sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2005-2006 Robert N. M. Watson
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  17  *    without specific prior written permission.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  *      @(#)kern_malloc.c       8.3 (Berkeley) 1/4/94
  32  */
  33
  34 /*
  35  * Kernel malloc(9) implementation -- general purpose kernel memory allocator
  36  * based on memory types.  Back end is implemented using the UMA(9) zone
  37  * allocator.  A set of fixed-size buckets are used for smaller allocations,
  38  * and a special UMA allocation interface is used for larger allocations.
  39  * Callers declare memory types, and statistics are maintained independently
  40  * for each memory type.  Statistics are maintained per-CPU for performance
  41  * reasons.  See malloc(9) and comments in malloc.h for a detailed
  42  * description.
  43  */
  44
  45 #include <sys/cdefs.h>
  46 __FBSDID("$FreeBSD$");
  47
  48 #include "opt_ddb.h"
  49 #include "opt_vm.h"
  50
  51 #include <sys/param.h>
  52 #include <sys/systm.h>
  53 #include <sys/kdb.h>
  54 #include <sys/kernel.h>
  55 #include <sys/lock.h>
  56 #include <sys/malloc.h>
  57 #include <sys/mbuf.h>
  58 #include <sys/mutex.h>
  59 #include <sys/vmmeter.h>
  60 #include <sys/proc.h>
  61 #include <sys/sbuf.h>
  62 #include <sys/sysctl.h>
  63 #include <sys/time.h>
  64
  65 #include <vm/vm.h>
  66 #include <vm/pmap.h>
  67 #include <vm/vm_param.h>
  68 #include <vm/vm_kern.h>
  69 #include <vm/vm_extern.h>
  70 #include <vm/vm_map.h>
  71 #include <vm/vm_page.h>
  72 #include <vm/uma.h>
  73 #include <vm/uma_int.h>
  74 #include <vm/uma_dbg.h>
  75
  76 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  77 #include <vm/memguard.h>
  78 #endif
  79 #ifdef DEBUG_REDZONE
  80 #include <vm/redzone.h>
  81 #endif
  82
  83 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  84 #include <machine/cpu.h>
  85 #endif
  86
  87 #include <ddb/ddb.h>
  88
  89 /*
  90  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
  91  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
  92  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
  93  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
  94  */
  95 #ifndef REALLOC_FRACTION
  96 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
  97 #endif
  98
  99 /*
 100  * Centrally define some common malloc types.
 101  */
 102 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 103 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 104 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 105
 106 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
 107 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
 108
 109 static void kmeminit(void *);
 110 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL);
 111
 112 static MALLOC_DEFINE(M_FREE, "free", "should be on free list");
 113
 114 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 115 static vm_offset_t kmembase;
 116 static vm_offset_t kmemlimit;
 117 static int kmemcount;
 118
 119 #define KMEM_ZSHIFT     4
 120 #define KMEM_ZBASE      16
 121 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 122
 123 #define KMEM_ZMAX       PAGE_SIZE
 124 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 125 static u_int8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 126
 127 /*
 128  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 129  * of various sizes.
 130  *
 131  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 132  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 133  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 134  */
 135 struct {
 136         int kz_size;
 137         char *kz_name;
 138         uma_zone_t kz_zone;
 139 } kmemzones[] = {
 140         {16, "16", NULL},
 141         {32, "32", NULL},
 142         {64, "64", NULL},
 143         {128, "128", NULL},
 144         {256, "256", NULL},
 145         {512, "512", NULL},
 146         {1024, "1024", NULL},
 147         {2048, "2048", NULL},
 148         {4096, "4096", NULL},
 149 #if PAGE_SIZE > 4096
 150         {8192, "8192", NULL},
 151 #if PAGE_SIZE > 8192
 152         {16384, "16384", NULL},
 153 #if PAGE_SIZE > 16384
 154         {32768, "32768", NULL},
 155 #if PAGE_SIZE > 32768
 156         {65536, "65536", NULL},
 157 #if PAGE_SIZE > 65536
 158 #error  "Unsupported PAGE_SIZE"
 159 #endif  /* 65536 */
 160 #endif  /* 32768 */
 161 #endif  /* 16384 */
 162 #endif  /* 8192 */
 163 #endif  /* 4096 */
 164         {0, NULL},
 165 };
 166
 167 /*
 168  * Zone to allocate malloc type descriptions from.  For ABI reasons, memory
 169  * types are described by a data structure passed by the declaring code, but
 170  * the malloc(9) implementation has its own data structure describing the
 171  * type and statistics.  This permits the malloc(9)-internal data structures
 172  * to be modified without breaking binary-compiled kernel modules that
 173  * declare malloc types.
