sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2005-2006 Robert N. M. Watson
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  17  *    without specific prior written permission.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  *      @(#)kern_malloc.c       8.3 (Berkeley) 1/4/94
  32  */
  33
  34 /*
  35  * Kernel malloc(9) implementation -- general purpose kernel memory allocator
  36  * based on memory types.  Back end is implemented using the UMA(9) zone
  37  * allocator.  A set of fixed-size buckets are used for smaller allocations,
  38  * and a special UMA allocation interface is used for larger allocations.
  39  * Callers declare memory types, and statistics are maintained independently
  40  * for each memory type.  Statistics are maintained per-CPU for performance
  41  * reasons.  See malloc(9) and comments in malloc.h for a detailed
  42  * description.
  43  */
  44
  45 #include <sys/cdefs.h>
  46 __FBSDID("$FreeBSD$");
  47
  48 #include "opt_ddb.h"
  49 #include "opt_vm.h"
  50
  51 #include <sys/param.h>
  52 #include <sys/systm.h>
  53 #include <sys/kdb.h>
  54 #include <sys/kernel.h>
  55 #include <sys/lock.h>
  56 #include <sys/malloc.h>
  57 #include <sys/mbuf.h>
  58 #include <sys/mutex.h>
  59 #include <sys/vmmeter.h>
  60 #include <sys/proc.h>
  61 #include <sys/sbuf.h>
  62 #include <sys/sysctl.h>
  63 #include <sys/time.h>
  64
  65 #include <vm/vm.h>
  66 #include <vm/pmap.h>
  67 #include <vm/vm_param.h>
  68 #include <vm/vm_kern.h>
  69 #include <vm/vm_extern.h>
  70 #include <vm/vm_map.h>
  71 #include <vm/vm_page.h>
  72 #include <vm/uma.h>
  73 #include <vm/uma_int.h>
  74 #include <vm/uma_dbg.h>
  75
  76 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  77 #include <vm/memguard.h>
  78 #endif
  79 #ifdef DEBUG_REDZONE
  80 #include <vm/redzone.h>
  81 #endif
  82
  83 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  84 #include <machine/cpu.h>
  85 #endif
  86
  87 #include <ddb/ddb.h>
  88
  89 /*
  90  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
  91  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
  92  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
  93  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
  94  */
  95 #ifndef REALLOC_FRACTION
  96 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
  97 #endif
  98
  99 /*
 100  * Centrally define some common malloc types.
 101  */
 102 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 103 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 104 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 105
 106 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
 107 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
 108
 109 static void kmeminit(void *);
 110 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL)
 111
 112 static MALLOC_DEFINE(M_FREE, "free", "should be on free list");
 113
 114 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 115 static char *kmembase;
 116 static char *kmemlimit;
 117 static int kmemcount;
 118
 119 #define KMEM_ZSHIFT     4
 120 #define KMEM_ZBASE      16
 121 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 122
 123 #define KMEM_ZMAX       PAGE_SIZE
 124 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 125 static u_int8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 126
 127 /*
 128  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 129  * of various sizes.
 130  *
 131  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 132  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 133  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 134  */
 135 struct {
 136         int kz_size;
 137         char *kz_name;
 138         uma_zone_t kz_zone;
 139 } kmemzones[] = {
 140         {16, "16", NULL},
 141         {32, "32", NULL},
 142         {64, "64", NULL},
 143         {128, "128", NULL},
 144         {256, "256", NULL},
 145         {512, "512", NULL},
 146         {1024, "1024", NULL},
 147         {2048, "2048", NULL},
 148         {4096, "4096", NULL},
 149 #if PAGE_SIZE > 4096
 150         {8192, "8192", NULL},
 151 #if PAGE_SIZE > 8192
 152         {16384, "16384", NULL},
 153 #if PAGE_SIZE > 16384
 154         {32768, "32768", NULL},
 155 #if PAGE_SIZE > 32768
 156         {65536, "65536", NULL},
 157 #if PAGE_SIZE > 65536
 158 #error  "Unsupported PAGE_SIZE"
 159 #endif  /* 65536 */
 160 #endif  /* 32768 */
 161 #endif  /* 16384 */
 162 #endif  /* 8192 */
 163 #endif  /* 4096 */
 164         {0, NULL},
 165 };
 166
 167 /*
 168  * Zone to allocate malloc type descriptions from.  For ABI reasons, memory
 169  * types are described by a data structure passed by the declaring code, but
 170  * the malloc(9) implementation has its own data structure describing the
 171  * type and statistics.  This permits the malloc(9)-internal data structures
 172  * to be modified without breaking binary-compiled kernel modules that
 173  * declare malloc types.
