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 /*
 178  * Zone to allocate per-CPU storage for statistics.
 179  */
 180 static uma_zone_t mt_stats_zone;
 181
 182 u_long vm_kmem_size;
 183 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size, 0,
 184     "Size of kernel memory");
 185
 186 static u_long kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
 187 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_zmax, CTLFLAG_RDTUN, &kmem_zmax, 0,
 188     "Maximum allocation size that malloc(9) would use UMA as backend");
 189
 190 static u_long vm_kmem_size_min;
 191 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_min, 0,
 192     "Minimum size of kernel memory");
 193
 194 static u_long vm_kmem_size_max;
 195 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_max, 0,
 196     "Maximum size of kernel memory");
 197
 198 static u_int vm_kmem_size_scale;
 199 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_scale, 0,
 200     "Scale factor for kernel memory size");
 201
 202 static int sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 203 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_size,
 204     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 205     sysctl_kmem_map_size, "LU", "Current kmem allocation size");
 206
 207 static int sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 208 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_free,
 209     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 210     sysctl_kmem_map_free, "LU", "Free space in kmem");
 211
 212 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 213     "Malloc information");
 214
 215 static u_int vm_malloc_zone_count = nitems(kmemzones);
 216 SYSCTL_UINT(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_count,
 217     CTLFLAG_RD, &vm_malloc_zone_count, 0,
 218     "Number of malloc zones");
 219
 220 static int sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 221 SYSCTL_PROC(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_sizes,
 222     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 223     sysctl_vm_malloc_zone_sizes, "S", "Zone sizes used by malloc");
 224
 225 /*
 226  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 227  */
 228 struct mtx malloc_mtx;
 229
 230 #ifdef MALLOC_PROFILE
 231 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 232
 233 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 234 #endif
 235
 236 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 237
 238 /*
 239  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 240  */
 241 static time_t t_malloc_fail;
 242
 243 #if defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) || (MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1)
 244 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 245     "Kernel malloc debugging options");
 246 #endif
 247
 248 /*
 249  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 250  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 251  */
 252 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 253 static int malloc_failure_rate;
 254 static int malloc_nowait_count;
 255 static int malloc_failure_count;
 256 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RWTUN,
 257     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 258 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 259     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 260 #endif
 261
 262 static int
 263 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 264 {
 265         u_long size;
 266
 267         size = uma_size();
 268         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 269 }
 270
 271 static int
 272 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 273 {
 274         u_long size, limit;
 275
 276         /* The sysctl is unsigned, implement as a saturation value. */
 277         size = uma_size();
 278         limit = uma_limit();
 279         if (size > limit)
 280                 size = 0;
 281         else
 282                 size = limit - size;
 283         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 284 }
 285
 286 static int
 287 sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 288 {
 289         int sizes[nitems(kmemzones)];
 290         int i;
 291
 292         for (i = 0; i < nitems(kmemzones); i++) {
 293                 sizes[i] = kmemzones[i].kz_size;
 294         }
 295
 296         return (SYSCTL_OUT(req, &sizes, sizeof(sizes)));
 297 }
 298
 299 /*
 300  * malloc(9) uma zone separation -- sub-page buffer overruns in one
 301  * malloc type will affect only a subset of other malloc types.
 302  */
 303 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
 304 static void
 305 tunable_set_numzones(void)
 306 {
 307
 308         TUNABLE_INT_FETCH("debug.malloc.numzones",
 309             &numzones);
 310
 311         /* Sanity check the number of malloc uma zones. */
 312         if (numzones <= 0)
 313                 numzones = 1;
 314         if (numzones > MALLOC_DEBUG_MAXZONES)
 315                 numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 316 }
 317 SYSINIT(numzones, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_ANY, tunable_set_numzones, NULL);
 318 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, numzones, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
 319     &numzones, 0, "Number of malloc uma subzones");
 320
 321 /*
 322  * Any number that changes regularly is an okay choice for the
 323  * offset.  Build numbers are pretty good of you have them.
