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/sbuf.h>
  64 #include <sys/smp.h>
  65 #include <sys/sysctl.h>
  66 #include <sys/time.h>
  67 #include <sys/vmem.h>
  68
  69 #include <vm/vm.h>
  70 #include <vm/pmap.h>
  71 #include <vm/vm_domainset.h>
  72 #include <vm/vm_pageout.h>
  73 #include <vm/vm_param.h>
  74 #include <vm/vm_kern.h>
  75 #include <vm/vm_extern.h>
  76 #include <vm/vm_map.h>
  77 #include <vm/vm_page.h>
  78 #include <vm/uma.h>
  79 #include <vm/uma_int.h>
  80 #include <vm/uma_dbg.h>
  81
  82 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  83 #include <vm/memguard.h>
  84 #endif
  85 #ifdef DEBUG_REDZONE
  86 #include <vm/redzone.h>
  87 #endif
  88
  89 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  90 #include <machine/cpu.h>
  91 #endif
  92
  93 #include <ddb/ddb.h>
  94
  95 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  96 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  97
  98 bool    __read_frequently                       dtrace_malloc_enabled;
  99 dtrace_malloc_probe_func_t __read_mostly        dtrace_malloc_probe;
 100 #endif
 101
 102 #if defined(INVARIANTS) || defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) ||             \
 103     defined(DEBUG_MEMGUARD) || defined(DEBUG_REDZONE)
 104 #define MALLOC_DEBUG    1
 105 #endif
 106
 107 /*
 108  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
 109  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
 110  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
 111  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
 112  */
 113 #ifndef REALLOC_FRACTION
 114 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
 115 #endif
 116
 117 /*
 118  * Centrally define some common malloc types.
 119  */
 120 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 121 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 122 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 123
 124 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 125 static int kmemcount;
 126
 127 #define KMEM_ZSHIFT     4
 128 #define KMEM_ZBASE      16
 129 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 130
 131 #define KMEM_ZMAX       65536
 132 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 133 static uint8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 134
 135 #ifndef MALLOC_DEBUG_MAXZONES
 136 #define MALLOC_DEBUG_MAXZONES   1
 137 #endif
 138 static int numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 139
 140 /*
 141  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 142  * of various sizes.
 143  *
 144  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 145  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 146  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 147  */
 148 struct {
 149         int kz_size;
 150         char *kz_name;
 151         uma_zone_t kz_zone[MALLOC_DEBUG_MAXZONES];
 152 } kmemzones[] = {
 153         {16, "16", },
 154         {32, "32", },
 155         {64, "64", },
 156         {128, "128", },
 157         {256, "256", },
 158         {512, "512", },
 159         {1024, "1024", },
 160         {2048, "2048", },
 161         {4096, "4096", },
 162         {8192, "8192", },
 163         {16384, "16384", },
 164         {32768, "32768", },
 165         {65536, "65536", },
 166         {0, NULL},
 167 };
 168
 169 /*
 170  * Zone to allocate malloc type descriptions from.  For ABI reasons, memory
 171  * types are described by a data structure passed by the declaring code, but
 172  * the malloc(9) implementation has its own data structure describing the
 173  * type and statistics.  This permits the malloc(9)-internal data structures
 174  * to be modified without breaking binary-compiled kernel modules that
 175  * declare malloc types.
