sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2005-2009 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_kdtrace.h"
  50 #include "opt_vm.h"
  51
  52 #include <sys/param.h>
  53 #include <sys/systm.h>
  54 #include <sys/kdb.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/lock.h>
  57 #include <sys/malloc.h>
  58 #include <sys/mbuf.h>
  59 #include <sys/mutex.h>
  60 #include <sys/vmmeter.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/sbuf.h>
  63 #include <sys/sysctl.h>
  64 #include <sys/time.h>
  65
  66 #include <vm/vm.h>
  67 #include <vm/pmap.h>
  68 #include <vm/vm_param.h>
  69 #include <vm/vm_kern.h>
  70 #include <vm/vm_extern.h>
  71 #include <vm/vm_map.h>
  72 #include <vm/vm_page.h>
  73 #include <vm/uma.h>
  74 #include <vm/uma_int.h>
  75 #include <vm/uma_dbg.h>
  76
  77 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  78 #include <vm/memguard.h>
  79 #endif
  80 #ifdef DEBUG_REDZONE
  81 #include <vm/redzone.h>
  82 #endif
  83
  84 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  85 #include <machine/cpu.h>
  86 #endif
  87
  88 #include <ddb/ddb.h>
  89
  90 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  91 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  92
  93 dtrace_malloc_probe_func_t      dtrace_malloc_probe;
  94 #endif
  95
  96 /*
  97  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
  98  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
  99  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
 100  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
 101  */
 102 #ifndef REALLOC_FRACTION
 103 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
 104 #endif
 105
 106 /*
 107  * Centrally define some common malloc types.
 108  */
 109 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 110 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 111 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 112
 113 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
 114 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
 115
 116 static void kmeminit(void *);
 117 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL);
 118
 119 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 120 static vm_offset_t kmembase;
 121 static vm_offset_t kmemlimit;
 122 static int kmemcount;
 123
 124 #define KMEM_ZSHIFT     4
 125 #define KMEM_ZBASE      16
 126 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 127
 128 #define KMEM_ZMAX       PAGE_SIZE
 129 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 130 static u_int8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 131
 132 /*
 133  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 134  * of various sizes.
 135  *
 136  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 137  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 138  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 139  */
 140 struct {
 141         int kz_size;
 142         char *kz_name;
 143         uma_zone_t kz_zone;
 144 } kmemzones[] = {
 145         {16, "16", NULL},
 146         {32, "32", NULL},
 147         {64, "64", NULL},
 148         {128, "128", NULL},
 149         {256, "256", NULL},
 150         {512, "512", NULL},
 151         {1024, "1024", NULL},
 152         {2048, "2048", NULL},
 153         {4096, "4096", NULL},
 154 #if PAGE_SIZE > 4096
 155         {8192, "8192", NULL},
 156 #if PAGE_SIZE > 8192
 157         {16384, "16384", NULL},
 158 #if PAGE_SIZE > 16384
 159         {32768, "32768", NULL},
 160 #if PAGE_SIZE > 32768
 161         {65536, "65536", NULL},
 162 #if PAGE_SIZE > 65536
 163 #error  "Unsupported PAGE_SIZE"
 164 #endif  /* 65536 */
 165 #endif  /* 32768 */
 166 #endif  /* 16384 */
 167 #endif  /* 8192 */
 168 #endif  /* 4096 */
 169         {0, NULL},
 170 };
 171
 172 /*
 173  * Zone to allocate malloc type descriptions from.  For ABI reasons, memory
 174  * types are described by a data structure passed by the declaring code, but
 175  * the malloc(9) implementation has its own data structure describing the
 176  * type and statistics.  This permits the malloc(9)-internal data structures
 177  * to be modified without breaking binary-compiled kernel modules that
 178  * declare malloc types.
