]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/kern_malloc.c
Merge llvm-project main llvmorg-16-init-18548-gb0daacf58f41
[FreeBSD/FreeBSD.git] / 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/asan.h>
57 #include <sys/kdb.h>
58 #include <sys/kernel.h>
59 #include <sys/lock.h>
60 #include <sys/malloc.h>
61 #include <sys/msan.h>
62 #include <sys/mutex.h>
63 #include <sys/vmmeter.h>
64 #include <sys/proc.h>
65 #include <sys/queue.h>
66 #include <sys/sbuf.h>
67 #include <sys/smp.h>
68 #include <sys/sysctl.h>
69 #include <sys/time.h>
70 #include <sys/vmem.h>
71 #ifdef EPOCH_TRACE
72 #include <sys/epoch.h>
73 #endif
74
75 #include <vm/vm.h>
76 #include <vm/pmap.h>
77 #include <vm/vm_domainset.h>
78 #include <vm/vm_pageout.h>
79 #include <vm/vm_param.h>
80 #include <vm/vm_kern.h>
81 #include <vm/vm_extern.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_phys.h>
85 #include <vm/vm_pagequeue.h>
86 #include <vm/uma.h>
87 #include <vm/uma_int.h>
88 #include <vm/uma_dbg.h>
89
90 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
91 #include <vm/memguard.h>
92 #endif
93 #ifdef DEBUG_REDZONE
94 #include <vm/redzone.h>
95 #endif
96
97 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
98 #include <machine/cpu.h>
99 #endif
100
101 #include <ddb/ddb.h>
102
103 #ifdef KDTRACE_HOOKS
104 #include <sys/dtrace_bsd.h>
105
106 bool    __read_frequently                       dtrace_malloc_enabled;
107 dtrace_malloc_probe_func_t __read_mostly        dtrace_malloc_probe;
108 #endif
109
110 #if defined(INVARIANTS) || defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) ||             \
111     defined(DEBUG_MEMGUARD) || defined(DEBUG_REDZONE)
112 #define MALLOC_DEBUG    1
113 #endif
114
115 #if defined(KASAN) || defined(DEBUG_REDZONE)
116 #define DEBUG_REDZONE_ARG_DEF   , unsigned long osize
117 #define DEBUG_REDZONE_ARG       , osize
118 #else
119 #define DEBUG_REDZONE_ARG_DEF
120 #define DEBUG_REDZONE_ARG
121 #endif
122
123 /*
124  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
125  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
126  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
127  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
128  */
129 #ifndef REALLOC_FRACTION
130 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
131 #endif
132
133 /*
134  * Centrally define some common malloc types.
135  */
136 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
137 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
138 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
139
140 static struct malloc_type *kmemstatistics;
141 static int kmemcount;
142
143 #define KMEM_ZSHIFT     4
144 #define KMEM_ZBASE      16
145 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
146
147 #define KMEM_ZMAX       65536
148 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
149 static uint8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
150
151 #ifndef MALLOC_DEBUG_MAXZONES
152 #define MALLOC_DEBUG_MAXZONES   1
153 #endif
154 static int numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
155
156 /*
157  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
158  * of various sizes.
159  *
160  * Warning: the layout of the struct is duplicated in libmemstat for KVM support.
161  *
162  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
163  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
164  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
165  */
166 struct {
167         int kz_size;
168         const char *kz_name;
169         uma_zone_t kz_zone[MALLOC_DEBUG_MAXZONES];
170 } kmemzones[] = {
171         {16, "malloc-16", },
172         {32, "malloc-32", },
173         {64, "malloc-64", },
174         {128, "malloc-128", },
175         {256, "malloc-256", },
176         {384, "malloc-384", },
177         {512, "malloc-512", },
178         {1024, "malloc-1024", },
179         {2048, "malloc-2048", },
180         {4096, "malloc-4096", },
181         {8192, "malloc-8192", },
182         {16384, "malloc-16384", },
183         {32768, "malloc-32768", },
184         {65536, "malloc-65536", },
185         {0, NULL},
186 };
187
188 u_long vm_kmem_size;
189 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size, 0,
190     "Size of kernel memory");
191
192 static u_long kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
193 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_zmax, CTLFLAG_RDTUN, &kmem_zmax, 0,
194     "Maximum allocation size that malloc(9) would use UMA as backend");
195
196 static u_long vm_kmem_size_min;
197 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_min, 0,
198     "Minimum size of kernel memory");
199
200 static u_long vm_kmem_size_max;
201 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_max, 0,
202     "Maximum size of kernel memory");
203
204 static u_int vm_kmem_size_scale;
205 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RDTUN, &vm_kmem_size_scale, 0,
206     "Scale factor for kernel memory size");
207
208 static int sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
209 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_size,
210     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
211     sysctl_kmem_map_size, "LU", "Current kmem allocation size");
212
213 static int sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
214 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kmem_map_free,
215     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_ULONG | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
216     sysctl_kmem_map_free, "LU", "Free space in kmem");
217
218 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
219     "Malloc information");
220
221 static u_int vm_malloc_zone_count = nitems(kmemzones);
222 SYSCTL_UINT(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_count,
223     CTLFLAG_RD, &vm_malloc_zone_count, 0,
224     "Number of malloc zones");
225
226 static int sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
227 SYSCTL_PROC(_vm_malloc, OID_AUTO, zone_sizes,
228     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
229     sysctl_vm_malloc_zone_sizes, "S", "Zone sizes used by malloc");
230
231 /*
232  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
233  */
234 struct mtx malloc_mtx;
