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 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
 768 {
 769
 770         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 771                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 772
 773         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
 774 }
 775
 776 #ifdef INVARIANTS
 777 static void
 778 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
 779 {
 780         struct malloc_type **mtpp = addr;
 781
 782         /*
 783          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 784          * this memory here.  This way we know who is most likely to
 785          * have stepped on it later.
 786          *
 787          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 788          * 64 bit machines
 789          */
 790         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 791         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 792             sizeof(struct malloc_type *);
 793         *mtpp = mtp;
 794 }
 795 #endif
 796
 797 #ifdef MALLOC_DEBUG
 798 static int
 799 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
 800 {
 801         void *addr;
 802
 803         addr = *addrp;
 804         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("free: bad malloc type version"));
 805         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 806             ("free: called with spinlock or critical section held"));
 807
 808         /* free(NULL, ...) does nothing */
 809         if (addr == NULL)
 810                 return (EJUSTRETURN);
 811
 812 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 813         if (is_memguard_addr(addr)) {
 814                 memguard_free(addr);
 815                 return (EJUSTRETURN);
 816         }
 817 #endif
 818
 819 #ifdef DEBUG_REDZONE
 820         redzone_check(addr);
 821         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
 822 #endif
 823
 824         return (0);
 825 }
 826 #endif
 827
 828 /*
 829  *      free:
 830  *
 831  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 832  *
 833  *      This routine may not block.
 834  */
 835 void
 836 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 837 {
 838         uma_zone_t zone;
 839         uma_slab_t slab;
 840         u_long size;
 841
 842 #ifdef MALLOC_DEBUG
 843         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 844                 return;
 845 #endif
 846         /* free(NULL, ...) does nothing */
 847         if (addr == NULL)
 848                 return;
 849
 850         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 851         if (slab == NULL)
 852                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 853                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 854
 855         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 856                 size = zone->uz_size;
 857 #ifdef INVARIANTS
 858                 free_save_type(addr, mtp, size);
 859 #endif
 860                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 861         } else {
 862                 size = malloc_large_size(slab);
 863                 free_large(addr, size);
 864         }
 865         malloc_type_freed(mtp, size);
 866 }
 867
 868 /*
 869  *      zfree:
 870  *
 871  *      Zero then free a block of memory allocated by malloc.
 872  *
 873  *      This routine may not block.
 874  */
 875 void
 876 zfree(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 877 {
 878         uma_zone_t zone;
 879         uma_slab_t slab;
 880         u_long size;
 881
 882 #ifdef MALLOC_DEBUG
 883         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 884                 return;
 885 #endif
 886         /* free(NULL, ...) does nothing */
 887         if (addr == NULL)
 888                 return;
 889
 890         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 891         if (slab == NULL)
 892                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 893                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 894
 895         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 896                 size = zone->uz_size;
 897 #ifdef INVARIANTS
 898                 free_save_type(addr, mtp, size);
 899 #endif
 900                 explicit_bzero(addr, size);
 901                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 902         } else {
 903                 size = malloc_large_size(slab);
 904                 explicit_bzero(addr, size);
 905                 free_large(addr, size);
 906         }
 907         malloc_type_freed(mtp, size);
 908 }
 909
 910 /*
 911  *      realloc: change the size of a memory block
 912  */
 913 void *
 914 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 915 {
 916         uma_zone_t zone;
 917         uma_slab_t slab;
 918         unsigned long alloc;
 919         void *newaddr;
 920
 921         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
 922             ("realloc: bad malloc type version"));
 923         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 924             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
 925
 926         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 927         if (addr == NULL)
 928                 return (malloc(size, mtp, flags));
 929
 930         /*
 931          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 932          * per-CPU stats.
