[i]), sizeof(char));
 266                 if (ret < 0)
 267                         return (MEMSTAT_ERROR_KVM);
 268                 if ((size_t)ret != sizeof(char))
 269                         return (MEMSTAT_ERROR_KVM_SHORTREAD);
 270                 if (buffer[i] == '\0')
 271                         return (0);
 272         }
 273         /* Truncate. */
 274         buffer[i-1] = '\0';
 275         return (0);
 276 }
 277
 278 static int
 279 kread_symbol(kvm_t *kvm, int index, void *address, size_t size,
 280     size_t offset)
 281 {
 282         ssize_t ret;
 283
 284         ret = kvm_read(kvm, namelist[index].n_value + offset, address, size);
 285         if (ret < 0)
 286                 return (MEMSTAT_ERROR_KVM);
 287         if ((size_t)ret != size)
 288                 return (MEMSTAT_ERROR_KVM_SHORTREAD);
 289         return (0);
 290 }
 291
 292 /*
 293  * memstat_kvm_uma() is similar to memstat_sysctl_uma(), only it extracts
 294  * UMA(9) statistics from a kernel core/memory file.
 295  */
 296 int
 297 memstat_kvm_uma(struct memory_type_list *list, void *kvm_handle)
 298 {
 299         LIST_HEAD(, uma_keg) uma_kegs;
 300         struct memory_type *mtp;
 301         struct uma_bucket *ubp, ub;
 302         struct uma_cache *ucp, *ucp_array;
 303         struct uma_zone *uzp, uz;
 304         struct uma_keg *kzp, kz;
 305         int hint_dontsearch, i, mp_maxid, ret;
 306         char name[MEMTYPE_MAXNAME];
 307         cpuset_t all_cpus;
 308         long cpusetsize;
 309         kvm_t *kvm;
 310
 311         kvm = (kvm_t *)kvm_handle;
 312         hint_dontsearch = LIST_EMPTY(&list->mtl_list);
 313         if (kvm_nlist(kvm, namelist) != 0) {
 314                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_KVM;
 315                 return (-1);
 316         }
 317         if (namelist[X_UMA_KEGS].n_type == 0 ||
 318             namelist[X_UMA_KEGS].n_value == 0) {
 319                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_KVM_NOSYMBOL;
 320                 return (-1);
 321         }
 322         ret = kread_symbol(kvm, X_MP_MAXID, &mp_maxid, sizeof(mp_maxid), 0);
 323         if (ret != 0) {
 324                 list->mtl_error = ret;
 325                 return (-1);
 326         }
 327         ret = kread_symbol(kvm, X_UMA_KEGS, &uma_kegs, sizeof(uma_kegs), 0);
 328         if (ret != 0) {
 329                 list->mtl_error = ret;
 330                 return (-1);
 331         }
 332         cpusetsize = sysconf(_SC_CPUSET_SIZE);
 333         if (cpusetsize == -1 || (u_long)cpusetsize > sizeof(cpuset_t)) {
 334                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_KVM_NOSYMBOL;
 335                 return (-1);
 336         }
 337         CPU_ZERO(&all_cpus);
 338         ret = kread_symbol(kvm, X_ALL_CPUS, &all_cpus, cpusetsize, 0);
 339         if (ret != 0) {
 340                 list->mtl_error = ret;
 341                 return (-1);
 342         }
 343         ucp_array = malloc(sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
 344         if (ucp_array == NULL) {
 345                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_NOMEMORY;
 346                 return (-1);
 347         }
 348         for (kzp = LIST_FIRST(&uma_kegs); kzp != NULL; kzp =
 349             LIST_NEXT(&kz, uk_link)) {
 350                 ret = kread(kvm, kzp, &kz, sizeof(kz), 0);
 351                 if (ret != 0) {
 352                         free(ucp_array);
 353                         _memstat_mtl_empty(list);
 354                         list->mtl_error = ret;
 355                         return (-1);
 356                 }
 357                 for (uzp = LIST_FIRST(&kz.uk_zones); uzp != NULL; uzp =
 358                     LIST_NEXT(&uz, uz_link)) {
 359                         ret = kread(kvm, uzp, &uz, sizeof(uz), 0);
 360                         if (ret != 0) {
 361                                 free(ucp_array);
 362                                 _memstat_mtl_empty(list);
 363                                 list->mtl_error = ret;
 364                                 return (-1);
 365                         }
 366                         ret = kread(kvm, uzp, ucp_array,
 367                             sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1),
 368                             offsetof(struct uma_zone, uz_cpu[0]));
 369                         if (ret != 0) {
 370                                 free(ucp_array);
 371                                 _memstat_mtl_empty(list);
 372                                 list->mtl_error = ret;
 373                                 return (-1);
 374                         }
 375                         ret = kread_string(kvm, uz.uz_name, name,
 376                             MEMTYPE_MAXNAME);
 377                         if (ret != 0) {
 378                                 free(ucp_array);
 379                                 _memstat_mtl_empty(list);
 380                                 list->mtl_error = ret;
 381                                 return (-1);
 382                         }
 383                         if (hint_dontsearch == 0) {
 384                                 mtp = memstat_mtl_find(list, ALLOCATOR_UMA,
 385                                     name);
 386                         } else
 387                                 mtp = NULL;
 388                         if (mtp == NULL)
 389                                 mtp = _memstat_mt_allocate(list, ALLOCATOR_UMA,
 390                                     name, mp_maxid + 1);
 391                         if (mtp == NULL) {
 392                                 free(ucp_array);
 393                                 _memstat_mtl_empty(list);
 394                                 list->mtl_error = MEMSTAT_ERROR_NOMEMORY;
 395                                 return (-1);
 396                         }
 397                         /*
 398                          * Reset the statistics on a current node.