235
236 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
237
238 #if defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) || (MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1)
239 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
240     "Kernel malloc debugging options");
241 #endif
242
243 /*
244  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
245  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
246  */
247 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
248 static int malloc_failure_rate;
249 static int malloc_nowait_count;
250 static int malloc_failure_count;
251 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RWTUN,
252     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
253 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
254     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
255 #endif
256
257 static int
258 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
259 {
260         u_long size;
261
262         size = uma_size();
263         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
264 }
265
266 static int
267 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
268 {
269         u_long size, limit;
270
271         /* The sysctl is unsigned, implement as a saturation value. */
272         size = uma_size();
273         limit = uma_limit();
274         if (size > limit)
275                 size = 0;
276         else
277                 size = limit - size;
278         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
279 }
280
281 static int
282 sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
283 {
284         int sizes[nitems(kmemzones)];
285         int i;
286
287         for (i = 0; i < nitems(kmemzones); i++) {
288                 sizes[i] = kmemzones[i].kz_size;
289         }
290
291         return (SYSCTL_OUT(req, &sizes, sizeof(sizes)));
292 }
293
294 /*
295  * malloc(9) uma zone separation -- sub-page buffer overruns in one
296  * malloc type will affect only a subset of other malloc types.
297  */
298 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
299 static void
300 tunable_set_numzones(void)
301 {
302
303         TUNABLE_INT_FETCH("debug.malloc.numzones",
304             &numzones);
305
306         /* Sanity check the number of malloc uma zones. */
307         if (numzones <= 0)
308                 numzones = 1;
309         if (numzones > MALLOC_DEBUG_MAXZONES)
310                 numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
311 }
312 SYSINIT(numzones, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_ANY, tunable_set_numzones, NULL);
313 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, numzones, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
314     &numzones, 0, "Number of malloc uma subzones");
315
316 /*
317  * Any number that changes regularly is an okay choice for the
318  * offset.  Build numbers are pretty good of you have them.
319  */
320 static u_int zone_offset = __FreeBSD_version;
321 TUNABLE_INT("debug.malloc.zone_offset", &zone_offset);
322 SYSCTL_UINT(_debug_malloc, OID_AUTO, zone_offset, CTLFLAG_RDTUN,
323     &zone_offset, 0, "Separate malloc types by examining the "
324     "Nth character in the malloc type short description.");
325
326 static void
327 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
328 {
329         struct malloc_type_internal *mtip;
330         const char *desc;
331         size_t len;
332         u_int val;
333
334         mtip = &mtp->ks_mti;
335         desc = mtp->ks_shortdesc;
336         if (desc == NULL || (len = strlen(desc)) == 0)
337                 val = 0;
338         else
339                 val = desc[zone_offset % len];
340         mtip->mti_zone = (val % numzones);
341 }
342
343 static inline u_int
344 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
345 {
346         struct malloc_type_internal *mtip;
347
348         mtip = &mtp->ks_mti;
349
350         KASSERT(mtip->mti_zone < numzones,
351             ("mti_zone %u out of range %d",
352             mtip->mti_zone, numzones));
353         return (mtip->mti_zone);
354 }
355 #elif MALLOC_DEBUG_MAXZONES == 0
356 #error "MALLOC_DEBUG_MAXZONES must be positive."
357 #else
358 static void
359 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
360 {
361         struct malloc_type_internal *mtip;
362
363         mtip = &mtp->ks_mti;
364         mtip->mti_zone = 0;
365 }
366
367 static inline u_int
368 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
369 {
370
371         return (0);
372 }
373 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
374
375 /*
376  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
377  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
378  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
379  * statistics.
380  */
381 static void
382 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
383     int zindx)
384 {
385         struct malloc_type_internal *mtip;
386         struct malloc_type_stats *mtsp;
387
388         critical_enter();
389         mtip = &mtp->ks_mti;
390         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
391         if (size > 0) {
392                 mtsp->mts_memalloced += size;
393                 mtsp->mts_numallocs++;
394         }
395         if (zindx != -1)
396                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
397
398 #ifdef KDTRACE_HOOKS
399         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
400                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
401                 if (probe_id != 0)
402                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
403                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
404                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
405         }
406 #endif
407
408         critical_exit();
409 }
410
411 void
412 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
413 {
414
415         if (size > 0)
416                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
417 }
418
419 /*
420  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
421  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
422  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
423  * statistics.
