sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.
   6  * Copyright (c) 2005-2009 Robert N. M. Watson
   7  * Copyright (c) 2008 Otto Moerbeek <otto@drijf.net> (mallocarray)
   8  * All rights reserved.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *      @(#)kern_malloc.c       8.3 (Berkeley) 1/4/94
  35  */
  36
  37 /*
  38  * Kernel malloc(9) implementation -- general purpose kernel memory allocator
  39  * based on memory types.  Back end is implemented using the UMA(9) zone
  40  * allocator.  A set of fixed-size buckets are used for smaller allocations,
  41  * and a special UMA allocation interface is used for larger allocations.
  42  * Callers declare memory types, and statistics are maintained independently
  43  * for each memory type.  Statistics are maintained per-CPU for performance
  44  * reasons.  See malloc(9) and comments in malloc.h for a detailed
  45  * description.
  46  */
  47
  48 #include <sys/cdefs.h>
  49 __FBSDID("$FreeBSD$");
  50
  51 #include "opt_ddb.h"
  52 #include "opt_vm.h"
  53
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/kdb.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/mutex.h>
  61 #include <sys/vmmeter.h>
  62 #include <sys/proc.h>
  63 #include <sys/queue.h>
  64 #include <sys/sbuf.h>
  65 #include <sys/smp.h>
  66 #include <sys/sysctl.h>
  67 #include <sys/time.h>
  68 #include <sys/vmem.h>
  69 #ifdef EPOCH_TRACE
  70 #include <sys/epoch.h>
  71 #endif
  72
  73 #include <vm/vm.h>
  74 #include <vm/pmap.h>
  75 #include <vm/vm_domainset.h>
  76 #include <vm/vm_pageout.h>
  77 #include <vm/vm_param.h>
  78 #include <vm/vm_kern.h>
  79 #include <vm/vm_extern.h>
  80 #include <vm/vm_map.h>
  81 #include <vm/vm_page.h>
  82 #include <vm/vm_phys.h>
  83 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  84 #include <vm/uma.h>
  85 #include <vm/uma_int.h>
  86 #include <vm/uma_dbg.h>
  87
  88 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  89 #include <vm/memguard.h>
  90 #endif
  91 #ifdef DEBUG_REDZONE
  92 #include <vm/redzone.h>
  93 #endif
  94
  95 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  96 #include <machine/cpu.h>
  97 #endif
  98
  99 #include <ddb/ddb.h>
 100
 101 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 102 #include <sys/dtrace_bsd.h>
 103
 104 bool    __read_frequently                       dtrace_malloc_enabled;
 105 dtrace_malloc_probe_func_t __read_mostly        dtrace_malloc_probe;
 106 #endif
 107
 108 #if defined(INVARIANTS) || defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) ||             \
 109     defined(DEBUG_MEMGUARD) || defined(DEBUG_REDZONE)
 110 #define MALLOC_DEBUG    1
 111 #endif
 112
 113 #ifdef DEBUG_REDZONE
 114 #define DEBUG_REDZONE_ARG_DEF   , unsigned long osize
 115 #define DEBUG_REDZONE_ARG       , osize
 116 #else
 117 #define DEBUG_REDZONE_ARG_DEF
 118 #define DEBUG_REDZONE_ARG
 119 #endif
 120
 121 /*
 122  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
 123  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
 124  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
 125  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
 126  */
 127 #ifndef REALLOC_FRACTION
 128 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
 129 #endif
 130
 131 /*
 132  * Centrally define some common malloc types.
 133  */
 134 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 135 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 136 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 137
 138 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 139 static int kmemcount;
 140
 141 #define KMEM_ZSHIFT     4
 142 #define KMEM_ZBASE      16
 143 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 144
 145 #define KMEM_ZMAX       65536
 146 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 147 static uint8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 148
 149 #ifndef MALLOC_DEBUG_MAXZONES
 150 #define MALLOC_DEBUG_MAXZONES   1
 151 #endif
 152 static int numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 153
 154 /*
 155  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 156  * of various sizes.
 157  *
 158  * Warning: the layout of the struct is duplicated in libmemstat for KVM support.
