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 /*
 114  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
 115  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
 116  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
 117  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
 118  */
 119 #ifndef REALLOC_FRACTION
 120 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
 121 #endif
 122
 123 /*
 124  * Centrally define some common malloc types.
 125  */
 126 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 127 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 128 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 129
 130 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 131 static int kmemcount;
 132
 133 #define KMEM_ZSHIFT     4
 134 #define KMEM_ZBASE      16
 135 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 136
 137 #define KMEM_ZMAX       65536
 138 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 139 static uint8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 140
 141 #ifndef MALLOC_DEBUG_MAXZONES
 142 #define MALLOC_DEBUG_MAXZONES   1
 143 #endif
 144 static int numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 145
 146 /*
 147  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 148  * of various sizes.
 149  *
 150  * Warning: the layout of the struct is duplicated in libmemstat for KVM support.
 151  *
 152  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 153  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 154  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 155  */
 156 struct {
 157         int kz_size;
 158         const char *kz_name;
 159         uma_zone_t kz_zone[MALLOC_DEBUG_MAXZONES];
 160 } kmemzones[] = {
 161         {16, "malloc-16", },
 162         {32, "malloc-32", },
 163         {64, "malloc-64", },
 164         {128, "malloc-128", },
 165         {256, "malloc-256", },
 166         {512, "malloc-512", },
 167         {1024, "malloc-1024", },
 168         {2048, "malloc-2048", },
 169         {4096, "malloc-4096", },
 170         {8192, "malloc-8192", },
 171         {16384, "malloc-16384", },
 172         {32768, "malloc-32768", },
 173         {65536, "malloc-65536", },
 174         {0, NULL},
 175 };
 176
 177 u_long vm_kmem_size;
 178 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size, 0,
 179     "Size of kernel memory");
 180
 181 static u_long kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
 182 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_zmax, CTLFLAG_RDTUN, &kmem_zmax, 0,
 183     "Maximum allocation size that malloc(9) would use UMA as backend");
 184
 185 static u_long vm_kmem_size_min;
 186 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_min, 0,
 187     "Minimum size of kernel memory");
 188
 189 static u_long vm_kmem_size_max;
 190 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_max, 0,
 191     "Maximum size of kernel memory");
 192
 193 static u_int vm_kmem_size_scale;
 194 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_scale, 0,
 195     "Scale factor for kernel memory size");
 196
 197 static int sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 198 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_size,
 199     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 200     sysctl_kmem_map_size, "LU", "Current kmem allocation size");
 201
 202 static int sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 203 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_free,
 204     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 205     sysctl_kmem_map_free, "LU", "Free space in kmem");
 206
 207 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 208     "Malloc information");
 209
 210 static u_int vm_malloc_zone_count = nitems(kmemzones);
 211 SYSCTL_UINT(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_count,
 212     CTLFLAG_RD, &vm_malloc_zone_count, 0,
 213     "Number of malloc zones");
 214
 215 static int sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 216 SYSCTL_PROC(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_sizes,
 217     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 218     sysctl_vm_malloc_zone_sizes, "S", "Zone sizes used by malloc");
 219
 220 /*
 221  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 222  */
 223 struct mtx malloc_mtx;
 224
 225 #ifdef MALLOC_PROFILE
 226 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 227
 228 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 229 #endif
 230
 231 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 232
 233 /*
 234  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 235  */
 236 static time_t t_malloc_fail;
 237
 238 #if defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) || (MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1)
 239 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 240     "Kernel malloc debugging options");
 241 #endif
 242
 243 /*
 244  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 245  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 246  */
 247 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 248 static int malloc_failure_rate;
 249 static int malloc_nowait_count;
 250 static int malloc_failure_count;
 251 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RWTUN,
 252     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 253 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 254     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 255 #endif
 256
 257 static int
 258 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 259 {
 260         u_long size;
 261
 262         size = uma_size();
 263         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 264 }
 265
 266 static int
 267 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 268 {
 269         u_long size, limit;
 270
 271         /* The sysctl is unsigned, implement as a saturation value. */
 272         size = uma_size();
 273         limit = uma_limit();
 274         if (size > limit)
 275                 size = 0;
 276         else
 277                 size = limit - size;
 278         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 279 }
 280
 281 static int
 282 sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 283 {
 284         int sizes[nitems(kmemzones)];
 285         int i;
 286
 287         for (i = 0; i < nitems(kmemzones); i++) {
 288                 sizes[i] = kmemzones[i].kz_size;
 289         }
 290
 291         return (SYSCTL_OUT(req, &sizes, sizeof(sizes)));
 292 }
 293
 294 /*
 295  * malloc(9) uma zone separation -- sub-page buffer overruns in one
 296  * malloc type will affect only a subset of other malloc types.