 174  */
 175 static uma_zone_t mt_zone;
 176
 177 u_int vm_kmem_size;
 178 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size, 0,
 179     "Size of kernel memory");
 180
 181 u_int vm_kmem_size_min;
 182 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_min, 0,
 183     "Minimum size of kernel memory");
 184
 185 u_int vm_kmem_size_max;
 186 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_max, 0,
 187     "Maximum size of kernel memory");
 188
 189 u_int vm_kmem_size_scale;
 190 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_scale, 0,
 191     "Scale factor for kernel memory size");
 192
 193 /*
 194  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 195  */
 196 struct mtx malloc_mtx;
 197
 198 #ifdef MALLOC_PROFILE
 199 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 200
 201 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 202 #endif
 203
 204 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 205
 206 /*
 207  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 208  */
 209 static time_t t_malloc_fail;
 210
 211 /*
 212  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 213  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 214  */
 215 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 216 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD, 0,
 217     "Kernel malloc debugging options");
 218
 219 static int malloc_failure_rate;
 220 static int malloc_nowait_count;
 221 static int malloc_failure_count;
 222 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RW,
 223     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 224 TUNABLE_INT("debug.malloc.failure_rate", &malloc_failure_rate);
 225 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 226     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 227 #endif
 228
 229 int
 230 malloc_last_fail(void)
 231 {
 232
 233         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 234 }
 235
 236 /*
 237  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 238  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 239  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 240  * statistics.
 241  */
 242 static void
 243 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 244     int zindx)
 245 {
 246         struct malloc_type_internal *mtip;
 247         struct malloc_type_stats *mtsp;
 248
 249         critical_enter();
 250         mtip = mtp->ks_handle;
 251         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 252         if (size > 0) {
 253                 mtsp->mts_memalloced += size;
 254                 mtsp->mts_numallocs++;
 255         }
 256         if (zindx != -1)
 257                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 258         critical_exit();
 259 }
 260
 261 void
 262 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 263 {
 264
 265         if (size > 0)
 266                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * A free operation has occurred -- update malloc type statistis for the
 271  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 272  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 273  * statistics.
 274  */
 275 void
 276 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 277 {
 278         struct malloc_type_internal *mtip;
 279         struct malloc_type_stats *mtsp;
 280
 281         critical_enter();
 282         mtip = mtp->ks_handle;
 283         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 284         mtsp->mts_memfreed += size;
 285         mtsp->mts_numfrees++;
 286         critical_exit();
 287 }
 288
 289 /*
 290  *      malloc:
 291  *
 292  *      Allocate a block of memory.
 293  *
 294  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 295  *      the allocation fails.