 176  */
 177 static uma_zone_t mt_zone;
 178 static uma_zone_t mt_stats_zone;
 179
 180 u_long vm_kmem_size;
 181 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size, 0,
 182     "Size of kernel memory");
 183
 184 static u_long kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
 185 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_zmax, CTLFLAG_RDTUN, &kmem_zmax, 0,
 186     "Maximum allocation size that malloc(9) would use UMA as backend");
 187
 188 static u_long vm_kmem_size_min;
 189 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_min, 0,
 190     "Minimum size of kernel memory");
 191
 192 static u_long vm_kmem_size_max;
 193 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_max, 0,
 194     "Maximum size of kernel memory");
 195
 196 static u_int vm_kmem_size_scale;
 197 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_scale, 0,
 198     "Scale factor for kernel memory size");
 199
 200 static int sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 201 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_size,
 202     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 203     sysctl_kmem_map_size, "LU", "Current kmem allocation size");
 204
 205 static int sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 206 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_free,
 207     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 208     sysctl_kmem_map_free, "LU", "Free space in kmem");
 209
 210 /*
 211  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 212  */
 213 struct mtx malloc_mtx;
 214
 215 #ifdef MALLOC_PROFILE
 216 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 217
 218 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 219 #endif
 220
 221 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 222
 223 /*
 224  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 225  */
 226 static time_t t_malloc_fail;
 227
 228 #if defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) || (MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1)
 229 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD, 0,
 230     "Kernel malloc debugging options");
 231 #endif
 232
 233 /*
 234  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 235  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 236  */
 237 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 238 static int malloc_failure_rate;
 239 static int malloc_nowait_count;
 240 static int malloc_failure_count;
 241 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RWTUN,
 242     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 243 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 244     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 245 #endif
 246
 247 static int
 248 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 249 {
 250         u_long size;
 251
 252         size = uma_size();
 253         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 254 }
 255
 256 static int
 257 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 258 {
 259         u_long size, limit;
 260
 261         /* The sysctl is unsigned, implement as a saturation value. */
 262         size = uma_size();
 263         limit = uma_limit();
 264         if (size > limit)
 265                 size = 0;
 266         else
 267                 size = limit - size;
 268         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 269 }
 270
 271 /*
 272  * malloc(9) uma zone separation -- sub-page buffer overruns in one
 273  * malloc type will affect only a subset of other malloc types.
 274  */
 275 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
 276 static void
 277 tunable_set_numzones(void)
 278 {
 279
 280         TUNABLE_INT_FETCH("debug.malloc.numzones",
 281             &numzones);
 282
 283         /* Sanity check the number of malloc uma zones. */
 284         if (numzones <= 0)
 285                 numzones = 1;
 286         if (numzones > MALLOC_DEBUG_MAXZONES)
 287                 numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 288 }
 289 SYSINIT(numzones, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_ANY, tunable_set_numzones, NULL);
 290 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, numzones, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
 291     &numzones, 0, "Number of malloc uma subzones");
 292
 293 /*
 294  * Any number that changes regularly is an okay choice for the
 295  * offset.  Build numbers are pretty good of you have them.
 296  */
 297 static u_int zone_offset = __FreeBSD_version;
 298 TUNABLE_INT("debug.malloc.zone_offset", &zone_offset);
 299 SYSCTL_UINT(_debug_malloc, OID_AUTO, zone_offset, CTLFLAG_RDTUN,
 300     &zone_offset, 0, "Separate malloc types by examining the "
 301     "Nth character in the malloc type short description.");
 302
 303 static void
 304 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 305 {
 306         struct malloc_type_internal *mtip;
 307         const char *desc;
 308         size_t len;
 309         u_int val;
 310
 311         mtip = mtp->ks_handle;
 312         desc = mtp->ks_shortdesc;
 313         if (desc == NULL || (len = strlen(desc)) == 0)
 314                 val = 0;
 315         else
 316                 val = desc[zone_offset % len];
 317         mtip->mti_zone = (val % numzones);
 318 }
 319
 320 static inline u_int
 321 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 322 {
 323         struct malloc_type_internal *mtip;
 324
 325         mtip = mtp->ks_handle;
 326
 327         KASSERT(mtip->mti_zone < numzones,
 328             ("mti_zone %u out of range %d",
 329             mtip->mti_zone, numzones));
 330         return (mtip->mti_zone);
 331 }
 332 #elif MALLOC_DEBUG_MAXZONES == 0
 333 #error "MALLOC_DEBUG_MAXZONES must be positive."
 334 #else
 335 static void
 336 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 337 {
 338         struct malloc_type_internal *mtip;
 339
 340         mtip = mtp->ks_handle;
 341         mtip->mti_zone = 0;
 342 }
 343
 344 static inline u_int
 345 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 346 {
 347
 348         return (0);
 349 }
 350 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
 351
 352 int
 353 malloc_last_fail(void)
 354 {
 355
 356         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 357 }
 358
 359 /*
 360  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 361  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 362  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 363  * statistics.