 179  */
 180 static uma_zone_t mt_zone;
 181
 182 u_long vm_kmem_size;
 183 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size, 0,
 184     "Size of kernel memory");
 185
 186 static u_long vm_kmem_size_min;
 187 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_min, 0,
 188     "Minimum size of kernel memory");
 189
 190 static u_long vm_kmem_size_max;
 191 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_max, 0,
 192     "Maximum size of kernel memory");
 193
 194 static u_int vm_kmem_size_scale;
 195 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_scale, 0,
 196     "Scale factor for kernel memory size");
 197
 198 static int sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 199 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_size,
 200     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 201     sysctl_kmem_map_size, "LU", "Current kmem_map allocation size");
 202
 203 static int sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 204 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_free,
 205     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 206     sysctl_kmem_map_free, "LU", "Largest contiguous free range in kmem_map");
 207
 208 /*
 209  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 210  */
 211 struct mtx malloc_mtx;
 212
 213 #ifdef MALLOC_PROFILE
 214 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 215
 216 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 217 #endif
 218
 219 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 220
 221 /*
 222  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 223  */
 224 static time_t t_malloc_fail;
 225
 226 /*
 227  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 228  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 229  */
 230 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 231 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD, 0,
 232     "Kernel malloc debugging options");
 233
 234 static int malloc_failure_rate;
 235 static int malloc_nowait_count;
 236 static int malloc_failure_count;
 237 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RW,
 238     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 239 TUNABLE_INT("debug.malloc.failure_rate", &malloc_failure_rate);
 240 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 241     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 242 #endif
 243
 244 static int
 245 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 246 {
 247         u_long size;
 248
 249         size = kmem_map->size;
 250         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 251 }
 252
 253 static int
 254 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 255 {
 256         u_long size;
 257
 258         vm_map_lock_read(kmem_map);
 259         size = kmem_map->root != NULL ? kmem_map->root->max_free :
 260             kmem_map->max_offset - kmem_map->min_offset;
 261         vm_map_unlock_read(kmem_map);
 262         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 263 }
 264
 265 int
 266 malloc_last_fail(void)
 267 {
 268
 269         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 270 }
 271
 272 /*
 273  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 274  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 275  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 276  * statistics.
 277  */
 278 static void
 279 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 280     int zindx)
 281 {
 282         struct malloc_type_internal *mtip;
 283         struct malloc_type_stats *mtsp;
 284
 285         critical_enter();
 286         mtip = mtp->ks_handle;
 287         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 288         if (size > 0) {
 289                 mtsp->mts_memalloced += size;
 290                 mtsp->mts_numallocs++;
 291         }
 292         if (zindx != -1)
 293                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 294
 295 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 296         if (dtrace_malloc_probe != NULL) {
 297                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 298                 if (probe_id != 0)
 299                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 300                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 301                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 302         }
 303 #endif
 304
 305         critical_exit();
 306 }
 307
 308 void
 309 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 310 {
 311
 312         if (size > 0)
 313                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 314 }
 315
 316 /*
 317  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 318  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 319  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 320  * statistics.
 321  */
 322 void
 323 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 324 {
 325         struct malloc_type_internal *mtip;
 326         struct malloc_type_stats *mtsp;
 327
 328         critical_enter();
 329         mtip = mtp->ks_handle;
 330         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 331         mtsp->mts_memfreed += size;
 332         mtsp->mts_numfrees++;
 333
 334 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 335         if (dtrace_malloc_probe != NULL) {
 336                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 337                 if (probe_id != 0)
 338                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 339                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 340                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 341         }
 342 #endif
 343
 344         critical_exit();
 345 }
 346
 347 /*
 348  *      malloc:
 349  *
 350  *      Allocate a block of memory.
 351  *
 352  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 353  *      the allocation fails.