 297  */
 298 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
 299 static void
 300 tunable_set_numzones(void)
 301 {
 302
 303         TUNABLE_INT_FETCH("debug.malloc.numzones",
 304             &numzones);
 305
 306         /* Sanity check the number of malloc uma zones. */
 307         if (numzones <= 0)
 308                 numzones = 1;
 309         if (numzones > MALLOC_DEBUG_MAXZONES)
 310                 numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 311 }
 312 SYSINIT(numzones, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_ANY, tunable_set_numzones, NULL);
 313 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, numzones, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
 314     &numzones, 0, "Number of malloc uma subzones");
 315
 316 /*
 317  * Any number that changes regularly is an okay choice for the
 318  * offset.  Build numbers are pretty good of you have them.
 319  */
 320 static u_int zone_offset = __FreeBSD_version;
 321 TUNABLE_INT("debug.malloc.zone_offset", &zone_offset);
 322 SYSCTL_UINT(_debug_malloc, OID_AUTO, zone_offset, CTLFLAG_RDTUN,
 323     &zone_offset, 0, "Separate malloc types by examining the "
 324     "Nth character in the malloc type short description.");
 325
 326 static void
 327 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 328 {
 329         struct malloc_type_internal *mtip;
 330         const char *desc;
 331         size_t len;
 332         u_int val;
 333
 334         mtip = &mtp->ks_mti;
 335         desc = mtp->ks_shortdesc;
 336         if (desc == NULL || (len = strlen(desc)) == 0)
 337                 val = 0;
 338         else
 339                 val = desc[zone_offset % len];
 340         mtip->mti_zone = (val % numzones);
 341 }
 342
 343 static inline u_int
 344 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 345 {
 346         struct malloc_type_internal *mtip;
 347
 348         mtip = &mtp->ks_mti;
 349
 350         KASSERT(mtip->mti_zone < numzones,
 351             ("mti_zone %u out of range %d",
 352             mtip->mti_zone, numzones));
 353         return (mtip->mti_zone);
 354 }
 355 #elif MALLOC_DEBUG_MAXZONES == 0
 356 #error "MALLOC_DEBUG_MAXZONES must be positive."
 357 #else
 358 static void
 359 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 360 {
 361         struct malloc_type_internal *mtip;
 362
 363         mtip = &mtp->ks_mti;
 364         mtip->mti_zone = 0;
 365 }
 366
 367 static inline u_int
 368 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 369 {
 370
 371         return (0);
 372 }
 373 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
 374
 375 int
 376 malloc_last_fail(void)
 377 {
 378
 379         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 380 }
 381
 382 /*
 383  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 384  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 385  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 386  * statistics.
 387  */
 388 static void
 389 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 390     int zindx)
 391 {
 392         struct malloc_type_internal *mtip;
 393         struct malloc_type_stats *mtsp;
 394
 395         critical_enter();
 396         mtip = &mtp->ks_mti;
 397         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 398         if (size > 0) {
 399                 mtsp->mts_memalloced += size;
 400                 mtsp->mts_numallocs++;
 401         }
 402         if (zindx != -1)
 403                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 404
 405 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 406         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 407                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 408                 if (probe_id != 0)
 409                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 410                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 411                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 412         }
 413 #endif
 414
 415         critical_exit();
 416 }
 417
 418 void
 419 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 420 {
 421
 422         if (size > 0)
 423                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 424 }
 425
 426 /*
 427  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 428  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 429  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 430  * statistics.
 431  */
 432 void
 433 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 434 {
 435         struct malloc_type_internal *mtip;
 436         struct malloc_type_stats *mtsp;
 437
 438         critical_enter();
 439         mtip = &mtp->ks_mti;
 440         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 441         mtsp->mts_memfreed += size;
 442         mtsp->mts_numfrees++;
 443
 444 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 445         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 446                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 447                 if (probe_id != 0)
 448                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 449                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 450                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 451         }
 452 #endif
 453
 454         critical_exit();
 455 }
 456
 457 /*
 458  *      contigmalloc:
 459  *
 460  *      Allocate a block of physically contiguous memory.