 933          */
 934
 935 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 936         if (is_memguard_addr(addr))
 937                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 938 #endif
 939
 940 #ifdef DEBUG_REDZONE
 941         slab = NULL;
 942         zone = NULL;
 943         alloc = redzone_get_size(addr);
 944 #else
 945         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 946
 947         /* Sanity check */
 948         KASSERT(slab != NULL,
 949             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 950
 951         /* Get the size of the original block */
 952         if (!malloc_large_slab(slab))
 953                 alloc = zone->uz_size;
 954         else
 955                 alloc = malloc_large_size(slab);
 956
 957         /* Reuse the original block if appropriate */
 958         if (size <= alloc
 959             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 960                 return (addr);
 961 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 962
 963         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 964         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 965                 return (NULL);
 966
 967         /* Copy over original contents */
 968         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 969         free(addr, mtp);
 970         return (newaddr);
 971 }
 972
 973 /*
 974  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 975  */
 976 void *
 977 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 978 {
 979         void *mem;
 980
 981         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 982                 free(addr, mtp);
 983         return (mem);
 984 }
 985
 986 /*
 987  *      malloc_size: returns the number of bytes allocated for a request of the
 988  *                   specified size
 989  */
 990 size_t
 991 malloc_size(size_t size)
 992 {
 993         int indx;
 994
 995         if (size > kmem_zmax)
 996                 return (0);
 997         if (size & KMEM_ZMASK)
 998                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 999         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
1000         return (kmemzones[indx].kz_size);
1001 }
1002
1003 /*
1004  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
1005  */
1006 size_t
1007 malloc_usable_size(const void *addr)
1008 {
1009 #ifndef DEBUG_REDZONE
1010         uma_zone_t zone;
1011         uma_slab_t slab;
1012 #endif
1013         u_long size;
1014
1015         if (addr == NULL)
1016                 return (0);
1017
1018 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1019         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
1020                 return (memguard_get_req_size(addr));
1021 #endif
1022
1023 #ifdef DEBUG_REDZONE
1024         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
1025 #else
1026         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1027         if (slab == NULL)
1028                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
1029                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
1030
1031         if (!malloc_large_slab(slab))
1032                 size = zone->uz_size;
1033         else
1034                 size = malloc_large_size(slab);
1035 #endif
1036         return (size);
1037 }
1038
1039 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
1040
1041 /*
1042  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
1043  */
1044 void
1045 kmeminit(void)
1046 {
1047         u_long mem_size;
1048         u_long tmp;
1049
1050 #ifdef VM_KMEM_SIZE
1051         if (vm_kmem_size == 0)
1052                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
1053 #endif
1054 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
1055         if (vm_kmem_size_min == 0)
1056                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
1057 #endif
1058 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
1059         if (vm_kmem_size_max == 0)
1060                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
1061 #endif
1062         /*
1063          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
1064          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
1065          * of machines, it is a function of the physical memory size,
1066          * specifically,
1067          *
1068          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
1069          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
1070          *
1071          * Every architecture must define an integral value for
1072          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
1073          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
1074          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
1075          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
1076          * a given architecture.
1077          */
1078         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
1079         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
1080                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
1081
1082         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1083                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1084
1085         /*
1086          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1087          * variable:
1088          */
1089         if (vm_kmem_size == 0) {
1090                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1091                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1092                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1093                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1094                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1095                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1096                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1097         }
1098         if (vm_kmem_size == 0)
1099                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1100
1101         /*
1102          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1103          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1104          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1105          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1106          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena.