 174  */
 175 static uma_zone_t mt_zone;
 176
 177 u_int vm_kmem_size;
 178 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size, 0,
 179     "Size of kernel memory");
 180
 181 u_int vm_kmem_size_min;
 182 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_min, 0,
 183     "Minimum size of kernel memory");
 184
 185 u_int vm_kmem_size_max;
 186 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_max, 0,
 187     "Maximum size of kernel memory");
 188
 189 u_int vm_kmem_size_scale;
 190 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_scale, 0,
 191     "Scale factor for kernel memory size");
 192
 193 /*
 194  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 195  */
 196 struct mtx malloc_mtx;
 197
 198 #ifdef MALLOC_PROFILE
 199 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 200
 201 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 202 #endif
 203
 204 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 205
 206 /*
 207  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 208  */
 209 static time_t t_malloc_fail;
 210
 211 /*
 212  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 213  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 214  */
 215 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 216 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD, 0,
 217     "Kernel malloc debugging options");
 218
 219 static int malloc_failure_rate;
 220 static int malloc_nowait_count;
 221 static int malloc_failure_count;
 222 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RW,
 223     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 224 TUNABLE_INT("debug.malloc.failure_rate", &malloc_failure_rate);
 225 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 226     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 227 #endif
 228
 229 int
 230 malloc_last_fail(void)
 231 {
 232
 233         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 234 }
 235
 236 /*
 237  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 238  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 239  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 240  * statistics.
 241  */
 242 static void
 243 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 244     int zindx)
 245 {
 246         struct malloc_type_internal *mtip;
 247         struct malloc_type_stats *mtsp;
 248
 249         critical_enter();
 250         mtip = mtp->ks_handle;
 251         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 252         if (size > 0) {
 253                 mtsp->mts_memalloced += size;
 254                 mtsp->mts_numallocs++;
 255         }
 256         if (zindx != -1)
 257                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 258         critical_exit();
 259 }
 260
 261 void
 262 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 263 {
 264
 265         if (size > 0)
 266                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 271  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 272  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 273  * statistics.
 274  */
 275 void
 276 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 277 {
 278         struct malloc_type_internal *mtip;
 279         struct malloc_type_stats *mtsp;
 280
 281         critical_enter();
 282         mtip = mtp->ks_handle;
 283         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 284         mtsp->mts_memfreed += size;
 285         mtsp->mts_numfrees++;
 286         critical_exit();
 287 }
 288
 289 /*
 290  *      malloc:
 291  *
 292  *      Allocate a block of memory.
 293  *
 294  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 295  *      the allocation fails.