 461  *
 462  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 463  *      the allocation fails.
 464  */
 465 void *
 466 contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
 467     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
 468     vm_paddr_t boundary)
 469 {
 470         void *ret;
 471
 472         ret = (void *)kmem_alloc_contig(size, flags, low, high, alignment,
 473             boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 474         if (ret != NULL)
 475                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 476         return (ret);
 477 }
 478
 479 void *
 480 contigmalloc_domainset(unsigned long size, struct malloc_type *type,
 481     struct domainset *ds, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 482     unsigned long alignment, vm_paddr_t boundary)
 483 {
 484         void *ret;
 485
 486         ret = (void *)kmem_alloc_contig_domainset(ds, size, flags, low, high,
 487             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 488         if (ret != NULL)
 489                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 490         return (ret);
 491 }
 492
 493 /*
 494  *      contigfree:
 495  *
 496  *      Free a block of memory allocated by contigmalloc.
 497  *
 498  *      This routine may not block.
 499  */
 500 void
 501 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 502 {
 503
 504         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 505         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 506 }
 507
 508 #ifdef MALLOC_DEBUG
 509 static int
 510 malloc_dbg(caddr_t *vap, size_t *sizep, struct malloc_type *mtp,
 511     int flags)
 512 {
 513 #ifdef INVARIANTS
 514         int indx;
 515
 516         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("malloc: bad malloc type version"));
 517         /*
 518          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 519          */
 520         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 521         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 522                 static  struct timeval lasterr;
 523                 static  int curerr, once;
 524                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 525                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 526                         kdb_backtrace();
 527                         flags |= M_WAITOK;
 528                         once++;
 529                 }
 530         }
 531 #endif
 532 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 533         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 534                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 535                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 536                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 537                         t_malloc_fail = time_uptime;
 538                         *vap = NULL;
 539                         return (EJUSTRETURN);
 540                 }
 541         }
 542 #endif
 543         if (flags & M_WAITOK) {
 544                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 545                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 546                 if (__predict_false(!THREAD_CAN_SLEEP())) {
 547 #ifdef EPOCH_TRACE
 548                         epoch_trace_list(curthread);
 549 #endif
 550                         KASSERT(1,
 551                             ("malloc(M_WAITOK) with sleeping prohibited"));
 552                 }
 553         }
 554         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 555             ("malloc: called with spinlock or critical section held"));
 556
 557 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 558         if (memguard_cmp_mtp(mtp, *sizep)) {
 559                 *vap = memguard_alloc(*sizep, flags);
 560                 if (*vap != NULL)
 561                         return (EJUSTRETURN);
 562                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
 563         }
 564 #endif
 565
 566 #ifdef DEBUG_REDZONE
 567         *sizep = redzone_size_ntor(*sizep);
 568 #endif
 569
 570         return (0);
 571 }
 572 #endif
 573
 574 /*
 575  * Handle large allocations and frees by using kmem_malloc directly.
 576  */
 577 static inline bool
 578 malloc_large_slab(uma_slab_t slab)
 579 {
 580         uintptr_t va;
 581
 582         va = (uintptr_t)slab;
 583         return ((va & 1) != 0);
 584 }
 585
 586 static inline size_t
 587 malloc_large_size(uma_slab_t slab)
 588 {
 589         uintptr_t va;
 590
 591         va = (uintptr_t)slab;
 592         return (va >> 1);
 593 }
 594
 595 static caddr_t
 596 malloc_large(size_t *size, struct domainset *policy, int flags)
 597 {
 598         vm_offset_t va;
 599         size_t sz;
 600
 601         sz = roundup(*size, PAGE_SIZE);
 602         va = kmem_malloc_domainset(policy, sz, flags);
 603         if (va != 0) {
 604                 /* The low bit is unused for slab pointers. */
 605                 vsetzoneslab(va, NULL, (void *)((sz << 1) | 1));
 606                 uma_total_inc(sz);
 607                 *size = sz;
 608         }
 609         return ((caddr_t)va);
 610 }
 611
 612 static void
 613 free_large(void *addr, size_t size)
 614 {
 615
 616         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 617         uma_total_dec(size);
 618 }
 619
 620 /*
 621  *      malloc:
 622  *
 623  *      Allocate a block of memory.