1107          */
1108         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1109                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1110
1111         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1112 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1113         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1114 #else
1115         tmp = vm_kmem_size;
1116 #endif
1117         uma_set_limit(tmp);
1118
1119 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1120         /*
1121          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1122          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1123          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1124          */
1125         memguard_init(kernel_arena);
1126 #endif
1127 }
1128
1129 /*
1130  * Initialize the kernel memory allocator
1131  */
1132 /* ARGSUSED*/
1133 static void
1134 mallocinit(void *dummy)
1135 {
1136         int i;
1137         uint8_t indx;
1138
1139         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1140
1141         kmeminit();
1142
1143         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1144                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1145
1146         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1147                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1148                 const char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1149                 int subzone;
1150
1151                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1152                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1153                             uma_zcreate(name, size,
1154 #ifdef INVARIANTS
1155                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1156 #else
1157                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1158 #endif
1159                             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
1160                 }
1161                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1162                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1163         }
1164 }
1165 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1166
1167 void
1168 malloc_init(void *data)
1169 {
1170         struct malloc_type_internal *mtip;
1171         struct malloc_type *mtp;
1172
1173         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1174
1175         mtp = data;
1176         if (mtp->ks_version != M_VERSION)
1177                 panic("malloc_init: type %s with unsupported version %lu",
1178                     mtp->ks_shortdesc, mtp->ks_version);
1179
1180         mtip = &mtp->ks_mti;
1181         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(pcpu_zone_64, M_WAITOK | M_ZERO);
1182         mtp_set_subzone(mtp);
1183
1184         mtx_lock(&malloc_mtx);
1185         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1186         kmemstatistics = mtp;
1187         kmemcount++;
1188         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1189 }
1190
1191 void
1192 malloc_uninit(void *data)
1193 {
1194         struct malloc_type_internal *mtip;
1195         struct malloc_type_stats *mtsp;
1196         struct malloc_type *mtp, *temp;
1197         long temp_allocs, temp_bytes;
1198         int i;
1199
1200         mtp = data;
1201         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
1202             ("malloc_uninit: bad malloc type version"));
1203
1204         mtx_lock(&malloc_mtx);
1205         mtip = &mtp->ks_mti;
1206         if (mtp != kmemstatistics) {
1207                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1208                     temp = temp->ks_next) {
1209                         if (temp->ks_next == mtp) {
1210                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1211                                 break;
1212                         }
1213                 }
1214                 KASSERT(temp,
1215                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1216         } else
1217                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1218         kmemcount--;
1219         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1220
1221         /*
1222          * Look for memory leaks.
1223          */
1224         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1225         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1226                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1227                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1228                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1229                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1230                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1231         }
1232         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1233                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1234                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1235                     temp_allocs, temp_bytes);
1236         }
1237
1238         uma_zfree_pcpu(pcpu_zone_64, mtip->mti_stats);
1239 }
1240
1241 struct malloc_type *
1242 malloc_desc2type(const char *desc)
1243 {
1244         struct malloc_type *mtp;
1245
1246         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1247         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1248                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1249                         return (mtp);
1250         }
1251         return (NULL);
1252 }
1253
1254 static int
1255 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1256 {
1257         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1258         struct malloc_type_internal *mtip;
1259         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1260         struct malloc_type_header mth;
1261         struct malloc_type *mtp;
1262         int error, i;
1263         struct sbuf sbuf;
1264
1265         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1266         if (error != 0)
1267                 return (error);
1268         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1269         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1270         mtx_lock(&malloc_mtx);
1271
1272         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1273
1274         /*
1275          * Insert stream header.
1276          */
1277         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1278         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1279         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1280         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1281         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1282
1283         /*
1284          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1285          */
1286         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1287                 mtip = &mtp->ks_mti;
1288
1289                 /*
1290                  * Insert type header.
1291                  */
1292                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1293                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1294                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1295
1296                 /*
1297                  * Insert type statistics for each CPU.
1298                  */
1299                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1300                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1301                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1302                 }
1303                 /*
1304                  * Fill in the missing CPUs.