424  */
425 void
426 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
427 {
428         struct malloc_type_internal *mtip;
429         struct malloc_type_stats *mtsp;
430
431         critical_enter();
432         mtip = &mtp->ks_mti;
433         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
434         mtsp->mts_memfreed += size;
435         mtsp->mts_numfrees++;
436
437 #ifdef KDTRACE_HOOKS
438         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
439                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
440                 if (probe_id != 0)
441                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
442                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
443                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
444         }
445 #endif
446
447         critical_exit();
448 }
449
450 /*
451  *      contigmalloc:
452  *
453  *      Allocate a block of physically contiguous memory.
454  *
455  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
456  *      the allocation fails.
457  */
458 void *
459 contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
460     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
461     vm_paddr_t boundary)
462 {
463         void *ret;
464
465         ret = (void *)kmem_alloc_contig(size, flags, low, high, alignment,
466             boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
467         if (ret != NULL)
468                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
469         return (ret);
470 }
471
472 void *
473 contigmalloc_domainset(unsigned long size, struct malloc_type *type,
474     struct domainset *ds, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
475     unsigned long alignment, vm_paddr_t boundary)
476 {
477         void *ret;
478
479         ret = (void *)kmem_alloc_contig_domainset(ds, size, flags, low, high,
480             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
481         if (ret != NULL)
482                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
483         return (ret);
484 }
485
486 /*
487  *      contigfree:
488  *
489  *      Free a block of memory allocated by contigmalloc.
490  *
491  *      This routine may not block.
492  */
493 void
494 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
495 {
496
497         kmem_free(addr, size);
498         malloc_type_freed(type, round_page(size));
499 }
500
501 #ifdef MALLOC_DEBUG
502 static int
503 malloc_dbg(caddr_t *vap, size_t *sizep, struct malloc_type *mtp,
504     int flags)
505 {
506 #ifdef INVARIANTS
507         int indx;
508
509         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("malloc: bad malloc type version"));
510         /*
511          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
512          */
513         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
514         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
515                 static  struct timeval lasterr;
516                 static  int curerr, once;
517                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
518                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
519                         kdb_backtrace();
520                         flags |= M_WAITOK;
521                         once++;
522                 }
523         }
524 #endif
525 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
526         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
527                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
528                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
529                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
530                         *vap = NULL;
531                         return (EJUSTRETURN);
532                 }
533         }
534 #endif
535         if (flags & M_WAITOK) {
536                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
537                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
538                 if (__predict_false(!THREAD_CAN_SLEEP())) {
539 #ifdef EPOCH_TRACE
540                         epoch_trace_list(curthread);
541 #endif
542                         KASSERT(0,
543                             ("malloc(M_WAITOK) with sleeping prohibited"));
544                 }
545         }
546         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
547             ("malloc: called with spinlock or critical section held"));
548
549 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
550         if (memguard_cmp_mtp(mtp, *sizep)) {
551                 *vap = memguard_alloc(*sizep, flags);
552                 if (*vap != NULL)
553                         return (EJUSTRETURN);
554                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
555         }
556 #endif
557
558 #ifdef DEBUG_REDZONE
559         *sizep = redzone_size_ntor(*sizep);
560 #endif
561
562         return (0);
563 }
564 #endif
565
566 /*
567  * Handle large allocations and frees by using kmem_malloc directly.
568  */
569 static inline bool
570 malloc_large_slab(uma_slab_t slab)
571 {
572         uintptr_t va;
573
574         va = (uintptr_t)slab;
575         return ((va & 1) != 0);
576 }
577
578 static inline size_t
579 malloc_large_size(uma_slab_t slab)
580 {
581         uintptr_t va;
582
583         va = (uintptr_t)slab;
584         return (va >> 1);
585 }
586
587 static caddr_t __noinline
588 malloc_large(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *policy,
589     int flags DEBUG_REDZONE_ARG_DEF)
590 {
591         void *va;
592
593         size = roundup(size, PAGE_SIZE);
594         va = kmem_malloc_domainset(policy, size, flags);
595         if (va != NULL) {
596                 /* The low bit is unused for slab pointers. */
597                 vsetzoneslab((uintptr_t)va, NULL, (void *)((size << 1) | 1));
598                 uma_total_inc(size);
599         }
600         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
601         if (__predict_false(va == NULL)) {
602                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
603                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
604         } else {
605 #ifdef DEBUG_REDZONE
606                 va = redzone_setup(va, osize);
607 #endif
608                 kasan_mark(va, osize, size, KASAN_MALLOC_REDZONE);
609         }
610         return (va);
611 }
612
613 static void
614 free_large(void *addr, size_t size)
615 {
616
617         kmem_free(addr, size);
618         uma_total_dec(size);
619 }
620
621 /*
622  *      malloc:
623  *
624  *      Allocate a block of memory.