 624  *
 625  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 626  *      the allocation fails.
 627  */
 628 void *
 629 (malloc)(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 630 {
 631         int indx;
 632         caddr_t va;
 633         uma_zone_t zone;
 634 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 635         unsigned long osize = size;
 636 #endif
 637
 638         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 639 #ifdef MALLOC_DEBUG
 640         va = NULL;
 641         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 642                 return (va);
 643 #endif
 644
 645         if (size <= kmem_zmax) {
 646                 if (size & KMEM_ZMASK)
 647                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 648                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 649                 zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 650 #ifdef MALLOC_PROFILE
 651                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 652 #endif
 653                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 654                 if (va != NULL)
 655                         size = zone->uz_size;
 656                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 657         } else {
 658                 va = malloc_large(&size, DOMAINSET_RR(), flags);
 659                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 660         }
 661         if (__predict_false(va == NULL)) {
 662                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 663                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 664                 t_malloc_fail = time_uptime;
 665         }
 666 #ifdef DEBUG_REDZONE
 667         if (va != NULL)
 668                 va = redzone_setup(va, osize);
 669 #endif
 670         return ((void *) va);
 671 }
 672
 673 static void *
 674 malloc_domain(size_t *sizep, int *indxp, struct malloc_type *mtp, int domain,
 675     int flags)
 676 {
 677         uma_zone_t zone;
 678         caddr_t va;
 679         size_t size;
 680         int indx;
 681
 682         size = *sizep;
 683         KASSERT(size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0,
 684             ("malloc_domain: Called with bad flag / size combination."));
 685         if (size & KMEM_ZMASK)
 686                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 687         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 688         zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 689 #ifdef MALLOC_PROFILE
 690         krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 691 #endif
 692         va = uma_zalloc_domain(zone, NULL, domain, flags);
 693         if (va != NULL)
 694                 *sizep = zone->uz_size;
 695         *indxp = indx;
 696         return ((void *)va);
 697 }
 698
 699 void *
 700 malloc_domainset(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 701     int flags)
 702 {
 703         struct vm_domainset_iter di;
 704         caddr_t va;
 705         int domain;
 706         int indx;
 707
 708 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 709         unsigned long osize = size;
 710 #endif
 711         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 712 #ifdef MALLOC_DEBUG
 713         va = NULL;
 714         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 715                 return (va);
 716 #endif
 717         if (size <= kmem_zmax) {
 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 &&
 722                     vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) == 0);
 723                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 724         } else {
 725                 /* Policy is handled by kmem. */
 726                 va = malloc_large(&size, ds, flags);
 727                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 728         }
 729         if (__predict_false(va == NULL)) {
 730                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 731                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 732                 t_malloc_fail = time_uptime;
 733         }
 734 #ifdef DEBUG_REDZONE
 735         if (va != NULL)
 736                 va = redzone_setup(va, osize);
 737 #endif
 738         return (va);
 739 }
 740
 741 /*
 742  * Allocate an executable area.
 743  */
 744 void *
 745 malloc_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 746 {
 747         caddr_t va;
 748 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 749         unsigned long osize = size;
 750 #endif
 751
 752         flags |= M_EXEC;
 753 #ifdef MALLOC_DEBUG
 754         va = NULL;
 755         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 756                 return (va);
 757 #endif
 758         va = malloc_large(&size, DOMAINSET_RR(), flags);
 759         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 760         if (__predict_false(va == NULL)) {
 761                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 762                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 763                 t_malloc_fail = time_uptime;
 764         }
 765 #ifdef DEBUG_REDZONE
 766         if (va != NULL)
 767                 va = redzone_setup(va, osize);
 768 #endif
 769         return ((void *) va);
 770 }
 771
 772 void *
 773 malloc_domainset_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 774     int flags)
 775 {
 776         caddr_t va;
 777 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 778         unsigned long osize = size;
 779 #endif
 780
 781         flags |= M_EXEC;
 782 #ifdef MALLOC_DEBUG
 783         va = NULL;
 784         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 785                 return (va);
 786 #endif
 787         /* Policy is handled by kmem. */
 788         va = malloc_large(&size, ds, flags);
 789         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 790         if (__predict_false(va == NULL)) {
 791                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 792                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 793                 t_malloc_fail = time_uptime;
 794         }
 795 #ifdef DEBUG_REDZONE
 796         if (va != NULL)
 797                 va = redzone_setup(va, osize);
 798 #endif
 799         return (va);
 800 }
 801
 802 void *
 803 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
 804 {
 805
 806         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 807                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 808
 809         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
 810 }
 811
 812 #ifdef INVARIANTS
 813 static void
 814 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
 815 {
 816         struct malloc_type **mtpp = addr;
 817
 818         /*
 819          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 820          * this memory here.  This way we know who is most likely to
 821          * have stepped on it later.