 296  */
 297 void *
 298 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 299 {
 300         int indx;
 301         caddr_t va;
 302         uma_zone_t zone;
 303         uma_keg_t keg;
 304 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(DEBUG_REDZONE)
 305         unsigned long osize = size;
 306 #endif
 307
 308 #ifdef INVARIANTS
 309         /*
 310          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 311          */
 312         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 313         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 314                 static  struct timeval lasterr;
 315                 static  int curerr, once;
 316                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 317                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 318                         kdb_backtrace();
 319                         flags |= M_WAITOK;
 320                         once++;
 321                 }
 322         }
 323 #endif
 324 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 325         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 326                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 327                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 328                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 329                         t_malloc_fail = time_uptime;
 330                         return (NULL);
 331                 }
 332         }
 333 #endif
 334         if (flags & M_WAITOK)
 335                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 336                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 337
 338 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 339         if (memguard_cmp(mtp))
 340                 return memguard_alloc(size, flags);
 341 #endif
 342
 343 #ifdef DEBUG_REDZONE
 344         size = redzone_size_ntor(size);
 345 #endif
 346
 347         if (size <= KMEM_ZMAX) {
 348                 if (size & KMEM_ZMASK)
 349                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 350                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 351                 zone = kmemzones[indx].kz_zone;
 352                 keg = zone->uz_keg;
 353 #ifdef MALLOC_PROFILE
 354                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 355 #endif
 356                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 357                 if (va != NULL)
 358                         size = keg->uk_size;
 359                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 360         } else {
 361                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 362                 zone = NULL;
 363                 keg = NULL;
 364                 va = uma_large_malloc(size, flags);
 365                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 366         }
 367         if (flags & M_WAITOK)
 368                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 369         else if (va == NULL)
 370                 t_malloc_fail = time_uptime;
 371 #ifdef DIAGNOSTIC
 372         if (va != NULL && !(flags & M_ZERO)) {
 373                 memset(va, 0x70, osize);
 374         }
 375 #endif
 376 #ifdef DEBUG_REDZONE
 377         if (va != NULL)
 378                 va = redzone_setup(va, osize);
 379 #endif
 380         return ((void *) va);
 381 }
 382
 383 /*
 384  *      free:
 385  *
 386  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 387  *
 388  *      This routine may not block.
 389  */
 390 void
 391 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 392 {
 393         uma_slab_t slab;
 394         u_long size;
 395
 396         /* free(NULL, ...) does nothing */
 397         if (addr == NULL)
 398                 return;
 399
 400 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 401         if (memguard_cmp(mtp)) {
 402                 memguard_free(addr);
 403                 return;
 404         }
 405 #endif
 406
 407 #ifdef DEBUG_REDZONE
 408         redzone_check(addr);
 409         addr = redzone_addr_ntor(addr);
 410 #endif
 411
 412         size = 0;
 413
 414         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 415
 416         if (slab == NULL)
 417                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 418                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 419
 420
 421         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 422 #ifdef INVARIANTS
 423                 struct malloc_type **mtpp = addr;
 424 #endif
 425                 size = slab->us_keg->uk_size;
 426 #ifdef INVARIANTS
 427                 /*
 428                  * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 429                  * this memory here.  This way we know who is most likely to
 430                  * have stepped on it later.
 431                  *
 432                  * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 433                  * 64 bit machines
 434                  */
 435                 mtpp = (struct malloc_type **)
 436                     ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 437                 mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 438                     sizeof(struct malloc_type *);
 439                 *mtpp = mtp;
 440 #endif
 441                 uma_zfree_arg(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones), addr, slab);
 442         } else {
 443                 size = slab->us_size;
 444                 uma_large_free(slab);
 445         }
 446         malloc_type_freed(mtp, size);
 447 }
 448
 449 /*
 450  *      realloc: change the size of a memory block
 451  */
 452 void *
 453 realloc(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 454 {
 455         uma_slab_t slab;
 456         unsigned long alloc;
 457         void *newaddr;
 458
 459         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 460         if (addr == NULL)
 461                 return (malloc(size, mtp, flags));
 462
 463         /*
 464          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 465          * per-CPU stats.