 354  */
 355 void *
 356 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 357 {
 358         int indx;
 359         caddr_t va;
 360         uma_zone_t zone;
 361 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(DEBUG_REDZONE)
 362         unsigned long osize = size;
 363 #endif
 364
 365 #ifdef INVARIANTS
 366         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("malloc: bad malloc type magic"));
 367         /*
 368          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 369          */
 370         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 371         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 372                 static  struct timeval lasterr;
 373                 static  int curerr, once;
 374                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 375                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 376                         kdb_backtrace();
 377                         flags |= M_WAITOK;
 378                         once++;
 379                 }
 380         }
 381 #endif
 382 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 383         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 384                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 385                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 386                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 387                         t_malloc_fail = time_uptime;
 388                         return (NULL);
 389                 }
 390         }
 391 #endif
 392         if (flags & M_WAITOK)
 393                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 394                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 395
 396 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 397         if (memguard_cmp(mtp, size)) {
 398                 va = memguard_alloc(size, flags);
 399                 if (va != NULL)
 400                         return (va);
 401                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
 402         }
 403 #endif
 404
 405 #ifdef DEBUG_REDZONE
 406         size = redzone_size_ntor(size);
 407 #endif
 408
 409         if (size <= KMEM_ZMAX) {
 410                 if (size & KMEM_ZMASK)
 411                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 412                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 413                 zone = kmemzones[indx].kz_zone;
 414 #ifdef MALLOC_PROFILE
 415                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 416 #endif
 417                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 418                 if (va != NULL)
 419                         size = zone->uz_size;
 420                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 421         } else {
 422                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 423                 zone = NULL;
 424                 va = uma_large_malloc(size, flags);
 425                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 426         }
 427         if (flags & M_WAITOK)
 428                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 429         else if (va == NULL)
 430                 t_malloc_fail = time_uptime;
 431 #ifdef DIAGNOSTIC
 432         if (va != NULL && !(flags & M_ZERO)) {
 433                 memset(va, 0x70, osize);
 434         }
 435 #endif
 436 #ifdef DEBUG_REDZONE
 437         if (va != NULL)
 438                 va = redzone_setup(va, osize);
 439 #endif
 440         return ((void *) va);
 441 }
 442
 443 /*
 444  *      free:
 445  *
 446  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 447  *
 448  *      This routine may not block.
 449  */
 450 void
 451 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 452 {
 453         uma_slab_t slab;
 454         u_long size;
 455
 456         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("free: bad malloc type magic"));
 457
 458         /* free(NULL, ...) does nothing */
 459         if (addr == NULL)
 460                 return;
 461
 462 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 463         if (is_memguard_addr(addr)) {
 464                 memguard_free(addr);
 465                 return;
 466         }
 467 #endif
 468
 469 #ifdef DEBUG_REDZONE
 470         redzone_check(addr);
 471         addr = redzone_addr_ntor(addr);
 472 #endif
 473
 474         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 475
 476         if (slab == NULL)
 477                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 478                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 479
 480
 481         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 482 #ifdef INVARIANTS
 483                 struct malloc_type **mtpp = addr;
 484 #endif
 485                 size = slab->us_keg->uk_size;
 486 #ifdef INVARIANTS
 487                 /*
 488                  * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 489                  * this memory here.  This way we know who is most likely to
 490                  * have stepped on it later.
 491                  *
 492                  * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 493                  * 64 bit machines
 494                  */
 495                 mtpp = (struct malloc_type **)
 496                     ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 497                 mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 498                     sizeof(struct malloc_type *);
 499                 *mtpp = mtp;
 500 #endif
 501                 uma_zfree_arg(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones), addr, slab);
 502         } else {
 503                 size = slab->us_size;
 504                 uma_large_free(slab);
 505         }
 506         malloc_type_freed(mtp, size);
 507 }
 508
 509 /*
 510  *      realloc: change the size of a memory block
 511  */
 512 void *
 513 realloc(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 514 {
 515         uma_slab_t slab;
 516         unsigned long alloc;
 517         void *newaddr;
 518
 519         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
 520             ("realloc: bad malloc type magic"));
 521
 522         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 523         if (addr == NULL)
 524                 return (malloc(size, mtp, flags));
 525
 526         /*
 527          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 528          * per-CPU stats.