 159  *
 160  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 161  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 162  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 163  */
 164 struct {
 165         int kz_size;
 166         const char *kz_name;
 167         uma_zone_t kz_zone[MALLOC_DEBUG_MAXZONES];
 168 } kmemzones[] = {
 169         {16, "malloc-16", },
 170         {32, "malloc-32", },
 171         {64, "malloc-64", },
 172         {128, "malloc-128", },
 173         {256, "malloc-256", },
 174         {384, "malloc-384", },
 175         {512, "malloc-512", },
 176         {1024, "malloc-1024", },
 177         {2048, "malloc-2048", },
 178         {4096, "malloc-4096", },
 179         {8192, "malloc-8192", },
 180         {16384, "malloc-16384", },
 181         {32768, "malloc-32768", },
 182         {65536, "malloc-65536", },
 183         {0, NULL},
 184 };
 185
 186 u_long vm_kmem_size;
 187 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size, 0,
 188     "Size of kernel memory");
 189
 190 static u_long kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
 191 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_zmax, CTLFLAG_RDTUN, &kmem_zmax, 0,
 192     "Maximum allocation size that malloc(9) would use UMA as backend");
 193
 194 static u_long vm_kmem_size_min;
 195 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_min, 0,
 196     "Minimum size of kernel memory");
 197
 198 static u_long vm_kmem_size_max;
 199 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_max, 0,
 200     "Maximum size of kernel memory");
 201
 202 static u_int vm_kmem_size_scale;
 203 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_scale, 0,
 204     "Scale factor for kernel memory size");
 205
 206 static int sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 207 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_size,
 208     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 209     sysctl_kmem_map_size, "LU", "Current kmem allocation size");
 210
 211 static int sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 212 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_free,
 213     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 214     sysctl_kmem_map_free, "LU", "Free space in kmem");
 215
 216 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 217     "Malloc information");
 218
 219 static u_int vm_malloc_zone_count = nitems(kmemzones);
 220 SYSCTL_UINT(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_count,
 221     CTLFLAG_RD, &vm_malloc_zone_count, 0,
 222     "Number of malloc zones");
 223
 224 static int sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 225 SYSCTL_PROC(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_sizes,
 226     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 227     sysctl_vm_malloc_zone_sizes, "S", "Zone sizes used by malloc");
 228
 229 /*
 230  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 231  */
 232 struct mtx malloc_mtx;
 233
 234 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 235
 236 #if defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) || (MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1)
 237 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 238     "Kernel malloc debugging options");
 239 #endif
 240
 241 /*
 242  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 243  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 244  */
 245 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 246 static int malloc_failure_rate;
 247 static int malloc_nowait_count;
 248 static int malloc_failure_count;
 249 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RWTUN,
 250     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 251 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 252     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 253 #endif
 254
 255 static int
 256 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 257 {
 258         u_long size;
 259
 260         size = uma_size();
 261         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 262 }
 263
 264 static int
 265 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 266 {
 267         u_long size, limit;
 268
 269         /* The sysctl is unsigned, implement as a saturation value. */
 270         size = uma_size();
 271         limit = uma_limit();
 272         if (size > limit)
 273                 size = 0;
 274         else
 275                 size = limit - size;
 276         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 277 }
 278
 279 static int
 280 sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 281 {
 282         int sizes[nitems(kmemzones)];
 283         int i;
 284
 285         for (i = 0; i < nitems(kmemzones); i++) {
 286                 sizes[i] = kmemzones[i].kz_size;
 287         }
 288
 289         return (SYSCTL_OUT(req, &sizes, sizeof(sizes)));
 290 }
 291
 292 /*
 293  * malloc(9) uma zone separation -- sub-page buffer overruns in one
 294  * malloc type will affect only a subset of other malloc types.
 295  */
 296 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
 297 static void
 298 tunable_set_numzones(void)
 299 {
 300
 301         TUNABLE_INT_FETCH("debug.malloc.numzones",
 302             &numzones);
 303
 304         /* Sanity check the number of malloc uma zones. */
 305         if (numzones <= 0)
 306                 numzones = 1;
 307         if (numzones > MALLOC_DEBUG_MAXZONES)
 308                 numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 309 }
 310 SYSINIT(numzones, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_ANY, tunable_set_numzones, NULL);
 311 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, numzones, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
 312     &numzones, 0, "Number of malloc uma subzones");
 313
 314 /*
 315  * Any number that changes regularly is an okay choice for the
 316  * offset.  Build numbers are pretty good of you have them.
 317  */
 318 static u_int zone_offset = __FreeBSD_version;
 319 TUNABLE_INT("debug.malloc.zone_offset", &zone_offset);
 320 SYSCTL_UINT(_debug_malloc, OID_AUTO, zone_offset, CTLFLAG_RDTUN,
 321     &zone_offset, 0, "Separate malloc types by examining the "
 322     "Nth character in the malloc type short description.");
 323
 324 static void
 325 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 326 {
 327         struct malloc_type_internal *mtip;
 328         const char *desc;
 329         size_t len;
 330         u_int val;
 331
 332         mtip = &mtp->ks_mti;
 333         desc = mtp->ks_shortdesc;
 334         if (desc == NULL || (len = strlen(desc)) == 0)
 335                 val = 0;
 336         else
 337                 val = desc[zone_offset % len];
 338         mtip->mti_zone = (val % numzones);
 339 }
 340
 341 static inline u_int
 342 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 343 {
 344         struct malloc_type_internal *mtip;
 345
 346         mtip = &mtp->ks_mti;
 347
 348         KASSERT(mtip->mti_zone < numzones,
 349             ("mti_zone %u out of range %d",
 350             mtip->mti_zone, numzones));
 351         return (mtip->mti_zone);
 352 }
 353 #elif MALLOC_DEBUG_MAXZONES == 0
 354 #error "MALLOC_DEBUG_MAXZONES must be positive."