 466          */
 467
 468 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 469 if (memguard_cmp(mtp)) {
 470         slab = NULL;
 471         alloc = size;
 472 } else {
 473 #endif
 474
 475 #ifdef DEBUG_REDZONE
 476         slab = NULL;
 477         alloc = redzone_get_size(addr);
 478 #else
 479         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & ~(UMA_SLAB_MASK));
 480
 481         /* Sanity check */
 482         KASSERT(slab != NULL,
 483             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 484
 485         /* Get the size of the original block */
 486         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 487                 alloc = slab->us_keg->uk_size;
 488         else
 489                 alloc = slab->us_size;
 490
 491         /* Reuse the original block if appropriate */
 492         if (size <= alloc
 493             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 494                 return (addr);
 495 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 496
 497 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 498 }
 499 #endif
 500
 501         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 502         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 503                 return (NULL);
 504
 505         /* Copy over original contents */
 506         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 507         free(addr, mtp);
 508         return (newaddr);
 509 }
 510
 511 /*
 512  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 513  */
 514 void *
 515 reallocf(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 516 {
 517         void *mem;
 518
 519         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 520                 free(addr, mtp);
 521         return (mem);
 522 }
 523
 524 /*
 525  * Initialize the kernel memory allocator
 526  */
 527 /* ARGSUSED*/
 528 static void
 529 kmeminit(void *dummy)
 530 {
 531         u_int8_t indx;
 532         u_long mem_size;
 533         int i;
 534
 535         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
 536
 537         /*
 538          * Try to auto-tune the kernel memory size, so that it is
 539          * more applicable for a wider range of machine sizes.
 540          * On an X86, a VM_KMEM_SIZE_SCALE value of 4 is good, while
 541          * a VM_KMEM_SIZE of 12MB is a fair compromise.  The
 542          * VM_KMEM_SIZE_MAX is dependent on the maximum KVA space
 543          * available, and on an X86 with a total KVA space of 256MB,
 544          * try to keep VM_KMEM_SIZE_MAX at 80MB or below.
 545          *
 546          * Note that the kmem_map is also used by the zone allocator,
 547          * so make sure that there is enough space.
 548          */
 549         vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE + nmbclusters * PAGE_SIZE;
 550         mem_size = cnt.v_page_count;
 551
 552 #if defined(VM_KMEM_SIZE_SCALE)
 553         vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
 554 #endif
 555         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_scale", &vm_kmem_size_scale);
 556         if (vm_kmem_size_scale > 0 &&
 557             (mem_size / vm_kmem_size_scale) > (vm_kmem_size / PAGE_SIZE))
 558                 vm_kmem_size = (mem_size / vm_kmem_size_scale) * PAGE_SIZE;
 559
 560 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MIN)
 561         vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
 562 #endif
 563         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_min", &vm_kmem_size_min);
 564         if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min) {
 565                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
 566         }
 567
 568 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MAX)
 569         vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
 570 #endif
 571         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_max", &vm_kmem_size_max);
 572         if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
 573                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
 574
 575         /* Allow final override from the kernel environment */
 576 #ifndef BURN_BRIDGES
 577         if (TUNABLE_INT_FETCH("kern.vm.kmem.size", &vm_kmem_size) != 0)
 578                 printf("kern.vm.kmem.size is now called vm.kmem_size!\n");
 579 #endif
 580         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size", &vm_kmem_size);
 581
 582         /*
 583          * Limit kmem virtual size to twice the physical memory.
 584          * This allows for kmem map sparseness, but limits the size
 585          * to something sane. Be careful to not overflow the 32bit
 586          * ints while doing the check.
 587          */
 588         if (((vm_kmem_size / 2) / PAGE_SIZE) > cnt.v_page_count)
 589                 vm_kmem_size = 2 * cnt.v_page_count * PAGE_SIZE;
 590
 591         /*
 592          * Tune settings based on the kernel map's size at this time.