 529          */
 530
 531 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 532         if (is_memguard_addr(addr))
 533                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 534 #endif
 535
 536 #ifdef DEBUG_REDZONE
 537         slab = NULL;
 538         alloc = redzone_get_size(addr);
 539 #else
 540         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & ~(UMA_SLAB_MASK));
 541
 542         /* Sanity check */
 543         KASSERT(slab != NULL,
 544             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 545
 546         /* Get the size of the original block */
 547         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 548                 alloc = slab->us_keg->uk_size;
 549         else
 550                 alloc = slab->us_size;
 551
 552         /* Reuse the original block if appropriate */
 553         if (size <= alloc
 554             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 555                 return (addr);
 556 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 557
 558         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 559         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 560                 return (NULL);
 561
 562         /* Copy over original contents */
 563         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 564         free(addr, mtp);
 565         return (newaddr);
 566 }
 567
 568 /*
 569  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 570  */
 571 void *
 572 reallocf(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 573 {
 574         void *mem;
 575
 576         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 577                 free(addr, mtp);
 578         return (mem);
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Initialize the kernel memory allocator
 583  */
 584 /* ARGSUSED*/
 585 static void
 586 kmeminit(void *dummy)
 587 {
 588         u_int8_t indx;
 589         u_long mem_size, tmp;
 590         int i;
 591
 592         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
 593
 594         /*
 595          * Try to auto-tune the kernel memory size, so that it is
 596          * more applicable for a wider range of machine sizes.  The
 597          * VM_KMEM_SIZE_MAX is dependent on the maximum KVA space
 598          * available.
 599          *
 600          * Note that the kmem_map is also used by the zone allocator,
 601          * so make sure that there is enough space.
 602          */
 603         vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE + nmbclusters * PAGE_SIZE;
 604         mem_size = cnt.v_page_count;
 605
 606 #if defined(VM_KMEM_SIZE_SCALE)
 607         vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
 608 #endif
 609         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_scale", &vm_kmem_size_scale);
 610         if (vm_kmem_size_scale > 0 &&
 611             (mem_size / vm_kmem_size_scale) > (vm_kmem_size / PAGE_SIZE))
 612                 vm_kmem_size = (mem_size / vm_kmem_size_scale) * PAGE_SIZE;
 613
 614 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MIN)
 615         vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
 616 #endif
 617         TUNABLE_ULONG_FETCH("vm.kmem_size_min", &vm_kmem_size_min);
 618         if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min) {
 619                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
 620         }
 621
 622 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MAX)
 623         vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
 624 #endif
 625         TUNABLE_ULONG_FETCH("vm.kmem_size_max", &vm_kmem_size_max);
 626         if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
 627                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
 628
 629         /* Allow final override from the kernel environment */
 630         TUNABLE_ULONG_FETCH("vm.kmem_size", &vm_kmem_size);
 631
 632         /*
 633          * Limit kmem virtual size to twice the physical memory.
 634          * This allows for kmem map sparseness, but limits the size
 635          * to something sane.  Be careful to not overflow the 32bit
 636          * ints while doing the check or the adjustment.
 637          */
 638         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
 639                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
 640
 641         /*
 642          * Tune settings based on the kmem map's size at this time.