 324  */
 325 static u_int zone_offset = __FreeBSD_version;
 326 TUNABLE_INT("debug.malloc.zone_offset", &zone_offset);
 327 SYSCTL_UINT(_debug_malloc, OID_AUTO, zone_offset, CTLFLAG_RDTUN,
 328     &zone_offset, 0, "Separate malloc types by examining the "
 329     "Nth character in the malloc type short description.");
 330
 331 static void
 332 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 333 {
 334         struct malloc_type_internal *mtip;
 335         const char *desc;
 336         size_t len;
 337         u_int val;
 338
 339         mtip = &mtp->ks_mti;
 340         desc = mtp->ks_shortdesc;
 341         if (desc == NULL || (len = strlen(desc)) == 0)
 342                 val = 0;
 343         else
 344                 val = desc[zone_offset % len];
 345         mtip->mti_zone = (val % numzones);
 346 }
 347
 348 static inline u_int
 349 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 350 {
 351         struct malloc_type_internal *mtip;
 352
 353         mtip = &mtp->ks_mti;
 354
 355         KASSERT(mtip->mti_zone < numzones,
 356             ("mti_zone %u out of range %d",
 357             mtip->mti_zone, numzones));
 358         return (mtip->mti_zone);
 359 }
 360 #elif MALLOC_DEBUG_MAXZONES == 0
 361 #error "MALLOC_DEBUG_MAXZONES must be positive."
 362 #else
 363 static void
 364 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 365 {
 366         struct malloc_type_internal *mtip;
 367
 368         mtip = &mtp->ks_mti;
 369         mtip->mti_zone = 0;
 370 }
 371
 372 static inline u_int
 373 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 374 {
 375
 376         return (0);
 377 }
 378 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
 379
 380 int
 381 malloc_last_fail(void)
 382 {
 383
 384         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 385 }
 386
 387 /*
 388  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 389  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 390  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 391  * statistics.
 392  */
 393 static void
 394 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 395     int zindx)
 396 {
 397         struct malloc_type_internal *mtip;
 398         struct malloc_type_stats *mtsp;
 399
 400         critical_enter();
 401         mtip = &mtp->ks_mti;
 402         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 403         if (size > 0) {
 404                 mtsp->mts_memalloced += size;
 405                 mtsp->mts_numallocs++;
 406         }
 407         if (zindx != -1)
 408                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 409
 410 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 411         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 412                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 413                 if (probe_id != 0)
 414                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 415                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 416                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 417         }
 418 #endif
 419
 420         critical_exit();
 421 }
 422
 423 void
 424 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 425 {
 426
 427         if (size > 0)
 428                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 429 }
 430
 431 /*
 432  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 433  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 434  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 435  * statistics.
 436  */
 437 void
 438 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 439 {
 440         struct malloc_type_internal *mtip;
 441         struct malloc_type_stats *mtsp;
 442
 443         critical_enter();
 444         mtip = &mtp->ks_mti;
 445         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 446         mtsp->mts_memfreed += size;
 447         mtsp->mts_numfrees++;
 448
 449 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 450         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 451                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 452                 if (probe_id != 0)
 453                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 454                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 455                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 456         }
 457 #endif
 458
 459         critical_exit();
 460 }
 461
 462 /*
 463  *      contigmalloc:
 464  *
 465  *      Allocate a block of physically contiguous memory.
 466  *
 467  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 468  *      the allocation fails.
 469  */
 470 void *
 471 contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
 472     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
 473     vm_paddr_t boundary)
 474 {
 475         void *ret;
 476
 477         ret = (void *)kmem_alloc_contig(size, flags, low, high, alignment,
 478             boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 479         if (ret != NULL)
 480                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 481         return (ret);
 482 }
 483
 484 void *
 485 contigmalloc_domainset(unsigned long size, struct malloc_type *type,
 486     struct domainset *ds, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 487     unsigned long alignment, vm_paddr_t boundary)
 488 {
 489         void *ret;
 490
 491         ret = (void *)kmem_alloc_contig_domainset(ds, size, flags, low, high,
 492             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 493         if (ret != NULL)
 494                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 495         return (ret);
 496 }
 497
 498 /*
 499  *      contigfree:
 500  *
 501  *      Free a block of memory allocated by contigmalloc.
 502  *
 503  *      This routine may not block.