 355 #else
 356 static void
 357 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 358 {
 359         struct malloc_type_internal *mtip;
 360
 361         mtip = &mtp->ks_mti;
 362         mtip->mti_zone = 0;
 363 }
 364
 365 static inline u_int
 366 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 367 {
 368
 369         return (0);
 370 }
 371 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
 372
 373 /*
 374  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 375  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 376  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 377  * statistics.
 378  */
 379 static void
 380 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 381     int zindx)
 382 {
 383         struct malloc_type_internal *mtip;
 384         struct malloc_type_stats *mtsp;
 385
 386         critical_enter();
 387         mtip = &mtp->ks_mti;
 388         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 389         if (size > 0) {
 390                 mtsp->mts_memalloced += size;
 391                 mtsp->mts_numallocs++;
 392         }
 393         if (zindx != -1)
 394                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 395
 396 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 397         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 398                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 399                 if (probe_id != 0)
 400                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 401                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 402                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 403         }
 404 #endif
 405
 406         critical_exit();
 407 }
 408
 409 void
 410 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 411 {
 412
 413         if (size > 0)
 414                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 415 }
 416
 417 /*
 418  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 419  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 420  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 421  * statistics.
 422  */
 423 void
 424 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 425 {
 426         struct malloc_type_internal *mtip;
 427         struct malloc_type_stats *mtsp;
 428
 429         critical_enter();
 430         mtip = &mtp->ks_mti;
 431         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 432         mtsp->mts_memfreed += size;
 433         mtsp->mts_numfrees++;
 434
 435 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 436         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 437                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 438                 if (probe_id != 0)
 439                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 440                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 441                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 442         }
 443 #endif
 444
 445         critical_exit();
 446 }
 447
 448 /*
 449  *      contigmalloc:
 450  *
 451  *      Allocate a block of physically contiguous memory.
 452  *
 453  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 454  *      the allocation fails.
 455  */
 456 void *
 457 contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
 458     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
 459     vm_paddr_t boundary)
 460 {
 461         void *ret;
 462
 463         ret = (void *)kmem_alloc_contig(size, flags, low, high, alignment,
 464             boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 465         if (ret != NULL)
 466                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 467         return (ret);
 468 }
 469
 470 void *
 471 contigmalloc_domainset(unsigned long size, struct malloc_type *type,
 472     struct domainset *ds, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 473     unsigned long alignment, vm_paddr_t boundary)
 474 {
 475         void *ret;
 476
 477         ret = (void *)kmem_alloc_contig_domainset(ds, size, flags, low, high,
 478             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 479         if (ret != NULL)
 480                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 481         return (ret);
 482 }
 483
 484 /*
 485  *      contigfree:
 486  *
 487  *      Free a block of memory allocated by contigmalloc.
 488  *
 489  *      This routine may not block.
 490  */
 491 void
 492 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 493 {
 494
 495         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 496         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 497 }
 498
 499 #ifdef MALLOC_DEBUG
 500 static int
 501 malloc_dbg(caddr_t *vap, size_t *sizep, struct malloc_type *mtp,
 502     int flags)
 503 {
 504 #ifdef INVARIANTS
 505         int indx;
 506
 507         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("malloc: bad malloc type version"));
 508         /*
 509          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 510          */
 511         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 512         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 513                 static  struct timeval lasterr;
 514                 static  int curerr, once;
 515                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 516                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 517                         kdb_backtrace();
 518                         flags |= M_WAITOK;
 519                         once++;
 520                 }
 521         }
 522 #endif
 523 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 524         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 525                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 526                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 527                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 528                         *vap = NULL;
 529                         return (EJUSTRETURN);
 530                 }
 531         }
 532 #endif
 533         if (flags & M_WAITOK) {
 534                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 535                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 536                 if (__predict_false(!THREAD_CAN_SLEEP())) {
 537 #ifdef EPOCH_TRACE
 538                         epoch_trace_list(curthread);
 539 #endif
 540                         KASSERT(1,
 541                             ("malloc(M_WAITOK) with sleeping prohibited"));
 542                 }
 543         }
 544         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 545             ("malloc: called with spinlock or critical section held"));
 546
 547 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 548         if (memguard_cmp_mtp(mtp, *sizep)) {
 549                 *vap = memguard_alloc(*sizep, flags);
 550                 if (*vap != NULL)
 551                         return (EJUSTRETURN);
 552                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
 553         }
 554 #endif
 555
 556 #ifdef DEBUG_REDZONE
 557         *sizep = redzone_size_ntor(*sizep);
 558 #endif
 559
 560         return (0);
 561 }
 562 #endif
 563
 564 /*
 565  * Handle large allocations and frees by using kmem_malloc directly.