 296  */
 297 void *
 298 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 299 {
 300         int indx;
 301         caddr_t va;
 302         uma_zone_t zone;
 303         uma_keg_t keg;
 304 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(DEBUG_REDZONE)
 305         unsigned long osize = size;
 306 #endif
 307
 308 #ifdef INVARIANTS
 309         /*
 310          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 311          */
 312         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 313         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 314                 static  struct timeval lasterr;
 315                 static  int curerr, once;
 316                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 317                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 318                         kdb_backtrace();
 319                         flags |= M_WAITOK;
 320                         once++;
 321                 }
 322         }
 323 #endif
 324 #if 0
 325         if (size == 0)
 326                 kdb_enter("zero size malloc");
 327 #endif
 328 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 329         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 330                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 331                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 332                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 333                         t_malloc_fail = time_uptime;
 334                         return (NULL);
 335                 }
 336         }
 337 #endif
 338         if (flags & M_WAITOK)
 339                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 340                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 341
 342 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 343         if (memguard_cmp(mtp))
 344                 return memguard_alloc(size, flags);
 345 #endif
 346
 347 #ifdef DEBUG_REDZONE
 348         size = redzone_size_ntor(size);
 349 #endif
 350
 351         if (size <= KMEM_ZMAX) {
 352                 if (size & KMEM_ZMASK)
 353                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 354                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 355                 zone = kmemzones[indx].kz_zone;
 356                 keg = zone->uz_keg;
 357 #ifdef MALLOC_PROFILE
 358                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 359 #endif
 360                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 361                 if (va != NULL)
 362                         size = keg->uk_size;
 363                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 364         } else {
 365                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 366                 zone = NULL;
 367                 keg = NULL;
 368                 va = uma_large_malloc(size, flags);
 369                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 370         }
 371         if (flags & M_WAITOK)
 372                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 373         else if (va == NULL)
 374                 t_malloc_fail = time_uptime;
 375 #ifdef DIAGNOSTIC
 376         if (va != NULL && !(flags & M_ZERO)) {
 377                 memset(va, 0x70, osize);
 378         }
 379 #endif
 380 #ifdef DEBUG_REDZONE
 381         if (va != NULL)
 382                 va = redzone_setup(va, osize);
 383 #endif
 384         return ((void *) va);
 385 }
 386
 387 /*
 388  *      free:
 389  *
 390  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 391  *
 392  *      This routine may not block.
 393  */
 394 void
 395 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 396 {
 397         uma_slab_t slab;
 398         u_long size;
 399
 400         /* free(NULL, ...) does nothing */
 401         if (addr == NULL)
 402                 return;
 403
 404 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 405         if (memguard_cmp(mtp)) {
 406                 memguard_free(addr);
 407                 return;
 408         }
 409 #endif
 410
 411 #ifdef DEBUG_REDZONE
 412         redzone_check(addr);
 413         addr = redzone_addr_ntor(addr);
 414 #endif
 415
 416         size = 0;
 417
 418         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 419
 420         if (slab == NULL)
 421                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 422                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 423
 424
 425         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 426 #ifdef INVARIANTS
 427                 struct malloc_type **mtpp = addr;
 428 #endif
 429                 size = slab->us_keg->uk_size;
 430 #ifdef INVARIANTS
 431                 /*
 432                  * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 433                  * this memory here.  This way we know who is most likely to
 434                  * have stepped on it later.
 435                  *
 436                  * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 437                  * 64 bit machines
 438                  */
 439                 mtpp = (struct malloc_type **)
 440                     ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 441                 mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 442                     sizeof(struct malloc_type *);
 443                 *mtpp = mtp;
 444 #endif
 445                 uma_zfree_arg(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones), addr, slab);
 446         } else {
 447                 size = slab->us_size;
 448                 uma_large_free(slab);
 449         }
 450         malloc_type_freed(mtp, size);
 451 }
 452
 453 /*
 454  *      realloc: change the size of a memory block
 455  */
 456 void *
 457 realloc(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 458 {
 459         uma_slab_t slab;
 460         unsigned long alloc;
 461         void *newaddr;
 462
 463         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 464         if (addr == NULL)
 465                 return (malloc(size, mtp, flags));
 466
 467         /*
 468          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 469          * per-CPU stats.