 504  */
 505 void
 506 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 507 {
 508
 509         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 510         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 511 }
 512
 513 #ifdef MALLOC_DEBUG
 514 static int
 515 malloc_dbg(caddr_t *vap, size_t *sizep, struct malloc_type *mtp,
 516     int flags)
 517 {
 518 #ifdef INVARIANTS
 519         int indx;
 520
 521         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("malloc: bad malloc type version"));
 522         /*
 523          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 524          */
 525         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 526         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 527                 static  struct timeval lasterr;
 528                 static  int curerr, once;
 529                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 530                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 531                         kdb_backtrace();
 532                         flags |= M_WAITOK;
 533                         once++;
 534                 }
 535         }
 536 #endif
 537 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 538         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 539                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 540                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 541                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 542                         t_malloc_fail = time_uptime;
 543                         *vap = NULL;
 544                         return (EJUSTRETURN);
 545                 }
 546         }
 547 #endif
 548         if (flags & M_WAITOK) {
 549                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 550                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 551                 if (__predict_false(!THREAD_CAN_SLEEP())) {
 552 #ifdef EPOCH_TRACE
 553                         epoch_trace_list(curthread);
 554 #endif
 555                         KASSERT(1,
 556                             ("malloc(M_WAITOK) with sleeping prohibited"));
 557                 }
 558         }
 559         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 560             ("malloc: called with spinlock or critical section held"));
 561
 562 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 563         if (memguard_cmp_mtp(mtp, *sizep)) {
 564                 *vap = memguard_alloc(*sizep, flags);
 565                 if (*vap != NULL)
 566                         return (EJUSTRETURN);
 567                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
 568         }
 569 #endif
 570
 571 #ifdef DEBUG_REDZONE
 572         *sizep = redzone_size_ntor(*sizep);
 573 #endif
 574
 575         return (0);
 576 }
 577 #endif
 578
 579 /*
 580  * Handle large allocations and frees by using kmem_malloc directly.
 581  */
 582 static inline bool
 583 malloc_large_slab(uma_slab_t slab)
 584 {
 585         uintptr_t va;
 586
 587         va = (uintptr_t)slab;
 588         return ((va & 1) != 0);
 589 }
 590
 591 static inline size_t
 592 malloc_large_size(uma_slab_t slab)
 593 {
 594         uintptr_t va;
 595
 596         va = (uintptr_t)slab;
 597         return (va >> 1);
 598 }
 599
 600 static caddr_t
 601 malloc_large(size_t *size, struct domainset *policy, int flags)
 602 {
 603         vm_offset_t va;
 604         size_t sz;
 605
 606         sz = roundup(*size, PAGE_SIZE);
 607         va = kmem_malloc_domainset(policy, sz, flags);
 608         if (va != 0) {
 609                 /* The low bit is unused for slab pointers. */
 610                 vsetzoneslab(va, NULL, (void *)((sz << 1) | 1));
 611                 uma_total_inc(sz);
 612                 *size = sz;
 613         }
 614         return ((caddr_t)va);
 615 }
 616
 617 static void
 618 free_large(void *addr, size_t size)
 619 {
 620
 621         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 622         uma_total_dec(size);
 623 }
 624
 625 /*
 626  *      malloc:
 627  *
 628  *      Allocate a block of memory.
 629  *
 630  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 631  *      the allocation fails.