 399                          */
 400                         _memstat_mt_reset_stats(mtp, mp_maxid + 1);
 401                         mtp->mt_numallocs = uz.uz_allocs;
 402                         mtp->mt_numfrees = uz.uz_frees;
 403                         mtp->mt_failures = uz.uz_fails;
 404                         mtp->mt_sleeps = uz.uz_sleeps;
 405                         if (kz.uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
 406                                 goto skip_percpu;
 407                         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++) {
 408                                 if (!CPU_ISSET(i, &all_cpus))
 409                                         continue;
 410                                 ucp = &ucp_array[i];
 411                                 mtp->mt_numallocs += ucp->uc_allocs;
 412                                 mtp->mt_numfrees += ucp->uc_frees;
 413
 414                                 if (ucp->uc_allocbucket != NULL) {
 415                                         ret = kread(kvm, ucp->uc_allocbucket,
 416                                             &ub, sizeof(ub), 0);
 417                                         if (ret != 0) {
 418                                                 free(ucp_array);
 419                                                 _memstat_mtl_empty(list);
 420                                                 list->mtl_error = ret;
 421                                                 return (-1);
 422                                         }
 423                                         mtp->mt_free += ub.ub_cnt;
 424                                 }
 425                                 if (ucp->uc_freebucket != NULL) {
 426                                         ret = kread(kvm, ucp->uc_freebucket,
 427                                             &ub, sizeof(ub), 0);
 428                                         if (ret != 0) {
 429                                                 free(ucp_array);
 430                                                 _memstat_mtl_empty(list);
 431                                                 list->mtl_error = ret;
 432                                                 return (-1);
 433                                         }
 434                                         mtp->mt_free += ub.ub_cnt;
 435                                 }
 436                         }
 437 skip_percpu:
 438                         mtp->mt_size = kz.uk_size;
 439                         mtp->mt_rsize = kz.uk_rsize;
 440                         mtp->mt_memalloced = mtp->mt_numallocs * mtp->mt_size;
 441                         mtp->mt_memfreed = mtp->mt_numfrees * mtp->mt_size;
 442                         mtp->mt_bytes = mtp->mt_memalloced - mtp->mt_memfreed;
 443                         if (kz.uk_ppera > 1)
 444                                 mtp->mt_countlimit = kz.uk_maxpages /
 445                                     kz.uk_ipers;
 446                         else
 447                                 mtp->mt_countlimit = kz.uk_maxpages *
 448                                     kz.uk_ipers;
 449                         mtp->mt_byteslimit = mtp->mt_countlimit * mtp->mt_size;
 450                         mtp->mt_count = mtp->mt_numallocs - mtp->mt_numfrees;
 451                         for (ubp = LIST_FIRST(&uz.uz_buckets); ubp !=
 452                             NULL; ubp = LIST_NEXT(&ub, ub_link)) {
 453                                 ret = kread(kvm, ubp, &ub, sizeof(ub), 0);
 454                                 mtp->mt_zonefree += ub.ub_cnt;
 455                         }
 456                         if (!((kz.uk_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
 457                             LIST_FIRST(&kz.uk_zones) != uzp)) {
 458                                 mtp->mt_kegfree = kz.uk_free;
 459                                 mtp->mt_free += mtp->mt_kegfree;
 460                         }
 461                         mtp->mt_free += mtp->mt_zonefree;
 462                 }
 463         }
 464         free(ucp_array);
 465         return (0);
 466 }