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