 632  */
 633 void *
 634 (malloc)(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 635 {
 636         int indx;
 637         caddr_t va;
 638         uma_zone_t zone;
 639 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 640         unsigned long osize = size;
 641 #endif
 642
 643         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 644 #ifdef MALLOC_DEBUG
 645         va = NULL;
 646         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 647                 return (va);
 648 #endif
 649
 650         if (size <= kmem_zmax) {
 651                 if (size & KMEM_ZMASK)
 652                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 653                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 654                 zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 655 #ifdef MALLOC_PROFILE
 656                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 657 #endif
 658                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 659                 if (va != NULL)
 660                         size = zone->uz_size;
 661                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 662         } else {
 663                 va = malloc_large(&size, DOMAINSET_RR(), flags);
 664                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 665         }
 666         if (__predict_false(va == NULL)) {
 667                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 668                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 669                 t_malloc_fail = time_uptime;
 670         }
 671 #ifdef DEBUG_REDZONE
 672         if (va != NULL)
 673                 va = redzone_setup(va, osize);
 674 #endif
 675         return ((void *) va);
 676 }
 677
 678 static void *
 679 malloc_domain(size_t *sizep, int *indxp, struct malloc_type *mtp, int domain,
 680     int flags)
 681 {
 682         uma_zone_t zone;
 683         caddr_t va;
 684         size_t size;
 685         int indx;
 686
 687         size = *sizep;
 688         KASSERT(size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0,
 689             ("malloc_domain: Called with bad flag / size combination."));
 690         if (size & KMEM_ZMASK)
 691                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 692         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 693         zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 694 #ifdef MALLOC_PROFILE
 695         krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 696 #endif
 697         va = uma_zalloc_domain(zone, NULL, domain, flags);
 698         if (va != NULL)
 699                 *sizep = zone->uz_size;
 700         *indxp = indx;
 701         return ((void *)va);
 702 }
 703
 704 void *
 705 malloc_domainset(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 706     int flags)
 707 {
 708         struct vm_domainset_iter di;
 709         caddr_t va;
 710         int domain;
 711         int indx;
 712
 713 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 714         unsigned long osize = size;
 715 #endif
 716         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 717 #ifdef MALLOC_DEBUG
 718         va = NULL;
 719         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 720                 return (va);
 721 #endif
 722         if (size <= kmem_zmax) {
 723                 vm_domainset_iter_policy_init(&di, ds, &domain, &flags);
 724                 do {
 725                         va = malloc_domain(&size, &indx, mtp, domain, flags);
 726                 } while (va == NULL &&
 727                     vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) == 0);
 728                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 729         } else {
 730                 /* Policy is handled by kmem. */
 731                 va = malloc_large(&size, ds, flags);
 732                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 733         }
 734         if (__predict_false(va == NULL)) {
 735                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 736                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 737                 t_malloc_fail = time_uptime;
 738         }
 739 #ifdef DEBUG_REDZONE
 740         if (va != NULL)
 741                 va = redzone_setup(va, osize);
 742 #endif
 743         return (va);
 744 }
 745
 746 /*
 747  * Allocate an executable area.
 748  */
 749 void *
 750 malloc_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 751 {
 752         caddr_t va;
 753 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 754         unsigned long osize = size;
 755 #endif
 756
 757         flags |= M_EXEC;
 758 #ifdef MALLOC_DEBUG
 759         va = NULL;
 760         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 761                 return (va);
 762 #endif
 763         va = malloc_large(&size, DOMAINSET_RR(), flags);
 764         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 765         if (__predict_false(va == NULL)) {
 766                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 767                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 768                 t_malloc_fail = time_uptime;
 769         }
 770 #ifdef DEBUG_REDZONE
 771         if (va != NULL)
 772                 va = redzone_setup(va, osize);
 773 #endif
 774         return ((void *) va);
 775 }
 776
 777 void *
 778 malloc_domainset_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 779     int flags)
 780 {
 781         caddr_t va;
 782 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 783         unsigned long osize = size;
 784 #endif
 785
 786         flags |= M_EXEC;
 787 #ifdef MALLOC_DEBUG
 788         va = NULL;
 789         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 790                 return (va);
 791 #endif
 792         /* Policy is handled by kmem. */
 793         va = malloc_large(&size, ds, flags);
 794         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 795         if (__predict_false(va == NULL)) {
 796                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 797                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 798                 t_malloc_fail = time_uptime;
 799         }
 800 #ifdef DEBUG_REDZONE
 801         if (va != NULL)
 802                 va = redzone_setup(va, osize);
 803 #endif
 804         return (va);
 805 }
 806
 807 void *
 808 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
 809 {
 810
 811         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 812                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 813
 814         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
 815 }
 816
 817 #ifdef INVARIANTS
 818 static void
 819 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
 820 {
 821         struct malloc_type **mtpp = addr;
 822
 823         /*
 824          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 825          * this memory here.  This way we know who is most likely to
 826          * have stepped on it later.