 822          *
 823          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 824          * 64 bit machines
 825          */
 826         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 827         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 828             sizeof(struct malloc_type *);
 829         *mtpp = mtp;
 830 }
 831 #endif
 832
 833 #ifdef MALLOC_DEBUG
 834 static int
 835 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
 836 {
 837         void *addr;
 838
 839         addr = *addrp;
 840         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("free: bad malloc type version"));
 841         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 842             ("free: called with spinlock or critical section held"));
 843
 844         /* free(NULL, ...) does nothing */
 845         if (addr == NULL)
 846                 return (EJUSTRETURN);
 847
 848 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 849         if (is_memguard_addr(addr)) {
 850                 memguard_free(addr);
 851                 return (EJUSTRETURN);
 852         }
 853 #endif
 854
 855 #ifdef DEBUG_REDZONE
 856         redzone_check(addr);
 857         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
 858 #endif
 859
 860         return (0);
 861 }
 862 #endif
 863
 864 /*
 865  *      free:
 866  *
 867  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 868  *
 869  *      This routine may not block.
 870  */
 871 void
 872 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 873 {
 874         uma_zone_t zone;
 875         uma_slab_t slab;
 876         u_long size;
 877
 878 #ifdef MALLOC_DEBUG
 879         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 880                 return;
 881 #endif
 882         /* free(NULL, ...) does nothing */
 883         if (addr == NULL)
 884                 return;
 885
 886         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 887         if (slab == NULL)
 888                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 889                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 890
 891         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 892                 size = zone->uz_size;
 893 #ifdef INVARIANTS
 894                 free_save_type(addr, mtp, size);
 895 #endif
 896                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 897         } else {
 898                 size = malloc_large_size(slab);
 899                 free_large(addr, size);
 900         }
 901         malloc_type_freed(mtp, size);
 902 }
 903
 904 /*
 905  *      zfree:
 906  *
 907  *      Zero then free a block of memory allocated by malloc.
 908  *
 909  *      This routine may not block.
 910  */
 911 void
 912 zfree(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 913 {
 914         uma_zone_t zone;
 915         uma_slab_t slab;
 916         u_long size;
 917
 918 #ifdef MALLOC_DEBUG
 919         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 920                 return;
 921 #endif
 922         /* free(NULL, ...) does nothing */
 923         if (addr == NULL)
 924                 return;
 925
 926         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 927         if (slab == NULL)
 928                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 929                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 930
 931         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 932                 size = zone->uz_size;
 933 #ifdef INVARIANTS
 934                 free_save_type(addr, mtp, size);
 935 #endif
 936                 explicit_bzero(addr, size);
 937                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 938         } else {
 939                 size = malloc_large_size(slab);
 940                 explicit_bzero(addr, size);
 941                 free_large(addr, size);
 942         }
 943         malloc_type_freed(mtp, size);
 944 }
 945
 946 /*
 947  *      realloc: change the size of a memory block
 948  */
 949 void *
 950 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 951 {
 952         uma_zone_t zone;
 953         uma_slab_t slab;
 954         unsigned long alloc;
 955         void *newaddr;
 956
 957         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
 958             ("realloc: bad malloc type version"));
 959         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 960             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
 961
 962         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 963         if (addr == NULL)
 964                 return (malloc(size, mtp, flags));
 965
 966         /*
 967          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 968          * per-CPU stats.