 593          */
 594         init_param3(vm_kmem_size / PAGE_SIZE);
 595
 596         kmem_map = kmem_suballoc(kernel_map, &kmembase, &kmemlimit,
 597             vm_kmem_size);
 598         kmem_map->system_map = 1;
 599
 600 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 601         /*
 602          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
 603          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
 604          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
 605          */
 606         vm_memguard_divisor = 10;
 607         TUNABLE_INT_FETCH("vm.memguard.divisor", &vm_memguard_divisor);
 608
 609         /* Pick a conservative value if provided value sucks. */
 610         if ((vm_memguard_divisor <= 0) ||
 611             ((vm_kmem_size / vm_memguard_divisor) == 0))
 612                 vm_memguard_divisor = 10;
 613         memguard_init(kmem_map, vm_kmem_size / vm_memguard_divisor);
 614 #endif
 615
 616         uma_startup2();
 617
 618         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
 619 #ifdef INVARIANTS
 620             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 621 #else
 622             NULL, NULL, NULL, NULL,
 623 #endif
 624             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 625         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
 626                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
 627                 char *name = kmemzones[indx].kz_name;
 628
 629                 kmemzones[indx].kz_zone = uma_zcreate(name, size,
 630 #ifdef INVARIANTS
 631                     mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 632 #else
 633                     NULL, NULL, NULL, NULL,
 634 #endif
 635                     UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 636
 637                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
 638                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
 639
 640         }
 641 }
 642
 643 void
 644 malloc_init(void *data)
 645 {
 646         struct malloc_type_internal *mtip;
 647         struct malloc_type *mtp;
 648
 649         KASSERT(cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
 650
 651         mtp = data;
 652         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 653         mtp->ks_handle = mtip;
 654
 655         mtx_lock(&malloc_mtx);
 656         mtp->ks_next = kmemstatistics;
 657         kmemstatistics = mtp;
 658         kmemcount++;
 659         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 660 }
 661
 662 void
 663 malloc_uninit(void *data)
 664 {
 665         struct malloc_type_internal *mtip;
 666         struct malloc_type_stats *mtsp;
 667         struct malloc_type *mtp, *temp;
 668         uma_slab_t slab;
 669         long temp_allocs, temp_bytes;
 670         int i;
 671
 672         mtp = data;
 673         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
 674         mtx_lock(&malloc_mtx);
 675         mtip = mtp->ks_handle;
 676         mtp->ks_handle = NULL;
 677         if (mtp != kmemstatistics) {
 678                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
 679                     temp = temp->ks_next) {
 680                         if (temp->ks_next == mtp)
 681                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
 682                 }
 683         } else
 684                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
 685         kmemcount--;
 686         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 687
 688         /*
 689          * Look for memory leaks.
 690          */
 691         temp_allocs = temp_bytes = 0;
 692         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 693                 mtsp = &mtip->mti_stats[i];
 694                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
 695                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
 696                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
 697                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
 698         }
 699         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
 700                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
 701                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
 702                     temp_allocs, temp_bytes);
 703         }
 704
 705         slab = vtoslab((vm_offset_t) mtip & (~UMA_SLAB_MASK));
 706         uma_zfree_arg(mt_zone, mtip, slab);
 707 }
 708
 709 struct malloc_type *
 710 malloc_desc2type(const char *desc)
 711 {
 712         struct malloc_type *mtp;
 713
 714         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 715         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 716                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
 717                         return (mtp);
 718         }
 719         return (NULL);
 720 }
 721
 722 static int
 723 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 724 {
 725         struct malloc_type_stream_header mtsh;
 726         struct malloc_type_internal *mtip;
 727         struct malloc_type_header mth;
 728         struct malloc_type *mtp;
 729         int buflen, count, error, i;
 730         struct sbuf sbuf;
 731         char *buffer;
 732
 733         mtx_lock(&malloc_mtx);
 734 restart:
 735         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 736         count = kmemcount;
 737         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 738         buflen = sizeof(mtsh) + count * (sizeof(mth) +
 739             sizeof(struct malloc_type_stats) * MAXCPU) + 1;
 740         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
 741         mtx_lock(&malloc_mtx);
 742         if (count < kmemcount) {
 743                 free(buffer, M_TEMP);
 744                 goto restart;
 745         }
 746
 747         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
 748
 749         /*
 750          * Insert stream header.