625  *
626  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
627  *      the allocation fails.
628  */
629 void *
630 (malloc)(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
631 {
632         int indx;
633         caddr_t va;
634         uma_zone_t zone;
635 #if defined(DEBUG_REDZONE) || defined(KASAN)
636         unsigned long osize = size;
637 #endif
638
639         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
640
641 #ifdef MALLOC_DEBUG
642         va = NULL;
643         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
644                 return (va);
645 #endif
646
647         if (__predict_false(size > kmem_zmax))
648                 return (malloc_large(size, mtp, DOMAINSET_RR(), flags
649                     DEBUG_REDZONE_ARG));
650
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         va = uma_zalloc(zone, flags);
656         if (va != NULL) {
657                 size = zone->uz_size;
658                 if ((flags & M_ZERO) == 0) {
659                         kmsan_mark(va, size, KMSAN_STATE_UNINIT);
660                         kmsan_orig(va, size, KMSAN_TYPE_MALLOC, KMSAN_RET_ADDR);
661                 }
662         }
663         malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
664         if (__predict_false(va == NULL)) {
665                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
666                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
667         }
668 #ifdef DEBUG_REDZONE
669         if (va != NULL)
670                 va = redzone_setup(va, osize);
671 #endif
672 #ifdef KASAN
673         if (va != NULL)
674                 kasan_mark((void *)va, osize, size, KASAN_MALLOC_REDZONE);
675 #endif
676         return ((void *) va);
677 }
678
679 static void *
680 malloc_domain(size_t *sizep, int *indxp, struct malloc_type *mtp, int domain,
681     int flags)
682 {
683         uma_zone_t zone;
684         caddr_t va;
685         size_t size;
686         int indx;
687
688         size = *sizep;
689         KASSERT(size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0,
690             ("malloc_domain: Called with bad flag / size combination."));
691         if (size & KMEM_ZMASK)
692                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
693         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
694         zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
695         va = uma_zalloc_domain(zone, NULL, domain, flags);
696         if (va != NULL)
697                 *sizep = zone->uz_size;
698         *indxp = indx;
699         return ((void *)va);
700 }
701
702 void *
703 malloc_domainset(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
704     int flags)
705 {
706         struct vm_domainset_iter di;
707         caddr_t va;
708         int domain;
709         int indx;
710 #if defined(KASAN) || defined(DEBUG_REDZONE)
711         unsigned long osize = size;
712 #endif
713
714         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
715
716 #ifdef MALLOC_DEBUG
717         va = NULL;
718         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
719                 return (va);
720 #endif
721
722         if (__predict_false(size > kmem_zmax))
723                 return (malloc_large(size, mtp, DOMAINSET_RR(), flags
724                     DEBUG_REDZONE_ARG));
725
726         vm_domainset_iter_policy_init(&di, ds, &domain, &flags);
727         do {
728                 va = malloc_domain(&size, &indx, mtp, domain, flags);
729         } while (va == NULL && vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) == 0);
730         malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
731         if (__predict_false(va == NULL)) {
732                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
733                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
734         }
735 #ifdef DEBUG_REDZONE
736         if (va != NULL)
737                 va = redzone_setup(va, osize);
738 #endif
739 #ifdef KASAN
740         if (va != NULL)
741                 kasan_mark((void *)va, osize, size, KASAN_MALLOC_REDZONE);
742 #endif
743 #ifdef KMSAN
744         if ((flags & M_ZERO) == 0) {
745                 kmsan_mark(va, size, KMSAN_STATE_UNINIT);
746                 kmsan_orig(va, size, KMSAN_TYPE_MALLOC, KMSAN_RET_ADDR);
747         }
748 #endif
749         return (va);
750 }
751
752 /*
753  * Allocate an executable area.