 566  */
 567 static inline bool
 568 malloc_large_slab(uma_slab_t slab)
 569 {
 570         uintptr_t va;
 571
 572         va = (uintptr_t)slab;
 573         return ((va & 1) != 0);
 574 }
 575
 576 static inline size_t
 577 malloc_large_size(uma_slab_t slab)
 578 {
 579         uintptr_t va;
 580
 581         va = (uintptr_t)slab;
 582         return (va >> 1);
 583 }
 584
 585 static caddr_t __noinline
 586 malloc_large(size_t *size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *policy,
 587     int flags DEBUG_REDZONE_ARG_DEF)
 588 {
 589         vm_offset_t kva;
 590         caddr_t va;
 591         size_t sz;
 592
 593         sz = roundup(*size, PAGE_SIZE);
 594         kva = kmem_malloc_domainset(policy, sz, flags);
 595         if (kva != 0) {
 596                 /* The low bit is unused for slab pointers. */
 597                 vsetzoneslab(kva, NULL, (void *)((sz << 1) | 1));
 598                 uma_total_inc(sz);
 599                 *size = sz;
 600         }
 601         va = (caddr_t)kva;
 602         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : sz);
 603         if (__predict_false(va == NULL)) {
 604                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 605                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 606         }
 607 #ifdef DEBUG_REDZONE
 608         if (va != NULL)
 609                 va = redzone_setup(va, osize);
 610 #endif
 611         return (va);
 612 }
 613
 614 static void
 615 free_large(void *addr, size_t size)
 616 {
 617
 618         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 619         uma_total_dec(size);
 620 }
 621
 622 /*
 623  *      malloc:
 624  *
 625  *      Allocate a block of memory.
 626  *
 627  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 628  *      the allocation fails.
 629  */
 630 void *
 631 (malloc)(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 632 {
 633         int indx;
 634         caddr_t va;
 635         uma_zone_t zone;
 636 #ifdef DEBUG_REDZONE
 637         unsigned long osize = size;
 638 #endif
 639
 640         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 641
 642 #ifdef MALLOC_DEBUG
 643         va = NULL;
 644         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 645                 return (va);
 646 #endif
 647
 648         if (__predict_false(size > kmem_zmax))
 649                 return (malloc_large(&size, mtp, DOMAINSET_RR(), flags
 650                     DEBUG_REDZONE_ARG));
 651
 652         if (size & KMEM_ZMASK)
 653                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 654         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 655         zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 656         va = uma_zalloc(zone, flags);
 657         if (va != NULL)
 658                 size = zone->uz_size;
 659         malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 660         if (__predict_false(va == NULL)) {
 661                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 662                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 663         }
 664 #ifdef DEBUG_REDZONE
 665         if (va != NULL)
 666                 va = redzone_setup(va, osize);
 667 #endif
 668         return ((void *) va);
 669 }
 670
 671 static void *
 672 malloc_domain(size_t *sizep, int *indxp, struct malloc_type *mtp, int domain,
 673     int flags)
 674 {
 675         uma_zone_t zone;
 676         caddr_t va;
 677         size_t size;
 678         int indx;
 679
 680         size = *sizep;
 681         KASSERT(size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0,
 682             ("malloc_domain: Called with bad flag / size combination."));
 683         if (size & KMEM_ZMASK)
 684                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 685         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 686         zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 687         va = uma_zalloc_domain(zone, NULL, domain, flags);
 688         if (va != NULL)
 689                 *sizep = zone->uz_size;
 690         *indxp = indx;
 691         return ((void *)va);
 692 }
 693
 694 void *
 695 malloc_domainset(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 696     int flags)
 697 {
 698         struct vm_domainset_iter di;
 699         caddr_t va;
 700         int domain;
 701         int indx;
 702 #ifdef DEBUG_REDZONE
 703         unsigned long osize = size;
 704 #endif
 705
 706         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 707
 708 #ifdef MALLOC_DEBUG
 709         va = NULL;
 710         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 711                 return (va);
 712 #endif
 713
 714         if (__predict_false(size > kmem_zmax))
 715                 return (malloc_large(&size, mtp, DOMAINSET_RR(), flags
 716                     DEBUG_REDZONE_ARG));
 717
 718         vm_domainset_iter_policy_init(&di, ds, &domain, &flags);
 719         do {
 720                 va = malloc_domain(&size, &indx, mtp, domain, flags);
 721         } while (va == NULL && vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) == 0);
 722         malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 723         if (__predict_false(va == NULL)) {
 724                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 725                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 726         }
 727 #ifdef DEBUG_REDZONE
 728         if (va != NULL)
 729                 va = redzone_setup(va, osize);
 730 #endif
 731         return (va);
 732 }
 733
 734 /*
 735  * Allocate an executable area.