 969          */
 970
 971 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 972         if (is_memguard_addr(addr))
 973                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 974 #endif
 975
 976 #ifdef DEBUG_REDZONE
 977         slab = NULL;
 978         zone = NULL;
 979         alloc = redzone_get_size(addr);
 980 #else
 981         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 982
 983         /* Sanity check */
 984         KASSERT(slab != NULL,
 985             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 986
 987         /* Get the size of the original block */
 988         if (!malloc_large_slab(slab))
 989                 alloc = zone->uz_size;
 990         else
 991                 alloc = malloc_large_size(slab);
 992
 993         /* Reuse the original block if appropriate */
 994         if (size <= alloc
 995             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 996                 return (addr);
 997 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 998
 999         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
1000         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
1001                 return (NULL);
1002
1003         /* Copy over original contents */
1004         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
1005         free(addr, mtp);
1006         return (newaddr);
1007 }
1008
1009 /*
1010  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
1011  */
1012 void *
1013 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
1014 {
1015         void *mem;
1016
1017         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
1018                 free(addr, mtp);
1019         return (mem);
1020 }
1021
1022 /*
1023  *      malloc_size: returns the number of bytes allocated for a request of the
1024  *                   specified size
1025  */
1026 size_t
1027 malloc_size(size_t size)
1028 {
1029         int indx;
1030
1031         if (size > kmem_zmax)
1032                 return (0);
1033         if (size & KMEM_ZMASK)
1034                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
1035         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
1036         return (kmemzones[indx].kz_size);
1037 }
1038
1039 /*
1040  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
1041  */
1042 size_t
1043 malloc_usable_size(const void *addr)
1044 {
1045 #ifndef DEBUG_REDZONE
1046         uma_zone_t zone;
1047         uma_slab_t slab;
1048 #endif
1049         u_long size;
1050
1051         if (addr == NULL)
1052                 return (0);
1053
1054 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1055         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
1056                 return (memguard_get_req_size(addr));
1057 #endif
1058
1059 #ifdef DEBUG_REDZONE
1060         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
1061 #else
1062         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1063         if (slab == NULL)
1064                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
1065                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
1066
1067         if (!malloc_large_slab(slab))
1068                 size = zone->uz_size;
1069         else
1070                 size = malloc_large_size(slab);
1071 #endif
1072         return (size);
1073 }
1074
1075 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
1076
1077 /*
1078  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
1079  */
1080 void
1081 kmeminit(void)
1082 {
1083         u_long mem_size;
1084         u_long tmp;
1085
1086 #ifdef VM_KMEM_SIZE
1087         if (vm_kmem_size == 0)
1088                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
1089 #endif
1090 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
1091         if (vm_kmem_size_min == 0)
1092                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
1093 #endif
1094 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
1095         if (vm_kmem_size_max == 0)
1096                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
1097 #endif
1098         /*
1099          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
1100          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
1101          * of machines, it is a function of the physical memory size,
1102          * specifically,
1103          *
1104          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
1105          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
1106          *
1107          * Every architecture must define an integral value for
1108          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
1109          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
1110          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
1111          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
1112          * a given architecture.
1113          */
1114         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
1115         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
1116                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
1117
1118         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1119                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1120
1121         /*
1122          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1123          * variable:
1124          */
1125         if (vm_kmem_size == 0) {
1126                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1127                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1128                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1129                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1130                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1131                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1132                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1133         }
1134         if (vm_kmem_size == 0)
1135                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1136
1137         /*
1138          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1139          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1140          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1141          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1142          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena.
1143          */
1144         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1145                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1146
1147         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1148 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1149         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1150 #else
1151         tmp = vm_kmem_size;
1152 #endif
1153         uma_set_limit(tmp);
1154
1155 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1156         /*
1157          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1158          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1159          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1160          */
1161         memguard_init(kernel_arena);
1162 #endif
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Initialize the kernel memory allocator
1167  */
1168 /* ARGSUSED*/
1169 static void
1170 mallocinit(void *dummy)
1171 {
1172         int i;
1173         uint8_t indx;
1174
1175         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1176
1177         kmeminit();
1178
1179         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1180                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1181
1182         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1183                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1184                 const char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1185                 int subzone;
1186
1187                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1188                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1189                             uma_zcreate(name, size,
1190 #ifdef INVARIANTS
1191                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1192 #else
1193                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1194 #endif
1195                             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
1196                 }
1197                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1198                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1199         }
1200 }
1201 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1202
1203 void
1204 malloc_init(void *data)
1205 {
1206         struct malloc_type_internal *mtip;
1207         struct malloc_type *mtp;
1208
1209         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1210
1211         mtp = data;
1212         if (mtp->ks_version != M_VERSION)
1213                 panic("malloc_init: type %s with unsupported version %lu",
1214                     mtp->ks_shortdesc, mtp->ks_version);
1215
1216         mtip = &mtp->ks_mti;
1217         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(pcpu_zone_64, M_WAITOK | M_ZERO);
1218         mtp_set_subzone(mtp);
1219
1220         mtx_lock(&malloc_mtx);
1221         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1222         kmemstatistics = mtp;
1223         kmemcount++;
1224         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1225 }
1226
1227 void
1228 malloc_uninit(void *data)
1229 {
1230         struct malloc_type_internal *mtip;
1231         struct malloc_type_stats *mtsp;
1232         struct malloc_type *mtp, *temp;
1233         long temp_allocs, temp_bytes;
1234         int i;
1235
1236         mtp = data;
1237         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
1238             ("malloc_uninit: bad malloc type version"));
1239
1240         mtx_lock(&malloc_mtx);
1241         mtip = &mtp->ks_mti;
1242         if (mtp != kmemstatistics) {
1243                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1244                     temp = temp->ks_next) {
1245                         if (temp->ks_next == mtp) {
1246                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1247                                 break;
1248                         }
1249                 }
1250                 KASSERT(temp,
1251                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1252         } else
1253                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1254         kmemcount--;
1255         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1256
1257         /*
1258          * Look for memory leaks.