754  */
755 void *
756 malloc_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
757 {
758
759         return (malloc_domainset_exec(size, mtp, DOMAINSET_RR(), flags));
760 }
761
762 void *
763 malloc_domainset_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
764     int flags)
765 {
766 #if defined(DEBUG_REDZONE) || defined(KASAN)
767         unsigned long osize = size;
768 #endif
769 #ifdef MALLOC_DEBUG
770         caddr_t va;
771 #endif
772
773         flags |= M_EXEC;
774
775 #ifdef MALLOC_DEBUG
776         va = NULL;
777         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
778                 return (va);
779 #endif
780
781         return (malloc_large(size, mtp, ds, flags DEBUG_REDZONE_ARG));
782 }
783
784 void *
785 malloc_aligned(size_t size, size_t align, struct malloc_type *type, int flags)
786 {
787         return (malloc_domainset_aligned(size, align, type, DOMAINSET_RR(),
788             flags));
789 }
790
791 void *
792 malloc_domainset_aligned(size_t size, size_t align,
793     struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds, int flags)
794 {
795         void *res;
796         size_t asize;
797
798         KASSERT(powerof2(align),
799             ("malloc_domainset_aligned: wrong align %#zx size %#zx",
800             align, size));
801         KASSERT(align <= PAGE_SIZE,
802             ("malloc_domainset_aligned: align %#zx (size %#zx) too large",
803             align, size));
804
805         /*
806          * Round the allocation size up to the next power of 2,
807          * because we can only guarantee alignment for
808          * power-of-2-sized allocations.  Further increase the
809          * allocation size to align if the rounded size is less than
810          * align, since malloc zones provide alignment equal to their
811          * size.
812          */
813         if (size == 0)
814                 size = 1;
815         asize = size <= align ? align : 1UL << flsl(size - 1);
816
817         res = malloc_domainset(asize, mtp, ds, flags);
818         KASSERT(res == NULL || ((uintptr_t)res & (align - 1)) == 0,
819             ("malloc_domainset_aligned: result not aligned %p size %#zx "
820             "allocsize %#zx align %#zx", res, size, asize, align));
821         return (res);
822 }
823
824 void *
825 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
826 {
827
828         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
829                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
830
831         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
832 }
833
834 void *
835 mallocarray_domainset(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type,
836     struct domainset *ds, int flags)
837 {
838
839         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
840                 panic("mallocarray_domainset: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
841
842         return (malloc_domainset(size * nmemb, type, ds, flags));
843 }
844
845 #if defined(INVARIANTS) && !defined(KASAN)
846 static void
847 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
848 {
849         struct malloc_type **mtpp = addr;
850
851         /*
852          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
853          * this memory here.  This way we know who is most likely to
854          * have stepped on it later.
855          *
856          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
857          * 64 bit machines
858          */
859         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
860         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
861             sizeof(struct malloc_type *);
862         *mtpp = mtp;
863 }
864 #endif
865
866 #ifdef MALLOC_DEBUG
867 static int
868 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
869 {
870         void *addr;
871
872         addr = *addrp;
873         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION, ("free: bad malloc type version"));
874         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
875             ("free: called with spinlock or critical section held"));
876
877         /* free(NULL, ...) does nothing */
878         if (addr == NULL)
879                 return (EJUSTRETURN);
880
881 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
882         if (is_memguard_addr(addr)) {
883                 memguard_free(addr);
884                 return (EJUSTRETURN);
885         }
886 #endif
887
888 #ifdef DEBUG_REDZONE
889         redzone_check(addr);
890         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
891 #endif
892
893         return (0);
894 }
895 #endif
896
897 /*
898  *      free:
899  *
900  *      Free a block of memory allocated by malloc.
901  *
902  *      This routine may not block.
903  */
904 void
905 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
906 {
907         uma_zone_t zone;
908         uma_slab_t slab;
909         u_long size;
910
911 #ifdef MALLOC_DEBUG
912         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
913                 return;
914 #endif
915         /* free(NULL, ...) does nothing */
916         if (addr == NULL)
917                 return;
918
919         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
920         if (slab == NULL)
921                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
922                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
923
924         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
925                 size = zone->uz_size;
926 #if defined(INVARIANTS) && !defined(KASAN)
927                 free_save_type(addr, mtp, size);
928 #endif
929                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
930         } else {
931                 size = malloc_large_size(slab);
932                 free_large(addr, size);
933         }
934         malloc_type_freed(mtp, size);
935 }
936
937 /*
938  *      zfree:
939  *
940  *      Zero then free a block of memory allocated by malloc.
941  *
942  *      This routine may not block.
943  */
944 void
945 zfree(void *addr, struct malloc_type *mtp)
946 {
947         uma_zone_t zone;
948         uma_slab_t slab;
949         u_long size;
950
951 #ifdef MALLOC_DEBUG
952         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
953                 return;
954 #endif
955         /* free(NULL, ...) does nothing */
956         if (addr == NULL)
957                 return;
958
959         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
960         if (slab == NULL)
961                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
962                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
963
964         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
965                 size = zone->uz_size;
966 #if defined(INVARIANTS) && !defined(KASAN)
967                 free_save_type(addr, mtp, size);
968 #endif
969                 kasan_mark(addr, size, size, 0);
970                 explicit_bzero(addr, size);
971                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
972         } else {
973                 size = malloc_large_size(slab);
974                 kasan_mark(addr, size, size, 0);
975                 explicit_bzero(addr, size);
976                 free_large(addr, size);
977         }
978         malloc_type_freed(mtp, size);
979 }
980
981 /*
982  *      realloc: change the size of a memory block
983  */
984 void *
985 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
986 {
987 #ifndef DEBUG_REDZONE
988         uma_zone_t zone;
989         uma_slab_t slab;
990 #endif
991         unsigned long alloc;
992         void *newaddr;
993
994         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
995             ("realloc: bad malloc type version"));
996         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
997             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
998
999         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
1000         if (addr == NULL)
1001                 return (malloc(size, mtp, flags));
1002
1003         /*
1004          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
1005          * per-CPU stats.