 643          */
 644         init_param3(vm_kmem_size / PAGE_SIZE);
 645
 646 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 647         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
 648 #else
 649         tmp = vm_kmem_size;
 650 #endif
 651         kmem_map = kmem_suballoc(kernel_map, &kmembase, &kmemlimit,
 652             tmp, TRUE);
 653         kmem_map->system_map = 1;
 654
 655 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 656         /*
 657          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
 658          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
 659          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
 660          */
 661         memguard_init(kmem_map);
 662 #endif
 663
 664         uma_startup2();
 665
 666         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
 667 #ifdef INVARIANTS
 668             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 669 #else
 670             NULL, NULL, NULL, NULL,
 671 #endif
 672             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 673         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
 674                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
 675                 char *name = kmemzones[indx].kz_name;
 676
 677                 kmemzones[indx].kz_zone = uma_zcreate(name, size,
 678 #ifdef INVARIANTS
 679                     mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 680 #else
 681                     NULL, NULL, NULL, NULL,
 682 #endif
 683                     UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 684
 685                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
 686                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
 687
 688         }
 689 }
 690
 691 void
 692 malloc_init(void *data)
 693 {
 694         struct malloc_type_internal *mtip;
 695         struct malloc_type *mtp;
 696
 697         KASSERT(cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
 698
 699         mtp = data;
 700         if (mtp->ks_magic != M_MAGIC)
 701                 panic("malloc_init: bad malloc type magic");
 702
 703         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 704         mtp->ks_handle = mtip;
 705
 706         mtx_lock(&malloc_mtx);
 707         mtp->ks_next = kmemstatistics;
 708         kmemstatistics = mtp;
 709         kmemcount++;
 710         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 711 }
 712
 713 void
 714 malloc_uninit(void *data)
 715 {
 716         struct malloc_type_internal *mtip;
 717         struct malloc_type_stats *mtsp;
 718         struct malloc_type *mtp, *temp;
 719         uma_slab_t slab;
 720         long temp_allocs, temp_bytes;
 721         int i;
 722
 723         mtp = data;
 724         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
 725             ("malloc_uninit: bad malloc type magic"));
 726         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
 727
 728         mtx_lock(&malloc_mtx);
 729         mtip = mtp->ks_handle;
 730         mtp->ks_handle = NULL;
 731         if (mtp != kmemstatistics) {
 732                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
 733                     temp = temp->ks_next) {
 734                         if (temp->ks_next == mtp) {
 735                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
 736                                 break;
 737                         }
 738                 }
 739                 KASSERT(temp,
 740                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
 741         } else
 742                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
 743         kmemcount--;
 744         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 745
 746         /*
 747          * Look for memory leaks.
 748          */
 749         temp_allocs = temp_bytes = 0;
 750         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 751                 mtsp = &mtip->mti_stats[i];
 752                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
 753                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
 754                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
 755                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
 756         }
 757         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
 758                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
 759                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
 760                     temp_allocs, temp_bytes);
 761         }
 762
 763         slab = vtoslab((vm_offset_t) mtip & (~UMA_SLAB_MASK));
 764         uma_zfree_arg(mt_zone, mtip, slab);
 765 }
 766
 767 struct malloc_type *
 768 malloc_desc2type(const char *desc)
 769 {
 770         struct malloc_type *mtp;
 771
 772         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 773         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 774                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
 775                         return (mtp);
 776         }
 777         return (NULL);
 778 }
 779
 780 static int
 781 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 782 {
 783         struct malloc_type_stream_header mtsh;
 784         struct malloc_type_internal *mtip;
 785         struct malloc_type_header mth;
 786         struct malloc_type *mtp;
 787         int buflen, count, error, i;
 788         struct sbuf sbuf;
 789         char *buffer;
 790
 791         mtx_lock(&malloc_mtx);
 792 restart:
 793         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 794         count = kmemcount;
 795         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 796         buflen = sizeof(mtsh) + count * (sizeof(mth) +
 797             sizeof(struct malloc_type_stats) * MAXCPU) + 1;
 798         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
 799         mtx_lock(&malloc_mtx);
 800         if (count < kmemcount) {
 801                 free(buffer, M_TEMP);
 802                 goto restart;
 803         }
 804
 805         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
 806
 807         /*
 808          * Insert stream header.
 809          */
 810         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
 811         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
 812         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
 813         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
 814         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh)) < 0) {
 815                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 816                 error = ENOMEM;
 817                 goto out;
 818         }
 819
 820         /*
 821          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
 822          */
 823         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 824                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 825
 826                 /*
 827                  * Insert type header.
 828                  */
 829                 bzero(&mth, sizeof(mth));
 830                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
 831                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth)) < 0) {
 832                         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 833                         error = ENOMEM;
 834                         goto out;
 835                 }
 836
 837                 /*
 838                  * Insert type statistics for each CPU.