 470          */
 471
 472 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 473 if (memguard_cmp(mtp)) {
 474         slab = NULL;
 475         alloc = size;
 476 } else {
 477 #endif
 478
 479 #ifdef DEBUG_REDZONE
 480         slab = NULL;
 481         alloc = redzone_get_size(addr);
 482 #else
 483         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & ~(UMA_SLAB_MASK));
 484
 485         /* Sanity check */
 486         KASSERT(slab != NULL,
 487             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 488
 489         /* Get the size of the original block */
 490         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 491                 alloc = slab->us_keg->uk_size;
 492         else
 493                 alloc = slab->us_size;
 494
 495         /* Reuse the original block if appropriate */
 496         if (size <= alloc
 497             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 498                 return (addr);
 499 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 500
 501 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 502 }
 503 #endif
 504
 505         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 506         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 507                 return (NULL);
 508
 509         /* Copy over original contents */
 510         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 511         free(addr, mtp);
 512         return (newaddr);
 513 }
 514
 515 /*
 516  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 517  */
 518 void *
 519 reallocf(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 520 {
 521         void *mem;
 522
 523         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 524                 free(addr, mtp);
 525         return (mem);
 526 }
 527
 528 /*
 529  * Initialize the kernel memory allocator
 530  */
 531 /* ARGSUSED*/
 532 static void
 533 kmeminit(void *dummy)
 534 {
 535         u_int8_t indx;
 536         u_long mem_size;
 537         int i;
 538
 539         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
 540
 541         /*
 542          * Try to auto-tune the kernel memory size, so that it is
 543          * more applicable for a wider range of machine sizes.
 544          * On an X86, a VM_KMEM_SIZE_SCALE value of 4 is good, while
 545          * a VM_KMEM_SIZE of 12MB is a fair compromise.  The
 546          * VM_KMEM_SIZE_MAX is dependent on the maximum KVA space
 547          * available, and on an X86 with a total KVA space of 256MB,
 548          * try to keep VM_KMEM_SIZE_MAX at 80MB or below.
 549          *
 550          * Note that the kmem_map is also used by the zone allocator,
 551          * so make sure that there is enough space.
 552          */
 553         vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE + nmbclusters * PAGE_SIZE;
 554         mem_size = VMCNT_GET(page_count);
 555
 556 #if defined(VM_KMEM_SIZE_SCALE)
 557         vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
 558 #endif
 559         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_scale", &vm_kmem_size_scale);
 560         if (vm_kmem_size_scale > 0 &&
 561             (mem_size / vm_kmem_size_scale) > (vm_kmem_size / PAGE_SIZE))
 562                 vm_kmem_size = (mem_size / vm_kmem_size_scale) * PAGE_SIZE;
 563
 564 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MIN)
 565         vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
 566 #endif
 567         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_min", &vm_kmem_size_min);
 568         if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min) {
 569                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
 570         }
 571
 572 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MAX)
 573         vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
 574 #endif
 575         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_max", &vm_kmem_size_max);
 576         if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
 577                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
 578
 579         /* Allow final override from the kernel environment */
 580 #ifndef BURN_BRIDGES
 581         if (TUNABLE_INT_FETCH("kern.vm.kmem.size", &vm_kmem_size) != 0)
 582                 printf("kern.vm.kmem.size is now called vm.kmem_size!\n");
 583 #endif
 584         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size", &vm_kmem_size);
 585
 586         /*
 587          * Limit kmem virtual size to twice the physical memory.
 588          * This allows for kmem map sparseness, but limits the size
 589          * to something sane. Be careful to not overflow the 32bit
 590          * ints while doing the check.
 591          */
 592         if (((vm_kmem_size / 2) / PAGE_SIZE) > VMCNT_GET(page_count))
 593                 vm_kmem_size = 2 * VMCNT_GET(page_count) * PAGE_SIZE;
 594
 595         /*
 596          * Tune settings based on the kernel map's size at this time.