 364  */
 365 static void
 366 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 367     int zindx)
 368 {
 369         struct malloc_type_internal *mtip;
 370         struct malloc_type_stats *mtsp;
 371
 372         critical_enter();
 373         mtip = mtp->ks_handle;
 374         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 375         if (size > 0) {
 376                 mtsp->mts_memalloced += size;
 377                 mtsp->mts_numallocs++;
 378         }
 379         if (zindx != -1)
 380                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 381
 382 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 383         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 384                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 385                 if (probe_id != 0)
 386                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 387                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 388                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 389         }
 390 #endif
 391
 392         critical_exit();
 393 }
 394
 395 void
 396 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 397 {
 398
 399         if (size > 0)
 400                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 401 }
 402
 403 /*
 404  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 405  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 406  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 407  * statistics.
 408  */
 409 void
 410 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 411 {
 412         struct malloc_type_internal *mtip;
 413         struct malloc_type_stats *mtsp;
 414
 415         critical_enter();
 416         mtip = mtp->ks_handle;
 417         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 418         mtsp->mts_memfreed += size;
 419         mtsp->mts_numfrees++;
 420
 421 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 422         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 423                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 424                 if (probe_id != 0)
 425                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 426                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 427                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 428         }
 429 #endif
 430
 431         critical_exit();
 432 }
 433
 434 /*
 435  *      contigmalloc:
 436  *
 437  *      Allocate a block of physically contiguous memory.
 438  *
 439  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 440  *      the allocation fails.
 441  */
 442 void *
 443 contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
 444     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
 445     vm_paddr_t boundary)
 446 {
 447         void *ret;
 448
 449         ret = (void *)kmem_alloc_contig(size, flags, low, high, alignment,
 450             boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 451         if (ret != NULL)
 452                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 453         return (ret);
 454 }
 455
 456 void *
 457 contigmalloc_domainset(unsigned long size, struct malloc_type *type,
 458     struct domainset *ds, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 459     unsigned long alignment, vm_paddr_t boundary)
 460 {
 461         void *ret;
 462
 463         ret = (void *)kmem_alloc_contig_domainset(ds, size, flags, low, high,
 464             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 465         if (ret != NULL)
 466                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 467         return (ret);
 468 }
 469
 470 /*
 471  *      contigfree:
 472  *
 473  *      Free a block of memory allocated by contigmalloc.
 474  *
 475  *      This routine may not block.
 476  */
 477 void
 478 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 479 {
 480
 481         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 482         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 483 }
 484
 485 #ifdef MALLOC_DEBUG
 486 static int
 487 malloc_dbg(caddr_t *vap, size_t *sizep, struct malloc_type *mtp,
 488     int flags)
 489 {
 490 #ifdef INVARIANTS
 491         int indx;
 492
 493         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("malloc: bad malloc type magic"));
 494         /*
 495          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 496          */
 497         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 498         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 499                 static  struct timeval lasterr;
 500                 static  int curerr, once;
 501                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 502                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 503                         kdb_backtrace();
 504                         flags |= M_WAITOK;
 505                         once++;
 506                 }
 507         }
 508 #endif
 509 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 510         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 511                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 512                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 513                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 514                         t_malloc_fail = time_uptime;
 515                         *vap = NULL;
 516                         return (EJUSTRETURN);
 517                 }
 518         }
 519 #endif
 520         if (flags & M_WAITOK) {
 521                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 522                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 523                 KASSERT(curthread->td_epochnest == 0,
 524                         ("malloc(M_WAITOK) in epoch context"));
 525         }
 526         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 527             ("malloc: called with spinlock or critical section held"));
 528
 529 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 530         if (memguard_cmp_mtp(mtp, *sizep)) {
 531                 *vap = memguard_alloc(*sizep, flags);
 532                 if (*vap != NULL)
 533                         return (EJUSTRETURN);
 534                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
 535         }
 536 #endif
 537
 538 #ifdef DEBUG_REDZONE
 539         *sizep = redzone_size_ntor(*sizep);
 540 #endif
 541
 542         return (0);
 543 }
 544 #endif
 545
 546 /*
 547  *      malloc:
 548  *
 549  *      Allocate a block of memory.