 827          *
 828          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 829          * 64 bit machines
 830          */
 831         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 832         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 833             sizeof(struct malloc_type *);
 834         *mtpp = mtp;
 835 }
 836 #endif
 837
 838 #ifdef MALLOC_DEBUG
 839 static int
 840 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
 841 {
 842         void *addr;
 843
 844         addr = *addrp;
 845         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("free: bad malloc type version"));
 846         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 847             ("free: called with spinlock or critical section held"));
 848
 849         /* free(NULL, ...) does nothing */
 850         if (addr == NULL)
 851                 return (EJUSTRETURN);
 852
 853 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 854         if (is_memguard_addr(addr)) {
 855                 memguard_free(addr);
 856                 return (EJUSTRETURN);
 857         }
 858 #endif
 859
 860 #ifdef DEBUG_REDZONE
 861         redzone_check(addr);
 862         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
 863 #endif
 864
 865         return (0);
 866 }
 867 #endif
 868
 869 /*
 870  *      free:
 871  *
 872  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 873  *
 874  *      This routine may not block.
 875  */
 876 void
 877 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 878 {
 879         uma_zone_t zone;
 880         uma_slab_t slab;
 881         u_long size;
 882
 883 #ifdef MALLOC_DEBUG
 884         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 885                 return;
 886 #endif
 887         /* free(NULL, ...) does nothing */
 888         if (addr == NULL)
 889                 return;
 890
 891         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 892         if (slab == NULL)
 893                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 894                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 895
 896         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 897                 size = zone->uz_size;
 898 #ifdef INVARIANTS
 899                 free_save_type(addr, mtp, size);
 900 #endif
 901                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 902         } else {
 903                 size = malloc_large_size(slab);
 904                 free_large(addr, size);
 905         }
 906         malloc_type_freed(mtp, size);
 907 }
 908
 909 /*
 910  *      zfree:
 911  *
 912  *      Zero then free a block of memory allocated by malloc.
 913  *
 914  *      This routine may not block.
 915  */
 916 void
 917 zfree(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 918 {
 919         uma_zone_t zone;
 920         uma_slab_t slab;
 921         u_long size;
 922
 923 #ifdef MALLOC_DEBUG
 924         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 925                 return;
 926 #endif
 927         /* free(NULL, ...) does nothing */
 928         if (addr == NULL)
 929                 return;
 930
 931         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 932         if (slab == NULL)
 933                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 934                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 935
 936         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 937                 size = zone->uz_size;
 938 #ifdef INVARIANTS
 939                 free_save_type(addr, mtp, size);
 940 #endif
 941                 explicit_bzero(addr, size);
 942                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 943         } else {
 944                 size = malloc_large_size(slab);
 945                 explicit_bzero(addr, size);
 946                 free_large(addr, size);
 947         }
 948         malloc_type_freed(mtp, size);
 949 }
 950
 951 /*
 952  *      realloc: change the size of a memory block
 953  */
 954 void *
 955 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 956 {
 957         uma_zone_t zone;
 958         uma_slab_t slab;
 959         unsigned long alloc;
 960         void *newaddr;
 961
 962         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
 963             ("realloc: bad malloc type version"));
 964         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 965             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
 966
 967         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 968         if (addr == NULL)
 969                 return (malloc(size, mtp, flags));
 970
 971         /*
 972          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 973          * per-CPU stats.