1259          */
1260         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1261         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1262                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1263                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1264                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1265                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1266                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1267         }
1268         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1269                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1270                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1271                     temp_allocs, temp_bytes);
1272         }
1273
1274         uma_zfree_pcpu(pcpu_zone_64, mtip->mti_stats);
1275 }
1276
1277 struct malloc_type *
1278 malloc_desc2type(const char *desc)
1279 {
1280         struct malloc_type *mtp;
1281
1282         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1283         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1284                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1285                         return (mtp);
1286         }
1287         return (NULL);
1288 }
1289
1290 static int
1291 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1292 {
1293         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1294         struct malloc_type_internal *mtip;
1295         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1296         struct malloc_type_header mth;
1297         struct malloc_type *mtp;
1298         int error, i;
1299         struct sbuf sbuf;
1300
1301         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1302         if (error != 0)
1303                 return (error);
1304         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1305         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1306         mtx_lock(&malloc_mtx);
1307
1308         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1309
1310         /*
1311          * Insert stream header.
1312          */
1313         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1314         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1315         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1316         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1317         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1318
1319         /*
1320          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1321          */
1322         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1323                 mtip = &mtp->ks_mti;
1324
1325                 /*
1326                  * Insert type header.
1327                  */
1328                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1329                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1330                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1331
1332                 /*
1333                  * Insert type statistics for each CPU.
1334                  */
1335                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1336                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1337                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1338                 }
1339                 /*
1340                  * Fill in the missing CPUs.
1341                  */
1342                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1343                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1344                 }
1345         }
1346         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1347         error = sbuf_finish(&sbuf);
1348         sbuf_delete(&sbuf);
1349         return (error);
1350 }
1351
1352 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats,
1353     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
1354     sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1355     "Return malloc types");
1356
1357 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1358     "Count of kernel malloc types");
1359
1360 void
1361 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1362 {
1363         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1364         int count, i;
1365         size_t buflen;
1366
1367         mtx_lock(&malloc_mtx);
1368 restart:
1369         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1370         count = kmemcount;
1371         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1372
1373         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1374         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1375
1376         mtx_lock(&malloc_mtx);
1377
1378         if (count < kmemcount) {
1379                 free(bufmtp, M_TEMP);
1380                 goto restart;
1381         }
1382
1383         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1384                 bufmtp[i] = mtp;
1385
1386         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1387
1388         for (i = 0; i < count; i++)
1389                 (func)(bufmtp[i], arg);
1390
1391         free(bufmtp, M_TEMP);
1392 }
1393
1394 #ifdef DDB
1395 static int64_t
1396 get_malloc_stats(const struct malloc_type_internal *mtip, uint64_t *allocs,
1397     uint64_t *inuse)
1398 {
1399         const struct malloc_type_stats *mtsp;
1400         uint64_t frees, alloced, freed;
1401         int i;
1402
1403         *allocs = 0;
1404         frees = 0;
1405         alloced = 0;
1406         freed = 0;
1407         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1408                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1409
1410                 *allocs += mtsp->mts_numallocs;
1411                 frees += mtsp->mts_numfrees;