 550  *
 551  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 552  *      the allocation fails.
 553  */
 554 void *
 555 (malloc)(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 556 {
 557         int indx;
 558         caddr_t va;
 559         uma_zone_t zone;
 560 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 561         unsigned long osize = size;
 562 #endif
 563
 564 #ifdef MALLOC_DEBUG
 565         va = NULL;
 566         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 567                 return (va);
 568 #endif
 569
 570         if (size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0) {
 571                 if (size & KMEM_ZMASK)
 572                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 573                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 574                 zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 575 #ifdef MALLOC_PROFILE
 576                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 577 #endif
 578                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 579                 if (va != NULL)
 580                         size = zone->uz_size;
 581                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 582         } else {
 583                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 584                 zone = NULL;
 585                 va = uma_large_malloc(size, flags);
 586                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 587         }
 588         if (flags & M_WAITOK)
 589                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 590         else if (va == NULL)
 591                 t_malloc_fail = time_uptime;
 592 #ifdef DEBUG_REDZONE
 593         if (va != NULL)
 594                 va = redzone_setup(va, osize);
 595 #endif
 596         return ((void *) va);
 597 }
 598
 599 static void *
 600 malloc_domain(size_t size, struct malloc_type *mtp, int domain, int flags)
 601 {
 602         int indx;
 603         caddr_t va;
 604         uma_zone_t zone;
 605 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 606         unsigned long osize = size;
 607 #endif
 608
 609 #ifdef MALLOC_DEBUG
 610         va = NULL;
 611         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 612                 return (va);
 613 #endif
 614         if (size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0) {
 615                 if (size & KMEM_ZMASK)
 616                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 617                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 618                 zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 619 #ifdef MALLOC_PROFILE
 620                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 621 #endif
 622                 va = uma_zalloc_domain(zone, NULL, domain, flags);
 623                 if (va != NULL)
 624                         size = zone->uz_size;
 625                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 626         } else {
 627                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 628                 zone = NULL;
 629                 va = uma_large_malloc_domain(size, domain, flags);
 630                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 631         }
 632         if (flags & M_WAITOK)
 633                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 634         else if (va == NULL)
 635                 t_malloc_fail = time_uptime;
 636 #ifdef DEBUG_REDZONE
 637         if (va != NULL)
 638                 va = redzone_setup(va, osize);
 639 #endif
 640         return ((void *) va);
 641 }
 642
 643 void *
 644 malloc_domainset(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 645     int flags)
 646 {
 647         struct vm_domainset_iter di;
 648         void *ret;
 649         int domain;
 650
 651         vm_domainset_iter_policy_init(&di, ds, &domain, &flags);
 652         do {
 653                 ret = malloc_domain(size, mtp, domain, flags);
 654                 if (ret != NULL)
 655                         break;
 656         } while (vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) == 0);
 657
 658         return (ret);
 659 }
 660
 661 void *
 662 malloc_aligned(size_t size, size_t align, struct malloc_type *type, int flags)
 663 {
 664         return (malloc_domainset_aligned(size, align, type, DOMAINSET_RR(),
 665             flags));
 666 }
 667
 668 void *
 669 malloc_domainset_aligned(size_t size, size_t align,
 670     struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds, int flags)
 671 {
 672         void *res;
 673         size_t asize;
 674
 675         KASSERT(align != 0 && powerof2(align),
 676             ("malloc_domainset_aligned: wrong align %#zx size %#zx",
 677             align, size));
 678         KASSERT(align <= PAGE_SIZE,
 679             ("malloc_domainset_aligned: align %#zx (size %#zx) too large",
 680             align, size));
 681
 682         /*
 683          * Round the allocation size up to the next power of 2,
 684          * because we can only guarantee alignment for
 685          * power-of-2-sized allocations.  Further increase the
 686          * allocation size to align if the rounded size is less than
 687          * align, since malloc zones provide alignment equal to their
 688          * size.