1006          */
1007
1008 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1009         if (is_memguard_addr(addr))
1010                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
1011 #endif
1012
1013 #ifdef DEBUG_REDZONE
1014         alloc = redzone_get_size(addr);
1015 #else
1016         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1017
1018         /* Sanity check */
1019         KASSERT(slab != NULL,
1020             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
1021
1022         /* Get the size of the original block */
1023         if (!malloc_large_slab(slab))
1024                 alloc = zone->uz_size;
1025         else
1026                 alloc = malloc_large_size(slab);
1027
1028         /* Reuse the original block if appropriate */
1029         if (size <= alloc &&
1030             (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE)) {
1031                 kasan_mark((void *)addr, size, alloc, KASAN_MALLOC_REDZONE);
1032                 return (addr);
1033         }
1034 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
1035
1036         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
1037         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
1038                 return (NULL);
1039
1040         /*
1041          * Copy over original contents.  For KASAN, the redzone must be marked
1042          * valid before performing the copy.
1043          */
1044         kasan_mark(addr, alloc, alloc, 0);
1045         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
1046         free(addr, mtp);
1047         return (newaddr);
1048 }
1049
1050 /*
1051  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
1052  */
1053 void *
1054 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
1055 {
1056         void *mem;
1057
1058         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
1059                 free(addr, mtp);
1060         return (mem);
1061 }
1062
1063 /*
1064  *      malloc_size: returns the number of bytes allocated for a request of the
1065  *                   specified size
1066  */
1067 size_t
1068 malloc_size(size_t size)
1069 {
1070         int indx;
1071
1072         if (size > kmem_zmax)
1073                 return (0);
1074         if (size & KMEM_ZMASK)
1075                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
1076         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
1077         return (kmemzones[indx].kz_size);
1078 }
1079
1080 /*
1081  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
1082  */
1083 size_t
1084 malloc_usable_size(const void *addr)
1085 {
1086 #ifndef DEBUG_REDZONE
1087         uma_zone_t zone;
1088         uma_slab_t slab;
1089 #endif
1090         u_long size;
1091
1092         if (addr == NULL)
1093                 return (0);
1094
1095 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1096         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
1097                 return (memguard_get_req_size(addr));
1098 #endif
1099
1100 #ifdef DEBUG_REDZONE
1101         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
1102 #else
1103         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1104         if (slab == NULL)
1105                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
1106                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
1107
1108         if (!malloc_large_slab(slab))
1109                 size = zone->uz_size;
1110         else
1111                 size = malloc_large_size(slab);
1112 #endif
1113
1114         /*
1115          * Unmark the redzone to avoid reports from consumers who are
1116          * (presumably) about to use the full allocation size.
1117          */
1118         kasan_mark(addr, size, size, 0);
1119
1120         return (size);
1121 }
1122
1123 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
1124
1125 /*
1126  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
1127  */
1128 void
1129 kmeminit(void)
1130 {
1131         u_long mem_size;
1132         u_long tmp;
1133
1134 #ifdef VM_KMEM_SIZE
1135         if (vm_kmem_size == 0)
1136                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
1137 #endif
1138 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
1139         if (vm_kmem_size_min == 0)
1140                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
1141 #endif
1142 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
1143         if (vm_kmem_size_max == 0)
1144                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
1145 #endif
1146         /*
1147          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
1148          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
1149          * of machines, it is a function of the physical memory size,
1150          * specifically,
1151          *
1152          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
1153          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
1154          *
1155          * Every architecture must define an integral value for
1156          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
1157          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
1158          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
1159          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
1160          * a given architecture.
1161          */
1162         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
1163         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
1164                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
1165
1166         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1167                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1168
1169         /*
1170          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1171          * variable:
1172          */
1173         if (vm_kmem_size == 0) {
1174                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1175                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1176                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1177                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1178                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1179                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1180                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1181         }
1182         if (vm_kmem_size == 0)
1183                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1184
1185         /*
1186          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1187          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1188          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1189          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1190          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena. 
1191          */
1192         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1193                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1194
1195         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1196
1197         /*
1198          * With KASAN or KMSAN enabled, dynamically allocated kernel memory is
1199          * shadowed.  Account for this when setting the UMA limit.