 751          */
 752         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
 753         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
 754         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
 755         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
 756         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh)) < 0) {
 757                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 758                 error = ENOMEM;
 759                 goto out;
 760         }
 761
 762         /*
 763          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
 764          */
 765         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 766                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 767
 768                 /*
 769                  * Insert type header.
 770                  */
 771                 bzero(&mth, sizeof(mth));
 772                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
 773                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth)) < 0) {
 774                         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 775                         error = ENOMEM;
 776                         goto out;
 777                 }
 778
 779                 /*
 780                  * Insert type statistics for each CPU.
 781                  */
 782                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 783                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtip->mti_stats[i],
 784                             sizeof(mtip->mti_stats[i])) < 0) {
 785                                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 786                                 error = ENOMEM;
 787                                 goto out;
 788                         }
 789                 }
 790         }
 791         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 792         sbuf_finish(&sbuf);
 793         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 794 out:
 795         sbuf_delete(&sbuf);
 796         free(buffer, M_TEMP);
 797         return (error);
 798 }
 799
 800 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
 801     0, 0, sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
 802     "Return malloc types");
 803
 804 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
 805     "Count of kernel malloc types");
 806
 807 #ifdef DDB
 808 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
 809 {
 810         struct malloc_type_internal *mtip;
 811         struct malloc_type *mtp;
 812         u_int64_t allocs, frees;
 813         u_int64_t alloced, freed;
 814         int i;
 815
 816         db_printf("%18s %12s  %12s %12s\n", "Type", "InUse", "MemUse",
 817             "Requests");
 818         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 819                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 820                 allocs = 0;
 821                 frees = 0;
 822                 alloced = 0;
 823                 freed = 0;
 824                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 825                         allocs += mtip->mti_stats[i].mts_numallocs;
 826                         frees += mtip->mti_stats[i].mts_numfrees;
 827                         alloced += mtip->mti_stats[i].mts_memalloced;
 828                         freed += mtip->mti_stats[i].mts_memfreed;
 829                 }
 830                 db_printf("%18s %12ju %12juK %12ju\n",
 831                     mtp->ks_shortdesc, allocs - frees,
 832                     (alloced - freed + 1023) / 1024, allocs);
 833         }
 834 }
 835 #endif
 836
 837 #ifdef MALLOC_PROFILE
 838
 839 static int
 840 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 841 {
 842         int linesize = 64;
 843         struct sbuf sbuf;
 844         uint64_t count;
 845         uint64_t waste;
 846         uint64_t mem;
 847         int bufsize;
 848         int error;
 849         char *buf;
 850         int rsize;
 851         int size;
 852         int i;
 853
 854         bufsize = linesize * (KMEM_ZSIZE + 1);
 855         bufsize += 128;         /* For the stats line */
 856         bufsize += 128;         /* For the banner line */
 857         waste = 0;
 858         mem = 0;
 859
 860         buf = malloc(bufsize, M_TEMP, M_WAITOK|M_ZERO);
 861         sbuf_new(&sbuf, buf, bufsize, SBUF_FIXEDLEN);
 862         sbuf_printf(&sbuf,
 863             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
 864         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
 865                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
 866                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
 867                 count = (long long unsigned)krequests[i];
 868
 869                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
 870                     (unsigned long long)count, rsize);
 871
 872                 if ((rsize * count) > (size * count))
 873                         waste += (rsize * count) - (size * count);
 874                 mem += (rsize * count);
 875         }
 876         sbuf_printf(&sbuf,
 877             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
 878             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
 879         sbuf_finish(&sbuf);
 880
 881         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 882
 883         sbuf_delete(&sbuf);
 884         free(buf, M_TEMP);
 885         return (error);
 886 }
 887
 888 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 889     NULL, 0, sysctl_kern_mprof, "A", "Malloc Profiling");
 890 #endif /* MALLOC_PROFILE */