 689          */
 690         asize = size <= align ? align : 1UL << flsl(size - 1);
 691
 692         res = malloc_domainset(asize, mtp, ds, flags);
 693         KASSERT(res == NULL || ((uintptr_t)res & (align - 1)) == 0,
 694             ("malloc_domainset_aligned: result not aligned %p size %#zx "
 695             "allocsize %#zx align %#zx", res, size, asize, align));
 696         return (res);
 697 }
 698
 699 void *
 700 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
 701 {
 702
 703         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 704                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 705
 706         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
 707 }
 708
 709 void *
 710 mallocarray_domainset(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type,
 711     struct domainset *ds, int flags)
 712 {
 713
 714         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 715                 panic("mallocarray_domainset: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 716
 717         return (malloc_domainset(size * nmemb, type, ds, flags));
 718 }
 719
 720 #ifdef INVARIANTS
 721 static void
 722 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
 723 {
 724         struct malloc_type **mtpp = addr;
 725
 726         /*
 727          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 728          * this memory here.  This way we know who is most likely to
 729          * have stepped on it later.
 730          *
 731          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 732          * 64 bit machines
 733          */
 734         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 735         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 736             sizeof(struct malloc_type *);
 737         *mtpp = mtp;
 738 }
 739 #endif
 740
 741 #ifdef MALLOC_DEBUG
 742 static int
 743 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
 744 {
 745         void *addr;
 746
 747         addr = *addrp;
 748         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("free: bad malloc type magic"));
 749         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 750             ("free: called with spinlock or critical section held"));
 751
 752         /* free(NULL, ...) does nothing */
 753         if (addr == NULL)
 754                 return (EJUSTRETURN);
 755
 756 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 757         if (is_memguard_addr(addr)) {
 758                 memguard_free(addr);
 759                 return (EJUSTRETURN);
 760         }
 761 #endif
 762
 763 #ifdef DEBUG_REDZONE
 764         redzone_check(addr);
 765         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
 766 #endif
 767
 768         return (0);
 769 }
 770 #endif
 771
 772 /*
 773  *      free:
 774  *
 775  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 776  *
 777  *      This routine may not block.
 778  */
 779 void
 780 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 781 {
 782         uma_slab_t slab;
 783         u_long size;
 784
 785 #ifdef MALLOC_DEBUG
 786         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 787                 return;
 788 #endif
 789         /* free(NULL, ...) does nothing */
 790         if (addr == NULL)
 791                 return;
 792
 793         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 794         if (slab == NULL)
 795                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 796                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 797
 798         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 799                 size = slab->us_keg->uk_size;
 800 #ifdef INVARIANTS
 801                 free_save_type(addr, mtp, size);
 802 #endif
 803                 uma_zfree_arg(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones), addr, slab);
 804         } else {
 805                 size = slab->us_size;
 806                 uma_large_free(slab);
 807         }
 808         malloc_type_freed(mtp, size);
 809 }
 810
 811 void
 812 free_domain(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 813 {
 814         uma_slab_t slab;
 815         u_long size;
 816
 817 #ifdef MALLOC_DEBUG
 818         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 819                 return;
 820 #endif
 821
 822         /* free(NULL, ...) does nothing */
 823         if (addr == NULL)
 824                 return;
 825
 826         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 827         if (slab == NULL)
 828                 panic("free_domain: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 829                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 830
 831         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 832                 size = slab->us_keg->uk_size;
 833 #ifdef INVARIANTS
 834                 free_save_type(addr, mtp, size);
 835 #endif
 836                 uma_zfree_domain(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones),
 837                     addr, slab);
 838         } else {
 839                 size = slab->us_size;
 840                 uma_large_free(slab);
 841         }
 842         malloc_type_freed(mtp, size);
 843 }
 844
 845 /*
 846  *      realloc: change the size of a memory block
 847  */
 848 void *
 849 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 850 {
 851         uma_slab_t slab;
 852         unsigned long alloc;
 853         void *newaddr;
 854
 855         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
 856             ("realloc: bad malloc type magic"));
 857         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 858             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
 859
 860         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 861         if (addr == NULL)
 862                 return (malloc(size, mtp, flags));
 863
 864         /*
 865          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 866          * per-CPU stats.