 974          */
 975
 976 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 977         if (is_memguard_addr(addr))
 978                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 979 #endif
 980
 981 #ifdef DEBUG_REDZONE
 982         slab = NULL;
 983         zone = NULL;
 984         alloc = redzone_get_size(addr);
 985 #else
 986         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 987
 988         /* Sanity check */
 989         KASSERT(slab != NULL,
 990             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 991
 992         /* Get the size of the original block */
 993         if (!malloc_large_slab(slab))
 994                 alloc = zone->uz_size;
 995         else
 996                 alloc = malloc_large_size(slab);
 997
 998         /* Reuse the original block if appropriate */
 999         if (size <= alloc
1000             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
1001                 return (addr);
1002 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
1003
1004         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
1005         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
1006                 return (NULL);
1007
1008         /* Copy over original contents */
1009         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
1010         free(addr, mtp);
1011         return (newaddr);
1012 }
1013
1014 /*
1015  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
1016  */
1017 void *
1018 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
1019 {
1020         void *mem;
1021
1022         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
1023                 free(addr, mtp);
1024         return (mem);
1025 }
1026
1027 /*
1028  *      malloc_size: returns the number of bytes allocated for a request of the
1029  *                   specified size
1030  */
1031 size_t
1032 malloc_size(size_t size)
1033 {
1034         int indx;
1035
1036         if (size > kmem_zmax)
1037                 return (0);
1038         if (size & KMEM_ZMASK)
1039                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
1040         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
1041         return (kmemzones[indx].kz_size);
1042 }
1043
1044 /*
1045  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
1046  */
1047 size_t
1048 malloc_usable_size(const void *addr)
1049 {
1050 #ifndef DEBUG_REDZONE
1051         uma_zone_t zone;
1052         uma_slab_t slab;
1053 #endif
1054         u_long size;
1055
1056         if (addr == NULL)
1057                 return (0);
1058
1059 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1060         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
1061                 return (memguard_get_req_size(addr));
1062 #endif
1063
1064 #ifdef DEBUG_REDZONE
1065         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
1066 #else
1067         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1068         if (slab == NULL)
1069                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
1070                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
1071
1072         if (!malloc_large_slab(slab))
1073                 size = zone->uz_size;
1074         else
1075                 size = malloc_large_size(slab);
1076 #endif
1077         return (size);
1078 }
1079
1080 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
1081
1082 /*
1083  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
1084  */
1085 void
1086 kmeminit(void)
1087 {
1088         u_long mem_size;
1089         u_long tmp;
1090
1091 #ifdef VM_KMEM_SIZE
1092         if (vm_kmem_size == 0)
1093                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
1094 #endif
1095 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
1096         if (vm_kmem_size_min == 0)
1097                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
1098 #endif
1099 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
1100         if (vm_kmem_size_max == 0)
1101                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
1102 #endif
1103         /*
1104          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
1105          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
1106          * of machines, it is a function of the physical memory size,
1107          * specifically,
1108          *
1109          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
1110          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
1111          *
1112          * Every architecture must define an integral value for
1113          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
1114          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
1115          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
1116          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
1117          * a given architecture.
1118          */
1119         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
1120         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
1121                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
1122
1123         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1124                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1125
1126         /*
1127          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1128          * variable:
1129          */
1130         if (vm_kmem_size == 0) {
1131                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1132                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1133                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1134                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1135                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1136                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1137                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1138         }
1139         if (vm_kmem_size == 0)
1140                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1141
1142         /*
1143          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1144          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1145          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1146          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1147          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena.
1148          */
1149         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1150                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1151
1152         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1153 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1154         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1155 #else
1156         tmp = vm_kmem_size;
1157 #endif
1158         uma_set_limit(tmp);
1159
1160 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1161         /*
1162          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1163          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1164          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1165          */
1166         memguard_init(kernel_arena);
1167 #endif
1168 }
1169
1170 /*
1171  * Initialize the kernel memory allocator
1172  */
1173 /* ARGSUSED*/
1174 static void
1175 mallocinit(void *dummy)
1176 {
1177         int i;
1178         uint8_t indx;
1179
1180         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1181
1182         kmeminit();
1183
1184         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1185                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1186
1187         mt_stats_zone = uma_zcreate("mt_stats_zone",
1188             sizeof(struct malloc_type_stats), NULL, NULL, NULL, NULL,
1189             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_PCPU);
1190         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1191                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1192                 const char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1193                 int subzone;
1194
1195                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1196                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1197                             uma_zcreate(name, size,
1198 #ifdef INVARIANTS
1199                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1200 #else
1201                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1202 #endif
1203                             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
1204                 }
1205                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1206                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1207         }
1208 }
1209 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1210
1211 void
1212 malloc_init(void *data)
1213 {
1214         struct malloc_type_internal *mtip;
1215         struct malloc_type *mtp;
1216
1217         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1218
1219         mtp = data;
1220         if (mtp->ks_version != M_VERSION)
1221                 panic("malloc_init: unsupported malloc type version %lu",
1222                     mtp->ks_version);
1223
1224         mtip = &mtp->ks_mti;
1225         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(mt_stats_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1226         mtp_set_subzone(mtp);
1227
1228         mtx_lock(&malloc_mtx);
1229         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1230         kmemstatistics = mtp;
1231         kmemcount++;
1232         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1233 }
1234
1235 void
1236 malloc_uninit(void *data)
1237 {
1238         struct malloc_type_internal *mtip;
1239         struct malloc_type_stats *mtsp;
1240         struct malloc_type *mtp, *temp;
1241         long temp_allocs, temp_bytes;
1242         int i;
1243
1244         mtp = data;
1245         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
1246             ("malloc_uninit: bad malloc type version"));
1247
1248         mtx_lock(&malloc_mtx);
1249         mtip = &mtp->ks_mti;
1250         if (mtp != kmemstatistics) {
1251                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1252                     temp = temp->ks_next) {
1253                         if (temp->ks_next == mtp) {
1254                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1255                                 break;
1256                         }
1257                 }
1258                 KASSERT(temp,
1259                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1260         } else
1261                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1262         kmemcount--;
1263         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1264
1265         /*
1266          * Look for memory leaks.