 736  */
 737 void *
 738 malloc_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 739 {
 740
 741         return (malloc_domainset_exec(size, mtp, DOMAINSET_RR(), flags));
 742 }
 743
 744 void *
 745 malloc_domainset_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 746     int flags)
 747 {
 748 #ifdef DEBUG_REDZONE
 749         unsigned long osize = size;
 750 #endif
 751 #ifdef MALLOC_DEBUG
 752         caddr_t va;
 753 #endif
 754
 755         flags |= M_EXEC;
 756
 757 #ifdef MALLOC_DEBUG
 758         va = NULL;
 759         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 760                 return (va);
 761 #endif
 762
 763         return (malloc_large(&size, mtp, ds, flags DEBUG_REDZONE_ARG));
 764 }
 765
 766 void *
 767 malloc_aligned(size_t size, size_t align, struct malloc_type *type, int flags)
 768 {
 769         return (malloc_domainset_aligned(size, align, type, DOMAINSET_RR(),
 770             flags));
 771 }
 772
 773 void *
 774 malloc_domainset_aligned(size_t size, size_t align,
 775     struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds, int flags)
 776 {
 777         void *res;
 778         size_t asize;
 779
 780         KASSERT(align != 0 && powerof2(align),
 781             ("malloc_domainset_aligned: wrong align %#zx size %#zx",
 782             align, size));
 783         KASSERT(align <= PAGE_SIZE,
 784             ("malloc_domainset_aligned: align %#zx (size %#zx) too large",
 785             align, size));
 786
 787         /*
 788          * Round the allocation size up to the next power of 2,
 789          * because we can only guarantee alignment for
 790          * power-of-2-sized allocations.  Further increase the
 791          * allocation size to align if the rounded size is less than
 792          * align, since malloc zones provide alignment equal to their
 793          * size.
 794          */
 795         asize = size <= align ? align : 1UL << flsl(size - 1);
 796
 797         res = malloc_domainset(asize, mtp, ds, flags);
 798         KASSERT(res == NULL || ((uintptr_t)res & (align - 1)) == 0,
 799             ("malloc_domainset_aligned: result not aligned %p size %#zx "
 800             "allocsize %#zx align %#zx", res, size, asize, align));
 801         return (res);
 802 }
 803
 804 void *
 805 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
 806 {
 807
 808         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 809                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 810
 811         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
 812 }
 813
 814 void *
 815 mallocarray_domainset(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type,
 816     struct domainset *ds, int flags)
 817 {
 818
 819         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 820                 panic("mallocarray_domainset: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 821
 822         return (malloc_domainset(size * nmemb, type, ds, flags));
 823 }
 824
 825 #ifdef INVARIANTS
 826 static void
 827 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
 828 {
 829         struct malloc_type **mtpp = addr;
 830
 831         /*
 832          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 833          * this memory here.  This way we know who is most likely to
 834          * have stepped on it later.
 835          *
 836          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 837          * 64 bit machines
 838          */
 839         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 840         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 841             sizeof(struct malloc_type *);
 842         *mtpp = mtp;
 843 }
 844 #endif
 845
 846 #ifdef MALLOC_DEBUG
 847 static int
 848 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
 849 {
 850         void *addr;
 851
 852         addr = *addrp;
 853         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("free: bad malloc type version"));
 854         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 855             ("free: called with spinlock or critical section held"));
 856
 857         /* free(NULL, ...) does nothing */
 858         if (addr == NULL)
 859                 return (EJUSTRETURN);
 860
 861 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 862         if (is_memguard_addr(addr)) {
 863                 memguard_free(addr);
 864                 return (EJUSTRETURN);
 865         }
 866 #endif
 867
 868 #ifdef DEBUG_REDZONE
 869         redzone_check(addr);
 870         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
 871 #endif
 872
 873         return (0);
 874 }
 875 #endif
 876
 877 /*
 878  *      free:
 879  *
 880  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 881  *
 882  *      This routine may not block.
 883  */
 884 void
 885 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 886 {
 887         uma_zone_t zone;
 888         uma_slab_t slab;
 889         u_long size;
 890
 891 #ifdef MALLOC_DEBUG
 892         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 893                 return;
 894 #endif
 895         /* free(NULL, ...) does nothing */
 896         if (addr == NULL)
 897                 return;
 898
 899         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 900         if (slab == NULL)
 901                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 902                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 903
 904         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 905                 size = zone->uz_size;
 906 #ifdef INVARIANTS
 907                 free_save_type(addr, mtp, size);
 908 #endif
 909                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 910         } else {
 911                 size = malloc_large_size(slab);
 912                 free_large(addr, size);
 913         }
 914         malloc_type_freed(mtp, size);
 915 }
 916
 917 /*
 918  *      zfree:
 919  *
 920  *      Zero then free a block of memory allocated by malloc.