 597          */
 598         init_param3(vm_kmem_size / PAGE_SIZE);
 599
 600         kmem_map = kmem_suballoc(kernel_map, (vm_offset_t *)&kmembase,
 601                 (vm_offset_t *)&kmemlimit, vm_kmem_size);
 602         kmem_map->system_map = 1;
 603
 604 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 605         /*
 606          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
 607          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
 608          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
 609          */
 610         vm_memguard_divisor = 10;
 611         TUNABLE_INT_FETCH("vm.memguard.divisor", &vm_memguard_divisor);
 612
 613         /* Pick a conservative value if provided value sucks. */
 614         if ((vm_memguard_divisor <= 0) ||
 615             ((vm_kmem_size / vm_memguard_divisor) == 0))
 616                 vm_memguard_divisor = 10;
 617         memguard_init(kmem_map, vm_kmem_size / vm_memguard_divisor);
 618 #endif
 619
 620         uma_startup2();
 621
 622         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
 623 #ifdef INVARIANTS
 624             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 625 #else
 626             NULL, NULL, NULL, NULL,
 627 #endif
 628             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 629         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
 630                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
 631                 char *name = kmemzones[indx].kz_name;
 632
 633                 kmemzones[indx].kz_zone = uma_zcreate(name, size,
 634 #ifdef INVARIANTS
 635                     mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 636 #else
 637                     NULL, NULL, NULL, NULL,
 638 #endif
 639                     UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 640
 641                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
 642                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
 643
 644         }
 645 }
 646
 647 void
 648 malloc_init(void *data)
 649 {
 650         struct malloc_type_internal *mtip;
 651         struct malloc_type *mtp;
 652
 653         KASSERT(VMCNT_GET(page_count) != 0,
 654             ("malloc_register before vm_init"));
 655
 656         mtp = data;
 657         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 658         mtp->ks_handle = mtip;
 659
 660         mtx_lock(&malloc_mtx);
 661         mtp->ks_next = kmemstatistics;
 662         kmemstatistics = mtp;
 663         kmemcount++;
 664         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 665 }
 666
 667 void
 668 malloc_uninit(void *data)
 669 {
 670         struct malloc_type_internal *mtip;
 671         struct malloc_type_stats *mtsp;
 672         struct malloc_type *mtp, *temp;
 673         uma_slab_t slab;
 674         long temp_allocs, temp_bytes;
 675         int i;
 676
 677         mtp = data;
 678         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
 679         mtx_lock(&malloc_mtx);
 680         mtip = mtp->ks_handle;
 681         mtp->ks_handle = NULL;
 682         if (mtp != kmemstatistics) {
 683                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
 684                     temp = temp->ks_next) {
 685                         if (temp->ks_next == mtp)
 686                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
 687                 }
 688         } else
 689                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
 690         kmemcount--;
 691         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 692
 693         /*
 694          * Look for memory leaks.
 695          */
 696         temp_allocs = temp_bytes = 0;
 697         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 698                 mtsp = &mtip->mti_stats[i];
 699                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
 700                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
 701                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
 702                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
 703         }
 704         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
 705                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
 706                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
 707                     temp_allocs, temp_bytes);
 708         }
 709
 710         slab = vtoslab((vm_offset_t) mtip & (~UMA_SLAB_MASK));
 711         uma_zfree_arg(mt_zone, mtip, slab);
 712 }
 713
 714 struct malloc_type *
 715 malloc_desc2type(const char *desc)
 716 {
 717         struct malloc_type *mtp;
 718
 719         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 720         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 721                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
 722                         return (mtp);
 723         }
 724         return (NULL);
 725 }
 726
 727 static int
 728 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 729 {
 730         struct malloc_type_stream_header mtsh;
 731         struct malloc_type_internal *mtip;
 732         struct malloc_type_header mth;
 733         struct malloc_type *mtp;
 734         int buflen, count, error, i;
 735         struct sbuf sbuf;
 736         char *buffer;
 737
 738         mtx_lock(&malloc_mtx);
 739 restart:
 740         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 741         count = kmemcount;
 742         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 743         buflen = sizeof(mtsh) + count * (sizeof(mth) +
 744             sizeof(struct malloc_type_stats) * MAXCPU) + 1;
 745         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
 746         mtx_lock(&malloc_mtx);
 747         if (count < kmemcount) {
 748                 free(buffer, M_TEMP);
 749                 goto restart;
 750         }
 751
 752         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
 753
 754         /*
 755          * Insert stream header.