1267          */
1268         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1269         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1270                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1271                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1272                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1273                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1274                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1275         }
1276         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1277                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1278                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1279                     temp_allocs, temp_bytes);
1280         }
1281
1282         uma_zfree_pcpu(mt_stats_zone, mtip->mti_stats);
1283 }
1284
1285 struct malloc_type *
1286 malloc_desc2type(const char *desc)
1287 {
1288         struct malloc_type *mtp;
1289
1290         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1291         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1292                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1293                         return (mtp);
1294         }
1295         return (NULL);
1296 }
1297
1298 static int
1299 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1300 {
1301         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1302         struct malloc_type_internal *mtip;
1303         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1304         struct malloc_type_header mth;
1305         struct malloc_type *mtp;
1306         int error, i;
1307         struct sbuf sbuf;
1308
1309         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1310         if (error != 0)
1311                 return (error);
1312         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1313         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1314         mtx_lock(&malloc_mtx);
1315
1316         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1317
1318         /*
1319          * Insert stream header.
1320          */
1321         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1322         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1323         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1324         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1325         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1326
1327         /*
1328          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1329          */
1330         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1331                 mtip = &mtp->ks_mti;
1332
1333                 /*
1334                  * Insert type header.
1335                  */
1336                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1337                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1338                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1339
1340                 /*
1341                  * Insert type statistics for each CPU.
1342                  */
1343                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1344                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1345                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1346                 }
1347                 /*
1348                  * Fill in the missing CPUs.
1349                  */
1350                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1351                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1352                 }
1353         }
1354         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1355         error = sbuf_finish(&sbuf);
1356         sbuf_delete(&sbuf);
1357         return (error);
1358 }
1359
1360 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats,
1361     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
1362     sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1363     "Return malloc types");
1364
1365 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1366     "Count of kernel malloc types");
1367
1368 void
1369 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1370 {
1371         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1372         int count, i;
1373         size_t buflen;
1374
1375         mtx_lock(&malloc_mtx);
1376 restart:
1377         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1378         count = kmemcount;
1379         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1380
1381         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1382         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1383
1384         mtx_lock(&malloc_mtx);
1385
1386         if (count < kmemcount) {
1387                 free(bufmtp, M_TEMP);
1388                 goto restart;
1389         }
1390
1391         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1392                 bufmtp[i] = mtp;
1393
1394         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1395
1396         for (i = 0; i < count; i++)
1397                 (func)(bufmtp[i], arg);
1398
1399         free(bufmtp, M_TEMP);
1400 }
1401
1402 #ifdef DDB
1403 static int64_t
1404 get_malloc_stats(const struct malloc_type_internal *mtip, uint64_t *allocs,
1405     uint64_t *inuse)
1406 {
1407         const struct malloc_type_stats *mtsp;
1408         uint64_t frees, alloced, freed;
1409         int i;
1410
1411         *allocs = 0;
1412         frees = 0;
1413         alloced = 0;
1414         freed = 0;
1415         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1416                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1417
1418                 *allocs += mtsp->mts_numallocs;
1419                 frees += mtsp->mts_numfrees;