 921  *
 922  *      This routine may not block.
 923  */
 924 void
 925 zfree(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 926 {
 927         uma_zone_t zone;
 928         uma_slab_t slab;
 929         u_long size;
 930
 931 #ifdef MALLOC_DEBUG
 932         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 933                 return;
 934 #endif
 935         /* free(NULL, ...) does nothing */
 936         if (addr == NULL)
 937                 return;
 938
 939         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 940         if (slab == NULL)
 941                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 942                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 943
 944         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 945                 size = zone->uz_size;
 946 #ifdef INVARIANTS
 947                 free_save_type(addr, mtp, size);
 948 #endif
 949                 explicit_bzero(addr, size);
 950                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 951         } else {
 952                 size = malloc_large_size(slab);
 953                 explicit_bzero(addr, size);
 954                 free_large(addr, size);
 955         }
 956         malloc_type_freed(mtp, size);
 957 }
 958
 959 /*
 960  *      realloc: change the size of a memory block
 961  */
 962 void *
 963 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 964 {
 965         uma_zone_t zone;
 966         uma_slab_t slab;
 967         unsigned long alloc;
 968         void *newaddr;
 969
 970         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
 971             ("realloc: bad malloc type version"));
 972         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 973             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
 974
 975         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 976         if (addr == NULL)
 977                 return (malloc(size, mtp, flags));
 978
 979         /*
 980          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 981          * per-CPU stats.
 982          */
 983
 984 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 985         if (is_memguard_addr(addr))
 986                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 987 #endif
 988
 989 #ifdef DEBUG_REDZONE
 990         slab = NULL;
 991         zone = NULL;
 992         alloc = redzone_get_size(addr);
 993 #else
 994         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 995
 996         /* Sanity check */
 997         KASSERT(slab != NULL,
 998             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 999
1000         /* Get the size of the original block */
1001         if (!malloc_large_slab(slab))
1002                 alloc = zone->uz_size;
1003         else
1004                 alloc = malloc_large_size(slab);
1005
1006         /* Reuse the original block if appropriate */
1007         if (size <= alloc
1008             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
1009                 return (addr);
1010 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
1011
1012         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
1013         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
1014                 return (NULL);
1015
1016         /* Copy over original contents */
1017         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
1018         free(addr, mtp);
1019         return (newaddr);
1020 }
1021
1022 /*
1023  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
1024  */
1025 void *
1026 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
1027 {
1028         void *mem;
1029
1030         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
1031                 free(addr, mtp);
1032         return (mem);
1033 }
1034
1035 /*
1036  *      malloc_size: returns the number of bytes allocated for a request of the
1037  *                   specified size
1038  */
1039 size_t
1040 malloc_size(size_t size)
1041 {
1042         int indx;
1043
1044         if (size > kmem_zmax)
1045                 return (0);
1046         if (size & KMEM_ZMASK)
1047                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
1048         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
1049         return (kmemzones[indx].kz_size);
1050 }
1051
1052 /*
1053  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
1054  */
1055 size_t
1056 malloc_usable_size(const void *addr)
1057 {
1058 #ifndef DEBUG_REDZONE
1059         uma_zone_t zone;
1060         uma_slab_t slab;
1061 #endif
1062         u_long size;
1063
1064         if (addr == NULL)
1065                 return (0);
1066
1067 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1068         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
1069                 return (memguard_get_req_size(addr));
1070 #endif
1071
1072 #ifdef DEBUG_REDZONE
1073         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
1074 #else
1075         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1076         if (slab == NULL)
1077                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
1078                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
1079
1080         if (!malloc_large_slab(slab))
1081                 size = zone->uz_size;
1082         else
1083                 size = malloc_large_size(slab);
1084 #endif
1085         return (size);
1086 }
1087
1088 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
1089
1090 /*
1091  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
1092  */
1093 void
1094 kmeminit(void)
1095 {
1096         u_long mem_size;
1097         u_long tmp;
1098
1099 #ifdef VM_KMEM_SIZE
1100         if (vm_kmem_size == 0)
1101                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
1102 #endif
1103 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
1104         if (vm_kmem_size_min == 0)
1105                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
1106 #endif
1107 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
1108         if (vm_kmem_size_max == 0)
1109                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
1110 #endif
1111         /*
1112          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
1113          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
1114          * of machines, it is a function of the physical memory size,
1115          * specifically,
1116          *
1117          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
1118          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
1119          *
1120          * Every architecture must define an integral value for
1121          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
1122          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
1123          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
1124          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
1125          * a given architecture.