 756          */
 757         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
 758         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
 759         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
 760         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
 761         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh)) < 0) {
 762                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 763                 error = ENOMEM;
 764                 goto out;
 765         }
 766
 767         /*
 768          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
 769          */
 770         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 771                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 772
 773                 /*
 774                  * Insert type header.
 775                  */
 776                 bzero(&mth, sizeof(mth));
 777                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
 778                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth)) < 0) {
 779                         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 780                         error = ENOMEM;
 781                         goto out;
 782                 }
 783
 784                 /*
 785                  * Insert type statistics for each CPU.
 786                  */
 787                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 788                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtip->mti_stats[i],
 789                             sizeof(mtip->mti_stats[i])) < 0) {
 790                                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 791                                 error = ENOMEM;
 792                                 goto out;
 793                         }
 794                 }
 795         }
 796         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 797         sbuf_finish(&sbuf);
 798         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 799 out:
 800         sbuf_delete(&sbuf);
 801         free(buffer, M_TEMP);
 802         return (error);
 803 }
 804
 805 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
 806     0, 0, sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
 807     "Return malloc types");
 808
 809 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
 810     "Count of kernel malloc types");
 811
 812 #ifdef DDB
 813 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
 814 {
 815         struct malloc_type_internal *mtip;
 816         struct malloc_type *mtp;
 817         u_int64_t allocs, frees;
 818         u_int64_t alloced, freed;
 819         int i;
 820
 821         db_printf("%18s %12s  %12s %12s\n", "Type", "InUse", "MemUse",
 822             "Requests");
 823         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 824                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 825                 allocs = 0;
 826                 frees = 0;
 827                 alloced = 0;
 828                 freed = 0;
 829                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 830                         allocs += mtip->mti_stats[i].mts_numallocs;
 831                         frees += mtip->mti_stats[i].mts_numfrees;
 832                         alloced += mtip->mti_stats[i].mts_memalloced;
 833                         freed += mtip->mti_stats[i].mts_memfreed;
 834                 }
 835                 db_printf("%18s %12ju %12juK %12ju\n",
 836                     mtp->ks_shortdesc, allocs - frees,
 837                     (alloced - freed + 1023) / 1024, allocs);
 838         }
 839 }
 840 #endif
 841
 842 #ifdef MALLOC_PROFILE
 843
 844 static int
 845 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 846 {
 847         int linesize = 64;
 848         struct sbuf sbuf;
 849         uint64_t count;
 850         uint64_t waste;
 851         uint64_t mem;
 852         int bufsize;
 853         int error;
 854         char *buf;
 855         int rsize;
 856         int size;
 857         int i;
 858
 859         bufsize = linesize * (KMEM_ZSIZE + 1);
 860         bufsize += 128;         /* For the stats line */
 861         bufsize += 128;         /* For the banner line */
 862         waste = 0;
 863         mem = 0;
 864
 865         buf = malloc(bufsize, M_TEMP, M_WAITOK|M_ZERO);
 866         sbuf_new(&sbuf, buf, bufsize, SBUF_FIXEDLEN);
 867         sbuf_printf(&sbuf,
 868             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
 869         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
 870                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
 871                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
 872                 count = (long long unsigned)krequests[i];
 873
 874                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
 875                     (unsigned long long)count, rsize);
 876
 877                 if ((rsize * count) > (size * count))
 878                         waste += (rsize * count) - (size * count);
 879                 mem += (rsize * count);
 880         }
 881         sbuf_printf(&sbuf,
 882             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
 883             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
 884         sbuf_finish(&sbuf);
 885
 886         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 887
 888         sbuf_delete(&sbuf);
 889         free(buf, M_TEMP);
 890         return (error);
 891 }
 892
 893 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 894     NULL, 0, sysctl_kern_mprof, "A", "Malloc Profiling");
 895 #endif /* MALLOC_PROFILE */