1420                 alloced += mtsp->mts_memalloced;
1421                 freed += mtsp->mts_memfreed;
1422         }
1423         *inuse = *allocs - frees;
1424         return (alloced - freed);
1425 }
1426
1427 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
1428 {
1429         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
1430         struct malloc_type *mtp;
1431         uint64_t allocs, inuse;
1432         int64_t size;
1433         /* variables for sorting */
1434         struct malloc_type *last_mtype, *cur_mtype;
1435         int64_t cur_size, last_size;
1436         int ties;
1437
1438         if (modif[0] == 'i') {
1439                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s\n";
1440                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jdK,%ju\n";
1441         } else {
1442                 fmt_hdr = "%18s %12s  %12s %12s\n";
1443                 fmt_entry = "%18s %12ju %12jdK %12ju\n";
1444         }
1445
1446         db_printf(fmt_hdr, "Type", "InUse", "MemUse", "Requests");
1447
1448         /* Select sort, largest size first. */
1449         last_mtype = NULL;
1450         last_size = INT64_MAX;
1451         for (;;) {
1452                 cur_mtype = NULL;
1453                 cur_size = -1;
1454                 ties = 0;
1455
1456                 for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1457                         /*
1458                          * In the case of size ties, print out mtypes
1459                          * in the order they are encountered.  That is,
1460                          * when we encounter the most recently output
1461                          * mtype, we have already printed all preceding
1462                          * ties, and we must print all following ties.
1463                          */
1464                         if (mtp == last_mtype) {
1465                                 ties = 1;
1466                                 continue;
1467                         }
1468                         size = get_malloc_stats(&mtp->ks_mti, &allocs,
1469                             &inuse);
1470                         if (size > cur_size && size < last_size + ties) {
1471                                 cur_size = size;
1472                                 cur_mtype = mtp;
1473                         }
1474                 }
1475                 if (cur_mtype == NULL)
1476                         break;
1477
1478                 size = get_malloc_stats(&cur_mtype->ks_mti, &allocs, &inuse);
1479                 db_printf(fmt_entry, cur_mtype->ks_shortdesc, inuse,
1480                     howmany(size, 1024), allocs);
1481
1482                 if (db_pager_quit)
1483                         break;
1484
1485                 last_mtype = cur_mtype;
1486                 last_size = cur_size;
1487         }
1488 }
1489
1490 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1491 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1492 {
1493         struct malloc_type_internal *mtip;
1494         struct malloc_type *mtp;
1495         u_int subzone;
1496
1497         if (!have_addr) {
1498                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1499                 return;
1500         }
1501         mtp = (void *)addr;
1502         if (mtp->ks_version != M_VERSION) {
1503                 db_printf("Version %lx does not match expected %x\n",
1504                     mtp->ks_version, M_VERSION);
1505                 return;
1506         }
1507
1508         mtip = &mtp->ks_mti;
1509         subzone = mtip->mti_zone;
1510
1511         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1512                 mtip = &mtp->ks_mti;
1513                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1514                         continue;
1515                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1516                 if (db_pager_quit)
1517                         break;
1518         }
1519 }
1520 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1521 #endif /* DDB */
1522
1523 #ifdef MALLOC_PROFILE
1524
1525 static int
1526 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1527 {
1528         struct sbuf sbuf;
1529         uint64_t count;
1530         uint64_t waste;
1531         uint64_t mem;
1532         int error;
1533         int rsize;
1534         int size;
1535         int i;
1536
1537         waste = 0;
1538         mem = 0;
1539
1540         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1541         if (error != 0)
1542                 return (error);
1543         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1544         sbuf_printf(&sbuf,
1545             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
1546         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
1547                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
1548                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
1549                 count = (long long unsigned)krequests[i];
1550
1551                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
1552                     (unsigned long long)count, rsize);
1553
1554                 if ((rsize * count) > (size * count))
1555                         waste += (rsize * count) - (size * count);
1556                 mem += (rsize * count);
1557         }
1558         sbuf_printf(&sbuf,
1559             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
1560             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
1561         error = sbuf_finish(&sbuf);
1562         sbuf_delete(&sbuf);
1563         return (error);
1564 }
1565
1566 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof,
1567     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, NULL, 0,
1568     sysctl_kern_mprof, "A",
1569     "Malloc Profiling");
1570 #endif /* MALLOC_PROFILE */