1126          */
1127         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
1128         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
1129                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
1130
1131         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1132                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1133
1134         /*
1135          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1136          * variable:
1137          */
1138         if (vm_kmem_size == 0) {
1139                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1140                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1141                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1142                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1143                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1144                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1145                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1146         }
1147         if (vm_kmem_size == 0)
1148                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1149
1150         /*
1151          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1152          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1153          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1154          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1155          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena.
1156          */
1157         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1158                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1159
1160         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1161 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1162         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1163 #else
1164         tmp = vm_kmem_size;
1165 #endif
1166         uma_set_limit(tmp);
1167
1168 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1169         /*
1170          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1171          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1172          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1173          */
1174         memguard_init(kernel_arena);
1175 #endif
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Initialize the kernel memory allocator
1180  */
1181 /* ARGSUSED*/
1182 static void
1183 mallocinit(void *dummy)
1184 {
1185         int i;
1186         uint8_t indx;
1187
1188         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1189
1190         kmeminit();
1191
1192         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1193                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1194
1195         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1196                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1197                 const char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1198                 size_t align;
1199                 int subzone;
1200
1201                 align = UMA_ALIGN_PTR;
1202                 if (powerof2(size) && size > sizeof(void *))
1203                         align = MIN(size, PAGE_SIZE) - 1;
1204                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1205                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1206                             uma_zcreate(name, size,
1207 #ifdef INVARIANTS
1208                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1209 #else
1210                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1211 #endif
1212                             align, UMA_ZONE_MALLOC);
1213                 }
1214                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1215                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1216         }
1217 }
1218 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1219
1220 void
1221 malloc_init(void *data)
1222 {
1223         struct malloc_type_internal *mtip;
1224         struct malloc_type *mtp;
1225
1226         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1227
1228         mtp = data;
1229         if (mtp->ks_version != M_VERSION)
1230                 panic("malloc_init: type %s with unsupported version %lu",
1231                     mtp->ks_shortdesc, mtp->ks_version);
1232
1233         mtip = &mtp->ks_mti;
1234         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(pcpu_zone_64, M_WAITOK | M_ZERO);
1235         mtp_set_subzone(mtp);
1236
1237         mtx_lock(&malloc_mtx);
1238         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1239         kmemstatistics = mtp;
1240         kmemcount++;
1241         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1242 }
1243
1244 void
1245 malloc_uninit(void *data)
1246 {
1247         struct malloc_type_internal *mtip;
1248         struct malloc_type_stats *mtsp;
1249         struct malloc_type *mtp, *temp;
1250         long temp_allocs, temp_bytes;
1251         int i;
1252
1253         mtp = data;
1254         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
1255             ("malloc_uninit: bad malloc type version"));
1256
1257         mtx_lock(&malloc_mtx);
1258         mtip = &mtp->ks_mti;
1259         if (mtp != kmemstatistics) {
1260                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1261                     temp = temp->ks_next) {
1262                         if (temp->ks_next == mtp) {
1263                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1264                                 break;
1265                         }
1266                 }
1267                 KASSERT(temp,
1268                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1269         } else
1270                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1271         kmemcount--;
1272         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1273
1274         /*
1275          * Look for memory leaks.
1276          */
1277         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1278         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1279                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1280                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1281                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1282                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1283                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1284         }
1285         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1286                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1287                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1288                     temp_allocs, temp_bytes);
1289         }
1290
1291         uma_zfree_pcpu(pcpu_zone_64, mtip->mti_stats);
1292 }
1293
1294 struct malloc_type *
1295 malloc_desc2type(const char *desc)
1296 {
1297         struct malloc_type *mtp;
1298
1299         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1300         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1301                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1302                         return (mtp);
1303         }
1304         return (NULL);
1305 }
1306
1307 static int
1308 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1309 {
1310         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1311         struct malloc_type_internal *mtip;
1312         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1313         struct malloc_type_header mth;
1314         struct malloc_type *mtp;
1315         int error, i;
1316         struct sbuf sbuf;
1317
1318         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1319         if (error != 0)
1320                 return (error);
1321         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1322         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1323         mtx_lock(&malloc_mtx);
1324
1325         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1326
1327         /*
1328          * Insert stream header.
1329          */
1330         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1331         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1332         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1333         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1334         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1335
1336         /*
1337          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1338          */
1339         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1340                 mtip = &mtp->ks_mti;
1341
1342                 /*
1343                  * Insert type header.
1344                  */
1345                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1346                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1347                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1348
1349                 /*
1350                  * Insert type statistics for each CPU.
1351                  */
1352                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1353                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1354                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1355                 }
1356                 /*
1357                  * Fill in the missing CPUs.