 867          */
 868
 869 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 870         if (is_memguard_addr(addr))
 871                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 872 #endif
 873
 874 #ifdef DEBUG_REDZONE
 875         slab = NULL;
 876         alloc = redzone_get_size(addr);
 877 #else
 878         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & ~(UMA_SLAB_MASK));
 879
 880         /* Sanity check */
 881         KASSERT(slab != NULL,
 882             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 883
 884         /* Get the size of the original block */
 885         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 886                 alloc = slab->us_keg->uk_size;
 887         else
 888                 alloc = slab->us_size;
 889
 890         /* Reuse the original block if appropriate */
 891         if (size <= alloc
 892             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 893                 return (addr);
 894 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 895
 896         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 897         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 898                 return (NULL);
 899
 900         /* Copy over original contents */
 901         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 902         free(addr, mtp);
 903         return (newaddr);
 904 }
 905
 906 /*
 907  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 908  */
 909 void *
 910 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 911 {
 912         void *mem;
 913
 914         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 915                 free(addr, mtp);
 916         return (mem);
 917 }
 918
 919 /*
 920  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
 921  */
 922 size_t
 923 malloc_usable_size(const void *addr)
 924 {
 925 #ifndef DEBUG_REDZONE
 926         uma_slab_t slab;
 927 #endif
 928         u_long size;
 929
 930         if (addr == NULL)
 931                 return (0);
 932
 933 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 934         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
 935                 return (memguard_get_req_size(addr));
 936 #endif
 937
 938 #ifdef DEBUG_REDZONE
 939         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
 940 #else
 941         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 942         if (slab == NULL)
 943                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
 944                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 945
 946         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 947                 size = slab->us_keg->uk_size;
 948         else
 949                 size = slab->us_size;
 950 #endif
 951         return (size);
 952 }
 953
 954 #ifndef __sparc64__
 955 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
 956 #endif
 957
 958 /*
 959  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
 960  */
 961 void
 962 kmeminit(void)
 963 {
 964         u_long mem_size;
 965         u_long tmp;
 966
 967 #ifdef VM_KMEM_SIZE
 968         if (vm_kmem_size == 0)
 969                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
 970 #endif
 971 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
 972         if (vm_kmem_size_min == 0)
 973                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
 974 #endif
 975 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
 976         if (vm_kmem_size_max == 0)
 977                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
 978 #endif
 979         /*
 980          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
 981          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
 982          * of machines, it is a function of the physical memory size,
 983          * specifically,
 984          *
 985          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
 986          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
 987          *
 988          * Every architecture must define an integral value for
 989          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
 990          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
 991          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
 992          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
 993          * a given architecture.
 994          */
 995         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
 996         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
 997                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
 998
 999         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1000                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1001
1002         /*
1003          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1004          * variable:
1005          */
1006         if (vm_kmem_size == 0) {
1007                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1008                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1009                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1010                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1011                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1012                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1013                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1014         }
1015         if (vm_kmem_size == 0)
1016                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1017
1018         /*
1019          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1020          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1021          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1022          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1023          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena.