1305                  */
1306                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1307                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1308                 }
1309         }
1310         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1311         error = sbuf_finish(&sbuf);
1312         sbuf_delete(&sbuf);
1313         return (error);
1314 }
1315
1316 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats,
1317     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
1318     sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1319     "Return malloc types");
1320
1321 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1322     "Count of kernel malloc types");
1323
1324 void
1325 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1326 {
1327         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1328         int count, i;
1329         size_t buflen;
1330
1331         mtx_lock(&malloc_mtx);
1332 restart:
1333         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1334         count = kmemcount;
1335         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1336
1337         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1338         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1339
1340         mtx_lock(&malloc_mtx);
1341
1342         if (count < kmemcount) {
1343                 free(bufmtp, M_TEMP);
1344                 goto restart;
1345         }
1346
1347         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1348                 bufmtp[i] = mtp;
1349
1350         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1351
1352         for (i = 0; i < count; i++)
1353                 (func)(bufmtp[i], arg);
1354
1355         free(bufmtp, M_TEMP);
1356 }
1357
1358 #ifdef DDB
1359 static int64_t
1360 get_malloc_stats(const struct malloc_type_internal *mtip, uint64_t *allocs,
1361     uint64_t *inuse)
1362 {
1363         const struct malloc_type_stats *mtsp;
1364         uint64_t frees, alloced, freed;
1365         int i;
1366
1367         *allocs = 0;
1368         frees = 0;
1369         alloced = 0;
1370         freed = 0;
1371         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1372                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1373
1374                 *allocs += mtsp->mts_numallocs;
1375                 frees += mtsp->mts_numfrees;
1376                 alloced += mtsp->mts_memalloced;
1377                 freed += mtsp->mts_memfreed;
1378         }
1379         *inuse = *allocs - frees;
1380         return (alloced - freed);
1381 }
1382
1383 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
1384 {
1385         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
1386         struct malloc_type *mtp;
1387         uint64_t allocs, inuse;
1388         int64_t size;
1389         /* variables for sorting */
1390         struct malloc_type *last_mtype, *cur_mtype;
1391         int64_t cur_size, last_size;
1392         int ties;
1393
1394         if (modif[0] == 'i') {
1395                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s\n";
1396                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jdK,%ju\n";
1397         } else {
1398                 fmt_hdr = "%18s %12s  %12s %12s\n";
1399                 fmt_entry = "%18s %12ju %12jdK %12ju\n";
1400         }
1401
1402         db_printf(fmt_hdr, "Type", "InUse", "MemUse", "Requests");
1403
1404         /* Select sort, largest size first. */
1405         last_mtype = NULL;
1406         last_size = INT64_MAX;
1407         for (;;) {
1408                 cur_mtype = NULL;
1409                 cur_size = -1;
1410                 ties = 0;
1411
1412                 for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1413                         /*
1414                          * In the case of size ties, print out mtypes
1415                          * in the order they are encountered.  That is,
1416                          * when we encounter the most recently output
1417                          * mtype, we have already printed all preceding
1418                          * ties, and we must print all following ties.
1419                          */
1420                         if (mtp == last_mtype) {
1421                                 ties = 1;
1422                                 continue;
1423                         }
1424                         size = get_malloc_stats(&mtp->ks_mti, &allocs,
1425                             &inuse);
1426                         if (size > cur_size && size < last_size + ties) {
1427                                 cur_size = size;
1428                                 cur_mtype = mtp;
1429                         }
1430                 }
1431                 if (cur_mtype == NULL)
1432                         break;
1433
1434                 size = get_malloc_stats(&cur_mtype->ks_mti, &allocs, &inuse);
1435                 db_printf(fmt_entry, cur_mtype->ks_shortdesc, inuse,
1436                     howmany(size, 1024), allocs);
1437
1438                 if (db_pager_quit)
1439                         break;
1440
1441                 last_mtype = cur_mtype;
1442                 last_size = cur_size;
1443         }
1444 }
1445
1446 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1447 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1448 {
1449         struct malloc_type_internal *mtip;
1450         struct malloc_type *mtp;
1451         u_int subzone;
1452
1453         if (!have_addr) {
1454                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1455                 return;
1456         }
1457         mtp = (void *)addr;
1458         if (mtp->ks_version != M_VERSION) {
1459                 db_printf("Version %lx does not match expected %x\n",
1460                     mtp->ks_version, M_VERSION);
1461                 return;
1462         }
1463
1464         mtip = &mtp->ks_mti;
1465         subzone = mtip->mti_zone;
1466
1467         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1468                 mtip = &mtp->ks_mti;
1469                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1470                         continue;
1471                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1472                 if (db_pager_quit)
1473                         break;
1474         }
1475 }
1476 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1477 #endif /* DDB */