1200          */
1201 #if defined(KASAN)
1202         vm_kmem_size = (vm_kmem_size * KASAN_SHADOW_SCALE) /
1203             (KASAN_SHADOW_SCALE + 1);
1204 #elif defined(KMSAN)
1205         vm_kmem_size /= 3;
1206 #endif
1207
1208 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1209         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1210 #else
1211         tmp = vm_kmem_size;
1212 #endif
1213         uma_set_limit(tmp);
1214
1215 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1216         /*
1217          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1218          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1219          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1220          */
1221         memguard_init(kernel_arena);
1222 #endif
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Initialize the kernel memory allocator
1227  */
1228 /* ARGSUSED*/
1229 static void
1230 mallocinit(void *dummy)
1231 {
1232         int i;
1233         uint8_t indx;
1234
1235         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1236
1237         kmeminit();
1238
1239         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1240                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1241
1242         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1243                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1244                 const char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1245                 size_t align;
1246                 int subzone;
1247
1248                 align = UMA_ALIGN_PTR;
1249                 if (powerof2(size) && size > sizeof(void *))
1250                         align = MIN(size, PAGE_SIZE) - 1;
1251                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1252                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1253                             uma_zcreate(name, size,
1254 #if defined(INVARIANTS) && !defined(KASAN) && !defined(KMSAN)
1255                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1256 #else
1257                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1258 #endif
1259                             align, UMA_ZONE_MALLOC);
1260                 }
1261                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1262                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1263         }
1264 }
1265 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1266
1267 void
1268 malloc_init(void *data)
1269 {
1270         struct malloc_type_internal *mtip;
1271         struct malloc_type *mtp;
1272
1273         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1274
1275         mtp = data;
1276         if (mtp->ks_version != M_VERSION)
1277                 panic("malloc_init: type %s with unsupported version %lu",
1278                     mtp->ks_shortdesc, mtp->ks_version);
1279
1280         mtip = &mtp->ks_mti;
1281         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(pcpu_zone_64, M_WAITOK | M_ZERO);
1282         mtp_set_subzone(mtp);
1283
1284         mtx_lock(&malloc_mtx);
1285         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1286         kmemstatistics = mtp;
1287         kmemcount++;
1288         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1289 }
1290
1291 void
1292 malloc_uninit(void *data)
1293 {
1294         struct malloc_type_internal *mtip;
1295         struct malloc_type_stats *mtsp;
1296         struct malloc_type *mtp, *temp;
1297         long temp_allocs, temp_bytes;
1298         int i;
1299
1300         mtp = data;
1301         KASSERT(mtp->ks_version == M_VERSION,
1302             ("malloc_uninit: bad malloc type version"));
1303
1304         mtx_lock(&malloc_mtx);
1305         mtip = &mtp->ks_mti;
1306         if (mtp != kmemstatistics) {
1307                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1308                     temp = temp->ks_next) {
1309                         if (temp->ks_next == mtp) {
1310                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1311                                 break;
1312                         }
1313                 }
1314                 KASSERT(temp,
1315                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1316         } else
1317                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1318         kmemcount--;
1319         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1320
1321         /*
1322          * Look for memory leaks.
1323          */
1324         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1325         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1326                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1327                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1328                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1329                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1330                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1331         }
1332         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1333                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1334                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1335                     temp_allocs, temp_bytes);
1336         }
1337
1338         uma_zfree_pcpu(pcpu_zone_64, mtip->mti_stats);
1339 }
1340
1341 struct malloc_type *
1342 malloc_desc2type(const char *desc)
1343 {
1344         struct malloc_type *mtp;
1345
1346         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1347         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1348                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1349                         return (mtp);
1350         }
1351         return (NULL);
1352 }
1353
1354 static int
1355 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1356 {
1357         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1358         struct malloc_type_internal *mtip;
1359         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1360         struct malloc_type_header mth;
1361         struct malloc_type *mtp;
1362         int error, i;
1363         struct sbuf sbuf;
1364
1365         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1366         if (error != 0)
1367                 return (error);
1368         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1369         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1370         mtx_lock(&malloc_mtx);
1371
1372         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1373
1374         /*
1375          * Insert stream header.
1376          */
1377         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1378         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1379         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1380         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1381         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1382
1383         /*
1384          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1385          */
1386         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1387                 mtip = &mtp->ks_mti;
1388
1389                 /*
1390                  * Insert type header.
1391                  */
1392                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1393                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1394                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1395
1396                 /*
1397                  * Insert type statistics for each CPU.
1398                  */
1399                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1400                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1401                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1402                 }
1403                 /*
1404                  * Fill in the missing CPUs.