1024          */
1025         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1026                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1027
1028         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1029 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1030         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1031 #else
1032         tmp = vm_kmem_size;
1033 #endif
1034         uma_set_limit(tmp);
1035
1036 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1037         /*
1038          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1039          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1040          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1041          */
1042         memguard_init(kernel_arena);
1043 #endif
1044 }
1045
1046 /*
1047  * Initialize the kernel memory allocator
1048  */
1049 /* ARGSUSED*/
1050 static void
1051 mallocinit(void *dummy)
1052 {
1053         int i;
1054         uint8_t indx;
1055
1056         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1057
1058         kmeminit();
1059
1060         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1061                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1062
1063         mt_stats_zone = uma_zcreate("mt_stats_zone",
1064             sizeof(struct malloc_type_stats), NULL, NULL, NULL, NULL,
1065             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_PCPU);
1066         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
1067 #ifdef INVARIANTS
1068             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1069 #else
1070             NULL, NULL, NULL, NULL,
1071 #endif
1072             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
1073         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1074                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1075                 char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1076                 size_t align;
1077                 int subzone;
1078
1079                 align = UMA_ALIGN_PTR;
1080                 if (powerof2(size) && size > sizeof(void *))
1081                         align = MIN(size, PAGE_SIZE) - 1;
1082                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1083                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1084                             uma_zcreate(name, size,
1085 #ifdef INVARIANTS
1086                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1087 #else
1088                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1089 #endif
1090                             align, UMA_ZONE_MALLOC);
1091                 }
1092                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1093                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1094
1095         }
1096 }
1097 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1098
1099 void
1100 malloc_init(void *data)
1101 {
1102         struct malloc_type_internal *mtip;
1103         struct malloc_type *mtp;
1104
1105         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1106
1107         mtp = data;
1108         if (mtp->ks_magic != M_MAGIC)
1109                 panic("malloc_init: bad malloc type magic");
1110
1111         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1112         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(mt_stats_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1113         mtp->ks_handle = mtip;
1114         mtp_set_subzone(mtp);
1115
1116         mtx_lock(&malloc_mtx);
1117         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1118         kmemstatistics = mtp;
1119         kmemcount++;
1120         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1121 }
1122
1123 void
1124 malloc_uninit(void *data)
1125 {
1126         struct malloc_type_internal *mtip;
1127         struct malloc_type_stats *mtsp;
1128         struct malloc_type *mtp, *temp;
1129         uma_slab_t slab;
1130         long temp_allocs, temp_bytes;
1131         int i;
1132
1133         mtp = data;
1134         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
1135             ("malloc_uninit: bad malloc type magic"));
1136         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
1137
1138         mtx_lock(&malloc_mtx);
1139         mtip = mtp->ks_handle;
1140         mtp->ks_handle = NULL;
1141         if (mtp != kmemstatistics) {
1142                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1143                     temp = temp->ks_next) {
1144                         if (temp->ks_next == mtp) {
1145                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1146                                 break;
1147                         }
1148                 }
1149                 KASSERT(temp,
1150                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1151         } else
1152                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1153         kmemcount--;
1154         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1155
1156         /*
1157          * Look for memory leaks.
1158          */
1159         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1160         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1161                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1162                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1163                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1164                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1165                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1166         }
1167         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1168                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1169                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1170                     temp_allocs, temp_bytes);
1171         }
1172
1173         slab = vtoslab((vm_offset_t) mtip & (~UMA_SLAB_MASK));
1174         uma_zfree_pcpu(mt_stats_zone, mtip->mti_stats);
1175         uma_zfree_arg(mt_zone, mtip, slab);
1176 }
1177
1178 struct malloc_type *
1179 malloc_desc2type(const char *desc)
1180 {
1181         struct malloc_type *mtp;
1182
1183         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1184         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1185                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1186                         return (mtp);
1187         }
1188         return (NULL);
1189 }
1190
1191 static int
1192 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1193 {
1194         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1195         struct malloc_type_internal *mtip;
1196         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1197         struct malloc_type_header mth;
1198         struct malloc_type *mtp;
1199         int error, i;
1200         struct sbuf sbuf;
1201
1202         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1203         if (error != 0)
1204                 return (error);
1205         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1206         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1207         mtx_lock(&malloc_mtx);
1208
1209         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1210
1211         /*
1212          * Insert stream header.
1213          */
1214         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1215         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1216         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1217         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1218         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1219
1220         /*
1221          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1222          */
1223         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1224                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
1225
1226                 /*
1227                  * Insert type header.
1228                  */
1229                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1230                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1231                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1232
1233                 /*
1234                  * Insert type statistics for each CPU.
1235                  */
1236                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1237                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1238                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1239                 }
1240                 /*
1241                  * Fill in the missing CPUs.