 839                  */
 840                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 841                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtip->mti_stats[i],
 842                             sizeof(mtip->mti_stats[i])) < 0) {
 843                                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 844                                 error = ENOMEM;
 845                                 goto out;
 846                         }
 847                 }
 848         }
 849         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 850         sbuf_finish(&sbuf);
 851         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 852 out:
 853         sbuf_delete(&sbuf);
 854         free(buffer, M_TEMP);
 855         return (error);
 856 }
 857
 858 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
 859     0, 0, sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
 860     "Return malloc types");
 861
 862 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
 863     "Count of kernel malloc types");
 864
 865 void
 866 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
 867 {
 868         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
 869         int count, i;
 870         size_t buflen;
 871
 872         mtx_lock(&malloc_mtx);
 873 restart:
 874         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 875         count = kmemcount;
 876         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 877
 878         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
 879         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
 880
 881         mtx_lock(&malloc_mtx);
 882
 883         if (count < kmemcount) {
 884                 free(bufmtp, M_TEMP);
 885                 goto restart;
 886         }
 887
 888         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
 889                 bufmtp[i] = mtp;
 890
 891         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 892
 893         for (i = 0; i < count; i++)
 894                 (func)(bufmtp[i], arg);
 895
 896         free(bufmtp, M_TEMP);
 897 }
 898
 899 #ifdef DDB
 900 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
 901 {
 902         struct malloc_type_internal *mtip;
 903         struct malloc_type *mtp;
 904         u_int64_t allocs, frees;
 905         u_int64_t alloced, freed;
 906         int i;
 907
 908         db_printf("%18s %12s  %12s %12s\n", "Type", "InUse", "MemUse",
 909             "Requests");
 910         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 911                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 912                 allocs = 0;
 913                 frees = 0;
 914                 alloced = 0;
 915                 freed = 0;
 916                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 917                         allocs += mtip->mti_stats[i].mts_numallocs;
 918                         frees += mtip->mti_stats[i].mts_numfrees;
 919                         alloced += mtip->mti_stats[i].mts_memalloced;
 920                         freed += mtip->mti_stats[i].mts_memfreed;
 921                 }
 922                 db_printf("%18s %12ju %12juK %12ju\n",
 923                     mtp->ks_shortdesc, allocs - frees,
 924                     (alloced - freed + 1023) / 1024, allocs);
 925                 if (db_pager_quit)
 926                         break;
 927         }
 928 }
 929 #endif
 930
 931 #ifdef MALLOC_PROFILE
 932
 933 static int
 934 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 935 {
 936         int linesize = 64;
 937         struct sbuf sbuf;
 938         uint64_t count;
 939         uint64_t waste;
 940         uint64_t mem;
 941         int bufsize;
 942         int error;
 943         char *buf;
 944         int rsize;
 945         int size;
 946         int i;
 947
 948         bufsize = linesize * (KMEM_ZSIZE + 1);
 949         bufsize += 128;         /* For the stats line */
 950         bufsize += 128;         /* For the banner line */
 951         waste = 0;
 952         mem = 0;
 953
 954         buf = malloc(bufsize, M_TEMP, M_WAITOK|M_ZERO);
 955         sbuf_new(&sbuf, buf, bufsize, SBUF_FIXEDLEN);
 956         sbuf_printf(&sbuf,
 957             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
 958         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
 959                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
 960                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
 961                 count = (long long unsigned)krequests[i];
 962
 963                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
 964                     (unsigned long long)count, rsize);
 965
 966                 if ((rsize * count) > (size * count))
 967                         waste += (rsize * count) - (size * count);
 968                 mem += (rsize * count);
 969         }
 970         sbuf_printf(&sbuf,
 971             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
 972             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
 973         sbuf_finish(&sbuf);
 974
 975         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 976
 977         sbuf_delete(&sbuf);
 978         free(buf, M_TEMP);
 979         return (error);
 980 }
 981
 982 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 983     NULL, 0, sysctl_kern_mprof, "A", "Malloc Profiling");
 984 #endif /* MALLOC_PROFILE */