1405                  */
1406                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1407                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1408                 }
1409         }
1410         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1411         error = sbuf_finish(&sbuf);
1412         sbuf_delete(&sbuf);
1413         return (error);
1414 }
1415
1416 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats,
1417     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
1418     sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1419     "Return malloc types");
1420
1421 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1422     "Count of kernel malloc types");
1423
1424 void
1425 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1426 {
1427         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1428         int count, i;
1429         size_t buflen;
1430
1431         mtx_lock(&malloc_mtx);
1432 restart:
1433         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1434         count = kmemcount;
1435         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1436
1437         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1438         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1439
1440         mtx_lock(&malloc_mtx);
1441
1442         if (count < kmemcount) {
1443                 free(bufmtp, M_TEMP);
1444                 goto restart;
1445         }
1446
1447         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1448                 bufmtp[i] = mtp;
1449
1450         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1451
1452         for (i = 0; i < count; i++)
1453                 (func)(bufmtp[i], arg);
1454
1455         free(bufmtp, M_TEMP);
1456 }
1457
1458 #ifdef DDB
1459 static int64_t
1460 get_malloc_stats(const struct malloc_type_internal *mtip, uint64_t *allocs,
1461     uint64_t *inuse)
1462 {
1463         const struct malloc_type_stats *mtsp;
1464         uint64_t frees, alloced, freed;
1465         int i;
1466
1467         *allocs = 0;
1468         frees = 0;
1469         alloced = 0;
1470         freed = 0;
1471         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1472                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1473
1474                 *allocs += mtsp->mts_numallocs;
1475                 frees += mtsp->mts_numfrees;
1476                 alloced += mtsp->mts_memalloced;
1477                 freed += mtsp->mts_memfreed;
1478         }
1479         *inuse = *allocs - frees;
1480         return (alloced - freed);
1481 }
1482
1483 DB_SHOW_COMMAND_FLAGS(malloc, db_show_malloc, DB_CMD_MEMSAFE)
1484 {
1485         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
1486         struct malloc_type *mtp;
1487         uint64_t allocs, inuse;
1488         int64_t size;
1489         /* variables for sorting */
1490         struct malloc_type *last_mtype, *cur_mtype;
1491         int64_t cur_size, last_size;
1492         int ties;
1493
1494         if (modif[0] == 'i') {
1495                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s\n";
1496                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jdK,%ju\n";
1497         } else {
1498                 fmt_hdr = "%18s %12s  %12s %12s\n";
1499                 fmt_entry = "%18s %12ju %12jdK %12ju\n";
1500         }
1501
1502         db_printf(fmt_hdr, "Type", "InUse", "MemUse", "Requests");
1503
1504         /* Select sort, largest size first. */
1505         last_mtype = NULL;
1506         last_size = INT64_MAX;
1507         for (;;) {
1508                 cur_mtype = NULL;
1509                 cur_size = -1;
1510                 ties = 0;
1511
1512                 for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1513                         /*
1514                          * In the case of size ties, print out mtypes
1515                          * in the order they are encountered.  That is,
1516                          * when we encounter the most recently output
1517                          * mtype, we have already printed all preceding
1518                          * ties, and we must print all following ties.
1519                          */
1520                         if (mtp == last_mtype) {
1521                                 ties = 1;
1522                                 continue;
1523                         }
1524                         size = get_malloc_stats(&mtp->ks_mti, &allocs,
1525                             &inuse);
1526                         if (size > cur_size && size < last_size + ties) {
1527                                 cur_size = size;
1528                                 cur_mtype = mtp;
1529                         }
1530                 }
1531                 if (cur_mtype == NULL)
1532                         break;
1533
1534                 size = get_malloc_stats(&cur_mtype->ks_mti, &allocs, &inuse);
1535                 db_printf(fmt_entry, cur_mtype->ks_shortdesc, inuse,
1536                     howmany(size, 1024), allocs);
1537
1538                 if (db_pager_quit)
1539                         break;
1540
1541                 last_mtype = cur_mtype;
1542                 last_size = cur_size;
1543         }
1544 }
1545
1546 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1547 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1548 {
1549         struct malloc_type_internal *mtip;
1550         struct malloc_type *mtp;
1551         u_int subzone;
1552
1553         if (!have_addr) {
1554                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1555                 return;
1556         }
1557         mtp = (void *)addr;
1558         if (mtp->ks_version != M_VERSION) {
1559                 db_printf("Version %lx does not match expected %x\n",
1560                     mtp->ks_version, M_VERSION);
1561                 return;
1562         }
1563
1564         mtip = &mtp->ks_mti;
1565         subzone = mtip->mti_zone;
1566
1567         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1568                 mtip = &mtp->ks_mti;
1569                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1570                         continue;
1571                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1572                 if (db_pager_quit)
1573                         break;
1574         }
1575 }
1576 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1577 #endif /* DDB */