1412                 alloced += mtsp->mts_memalloced;
1413                 freed += mtsp->mts_memfreed;
1414         }
1415         *inuse = *allocs - frees;
1416         return (alloced - freed);
1417 }
1418
1419 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
1420 {
1421         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
1422         struct malloc_type *mtp;
1423         uint64_t allocs, inuse;
1424         int64_t size;
1425         /* variables for sorting */
1426         struct malloc_type *last_mtype, *cur_mtype;
1427         int64_t cur_size, last_size;
1428         int ties;
1429
1430         if (modif[0] == 'i') {
1431                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s\n";
1432                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jdK,%ju\n";
1433         } else {
1434                 fmt_hdr = "%18s %12s  %12s %12s\n";
1435                 fmt_entry = "%18s %12ju %12jdK %12ju\n";
1436         }
1437
1438         db_printf(fmt_hdr, "Type", "InUse", "MemUse", "Requests");
1439
1440         /* Select sort, largest size first. */
1441         last_mtype = NULL;
1442         last_size = INT64_MAX;
1443         for (;;) {
1444                 cur_mtype = NULL;
1445                 cur_size = -1;
1446                 ties = 0;
1447
1448                 for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1449                         /*
1450                          * In the case of size ties, print out mtypes
1451                          * in the order they are encountered.  That is,
1452                          * when we encounter the most recently output
1453                          * mtype, we have already printed all preceding
1454                          * ties, and we must print all following ties.
1455                          */
1456                         if (mtp == last_mtype) {
1457                                 ties = 1;
1458                                 continue;
1459                         }
1460                         size = get_malloc_stats(&mtp->ks_mti, &allocs,
1461                             &inuse);
1462                         if (size > cur_size && size < last_size + ties) {
1463                                 cur_size = size;
1464                                 cur_mtype = mtp;
1465                         }
1466                 }
1467                 if (cur_mtype == NULL)
1468                         break;
1469
1470                 size = get_malloc_stats(&cur_mtype->ks_mti, &allocs, &inuse);
1471                 db_printf(fmt_entry, cur_mtype->ks_shortdesc, inuse,
1472                     howmany(size, 1024), allocs);
1473
1474                 if (db_pager_quit)
1475                         break;
1476
1477                 last_mtype = cur_mtype;
1478                 last_size = cur_size;
1479         }
1480 }
1481
1482 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1483 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1484 {
1485         struct malloc_type_internal *mtip;
1486         struct malloc_type *mtp;
1487         u_int subzone;
1488
1489         if (!have_addr) {
1490                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1491                 return;
1492         }
1493         mtp = (void *)addr;
1494         if (mtp->ks_version != M_VERSION) {
1495                 db_printf("Version %lx does not match expected %x\n",
1496                     mtp->ks_version, M_VERSION);
1497                 return;
1498         }
1499
1500         mtip = &mtp->ks_mti;
1501         subzone = mtip->mti_zone;
1502
1503         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1504                 mtip = &mtp->ks_mti;
1505                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1506                         continue;
1507                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1508                 if (db_pager_quit)
1509                         break;
1510         }
1511 }
1512 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1513 #endif /* DDB */
1514
1515 #ifdef MALLOC_PROFILE
1516
1517 static int
1518 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1519 {
1520         struct sbuf sbuf;
1521         uint64_t count;
1522         uint64_t waste;
1523         uint64_t mem;
1524         int error;
1525         int rsize;
1526         int size;
1527         int i;
1528
1529         waste = 0;
1530         mem = 0;
1531
1532         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1533         if (error != 0)
1534                 return (error);
1535         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1536         sbuf_printf(&sbuf,
1537             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
1538         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
1539                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
1540                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
1541                 count = (long long unsigned)krequests[i];
1542
1543                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
1544                     (unsigned long long)count, rsize);
1545
1546                 if ((rsize * count) > (size * count))
1547                         waste += (rsize * count) - (size * count);
1548                 mem += (rsize * count);
1549         }
1550         sbuf_printf(&sbuf,
1551             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
1552             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
1553         error = sbuf_finish(&sbuf);
1554         sbuf_delete(&sbuf);
1555         return (error);
1556 }
1557
1558 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof,
1559     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, NULL, 0,
1560     sysctl_kern_mprof, "A",
1561     "Malloc Profiling");
1562 #endif /* MALLOC_PROFILE */