1358                  */
1359                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1360                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1361                 }
1362         }
1363         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1364         error = sbuf_finish(&sbuf);
1365         sbuf_delete(&sbuf);
1366         return (error);
1367 }
1368
1369 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats,
1370     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
1371     sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1372     "Return malloc types");
1373
1374 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1375     "Count of kernel malloc types");
1376
1377 void
1378 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1379 {
1380         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1381         int count, i;
1382         size_t buflen;
1383
1384         mtx_lock(&malloc_mtx);
1385 restart:
1386         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1387         count = kmemcount;
1388         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1389
1390         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1391         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1392
1393         mtx_lock(&malloc_mtx);
1394
1395         if (count < kmemcount) {
1396                 free(bufmtp, M_TEMP);
1397                 goto restart;
1398         }
1399
1400         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1401                 bufmtp[i] = mtp;
1402
1403         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1404
1405         for (i = 0; i < count; i++)
1406                 (func)(bufmtp[i], arg);
1407
1408         free(bufmtp, M_TEMP);
1409 }
1410
1411 #ifdef DDB
1412 static int64_t
1413 get_malloc_stats(const struct malloc_type_internal *mtip, uint64_t *allocs,
1414     uint64_t *inuse)
1415 {
1416         const struct malloc_type_stats *mtsp;
1417         uint64_t frees, alloced, freed;
1418         int i;
1419
1420         *allocs = 0;
1421         frees = 0;
1422         alloced = 0;
1423         freed = 0;
1424         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1425                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1426
1427                 *allocs += mtsp->mts_numallocs;
1428                 frees += mtsp->mts_numfrees;
1429                 alloced += mtsp->mts_memalloced;
1430                 freed += mtsp->mts_memfreed;
1431         }
1432         *inuse = *allocs - frees;
1433         return (alloced - freed);
1434 }
1435
1436 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
1437 {
1438         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
1439         struct malloc_type *mtp;
1440         uint64_t allocs, inuse;
1441         int64_t size;
1442         /* variables for sorting */
1443         struct malloc_type *last_mtype, *cur_mtype;
1444         int64_t cur_size, last_size;
1445         int ties;
1446
1447         if (modif[0] == 'i') {
1448                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s\n";
1449                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jdK,%ju\n";
1450         } else {
1451                 fmt_hdr = "%18s %12s  %12s %12s\n";
1452                 fmt_entry = "%18s %12ju %12jdK %12ju\n";
1453         }
1454
1455         db_printf(fmt_hdr, "Type", "InUse", "MemUse", "Requests");
1456
1457         /* Select sort, largest size first. */
1458         last_mtype = NULL;
1459         last_size = INT64_MAX;
1460         for (;;) {
1461                 cur_mtype = NULL;
1462                 cur_size = -1;
1463                 ties = 0;
1464
1465                 for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1466                         /*
1467                          * In the case of size ties, print out mtypes
1468                          * in the order they are encountered.  That is,
1469                          * when we encounter the most recently output
1470                          * mtype, we have already printed all preceding
1471                          * ties, and we must print all following ties.
1472                          */
1473                         if (mtp == last_mtype) {
1474                                 ties = 1;
1475                                 continue;
1476                         }
1477                         size = get_malloc_stats(&mtp->ks_mti, &allocs,
1478                             &inuse);
1479                         if (size > cur_size && size < last_size + ties) {
1480                                 cur_size = size;
1481                                 cur_mtype = mtp;
1482                         }
1483                 }
1484                 if (cur_mtype == NULL)
1485                         break;
1486
1487                 size = get_malloc_stats(&cur_mtype->ks_mti, &allocs, &inuse);
1488                 db_printf(fmt_entry, cur_mtype->ks_shortdesc, inuse,
1489                     howmany(size, 1024), allocs);
1490
1491                 if (db_pager_quit)
1492                         break;
1493
1494                 last_mtype = cur_mtype;
1495                 last_size = cur_size;
1496         }
1497 }
1498
1499 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1500 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1501 {
1502         struct malloc_type_internal *mtip;
1503         struct malloc_type *mtp;
1504         u_int subzone;
1505
1506         if (!have_addr) {
1507                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1508                 return;
1509         }
1510         mtp = (void *)addr;
1511         if (mtp->ks_version != M_VERSION) {
1512                 db_printf("Version %lx does not match expected %x\n",
1513                     mtp->ks_version, M_VERSION);
1514                 return;
1515         }
1516
1517         mtip = &mtp->ks_mti;
1518         subzone = mtip->mti_zone;
1519
1520         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1521                 mtip = &mtp->ks_mti;
1522                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1523                         continue;
1524                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1525                 if (db_pager_quit)
1526                         break;
1527         }
1528 }
1529 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1530 #endif /* DDB */