1242                  */
1243                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1244                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1245                 }
1246
1247         }
1248         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1249         error = sbuf_finish(&sbuf);
1250         sbuf_delete(&sbuf);
1251         return (error);
1252 }
1253
1254 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
1255     0, 0, sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1256     "Return malloc types");
1257
1258 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1259     "Count of kernel malloc types");
1260
1261 void
1262 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1263 {
1264         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1265         int count, i;
1266         size_t buflen;
1267
1268         mtx_lock(&malloc_mtx);
1269 restart:
1270         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1271         count = kmemcount;
1272         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1273
1274         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1275         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1276
1277         mtx_lock(&malloc_mtx);
1278
1279         if (count < kmemcount) {
1280                 free(bufmtp, M_TEMP);
1281                 goto restart;
1282         }
1283
1284         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1285                 bufmtp[i] = mtp;
1286
1287         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1288
1289         for (i = 0; i < count; i++)
1290                 (func)(bufmtp[i], arg);
1291
1292         free(bufmtp, M_TEMP);
1293 }
1294
1295 #ifdef DDB
1296 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
1297 {
1298         struct malloc_type_internal *mtip;
1299         struct malloc_type_stats *mtsp;
1300         struct malloc_type *mtp;
1301         uint64_t allocs, frees;
1302         uint64_t alloced, freed;
1303         int i;
1304
1305         db_printf("%18s %12s  %12s %12s\n", "Type", "InUse", "MemUse",
1306             "Requests");
1307         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1308                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
1309                 allocs = 0;
1310                 frees = 0;
1311                 alloced = 0;
1312                 freed = 0;
1313                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1314                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1315                         allocs += mtsp->mts_numallocs;
1316                         frees += mtsp->mts_numfrees;
1317                         alloced += mtsp->mts_memalloced;
1318                         freed += mtsp->mts_memfreed;
1319                 }
1320                 db_printf("%18s %12ju %12juK %12ju\n",
1321                     mtp->ks_shortdesc, allocs - frees,
1322                     (alloced - freed + 1023) / 1024, allocs);
1323                 if (db_pager_quit)
1324                         break;
1325         }
1326 }
1327
1328 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1329 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1330 {
1331         struct malloc_type_internal *mtip;
1332         struct malloc_type *mtp;
1333         u_int subzone;
1334
1335         if (!have_addr) {
1336                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1337                 return;
1338         }
1339         mtp = (void *)addr;
1340         if (mtp->ks_magic != M_MAGIC) {
1341                 db_printf("Magic %lx does not match expected %x\n",
1342                     mtp->ks_magic, M_MAGIC);
1343                 return;
1344         }
1345
1346         mtip = mtp->ks_handle;
1347         subzone = mtip->mti_zone;
1348
1349         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1350                 mtip = mtp->ks_handle;
1351                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1352                         continue;
1353                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1354                 if (db_pager_quit)
1355                         break;
1356         }
1357 }
1358 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1359 #endif /* DDB */
1360
1361 #ifdef MALLOC_PROFILE
1362
1363 static int
1364 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1365 {
1366         struct sbuf sbuf;
1367         uint64_t count;
1368         uint64_t waste;
1369         uint64_t mem;
1370         int error;
1371         int rsize;
1372         int size;
1373         int i;
1374
1375         waste = 0;
1376         mem = 0;
1377
1378         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1379         if (error != 0)
1380                 return (error);
1381         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1382         sbuf_printf(&sbuf,
1383             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
1384         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
1385                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
1386                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
1387                 count = (long long unsigned)krequests[i];
1388
1389                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
1390                     (unsigned long long)count, rsize);
1391
1392                 if ((rsize * count) > (size * count))
1393                         waste += (rsize * count) - (size * count);
1394                 mem += (rsize * count);
1395         }
1396         sbuf_printf(&sbuf,
1397             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
1398             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
1399         error = sbuf_finish(&sbuf);
1400         sbuf_delete(&sbuf);
1401         return (error);
1402 }
1403
1404 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
1405     NULL, 0, sysctl_kern_mprof, "A", "Malloc Profiling");
1406 #endif /* MALLOC_PROFILE */