sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2005 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 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include "opt_ddb.h"
  38 #include "opt_vm.h"
  39
  40 #include <sys/param.h>
  41 #include <sys/systm.h>
  42 #include <sys/kdb.h>
  43 #include <sys/kernel.h>
  44 #include <sys/lock.h>
  45 #include <sys/malloc.h>
  46 #include <sys/mbuf.h>
  47 #include <sys/mutex.h>
  48 #include <sys/vmmeter.h>
  49 #include <sys/proc.h>
  50 #include <sys/sbuf.h>
  51 #include <sys/sysctl.h>
  52 #include <sys/time.h>
  53
  54 #include <vm/vm.h>
  55 #include <vm/pmap.h>
  56 #include <vm/vm_param.h>
  57 #include <vm/vm_kern.h>
  58 #include <vm/vm_extern.h>
  59 #include <vm/vm_map.h>
  60 #include <vm/vm_page.h>
  61 #include <vm/uma.h>
  62 #include <vm/uma_int.h>
  63 #include <vm/uma_dbg.h>
  64
  65 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  66 #include <vm/memguard.h>
  67 #endif
  68 #ifdef DEBUG_REDZONE
  69 #include <vm/redzone.h>
  70 #endif
  71
  72 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  73 #include <machine/cpu.h>
  74 #endif
  75
  76 #include <ddb/ddb.h>
  77
  78 /*
  79  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
  80  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
  81  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
  82  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
  83  */
  84 #ifndef REALLOC_FRACTION
  85 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
  86 #endif
  87
  88 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
  89 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
  90 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
  91
  92 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
  93 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
  94
  95 static void kmeminit(void *);
  96 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL)
  97
  98 static MALLOC_DEFINE(M_FREE, "free", "should be on free list");
  99
 100 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 101 static char *kmembase;
 102 static char *kmemlimit;
 103 static int kmemcount;
 104
 105 #define KMEM_ZSHIFT     4
 106 #define KMEM_ZBASE      16
 107 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 108
 109 #define KMEM_ZMAX       PAGE_SIZE
 110 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 111 static u_int8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 112
 113 /* These won't be powers of two for long */
 114 struct {
 115         int kz_size;
 116         char *kz_name;
 117         uma_zone_t kz_zone;
 118 } kmemzones[] = {
 119         {16, "16", NULL},
 120         {32, "32", NULL},
 121         {64, "64", NULL},
 122         {128, "128", NULL},
 123         {256, "256", NULL},
 124         {512, "512", NULL},
 125         {1024, "1024", NULL},
 126         {2048, "2048", NULL},
 127         {4096, "4096", NULL},
 128 #if PAGE_SIZE > 4096
 129         {8192, "8192", NULL},
 130 #if PAGE_SIZE > 8192
 131         {16384, "16384", NULL},
 132 #if PAGE_SIZE > 16384
 133         {32768, "32768", NULL},
 134 #if PAGE_SIZE > 32768
 135         {65536, "65536", NULL},
 136 #if PAGE_SIZE > 65536
 137 #error  "Unsupported PAGE_SIZE"
 138 #endif  /* 65536 */
 139 #endif  /* 32768 */
 140 #endif  /* 16384 */
 141 #endif  /* 8192 */
 142 #endif  /* 4096 */
 143         {0, NULL},
 144 };
 145
 146 static uma_zone_t mt_zone;
 147
 148 u_int vm_kmem_size;
 149 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size, 0,
 150     "Size of kernel memory");
 151
 152 u_int vm_kmem_size_max;
 153 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_max, 0,
 154     "Maximum size of kernel memory");
 155
 156 u_int vm_kmem_size_scale;
 157 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_scale, 0,
 158     "Scale factor for kernel memory size");
 159
 160 /*
 161  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 162  */
 163
 164 struct mtx malloc_mtx;
 165
 166 #ifdef MALLOC_PROFILE
 167 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 168
 169 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 170 #endif
 171
 172 static int sysctl_kern_malloc(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 173 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 174
 175 /* time_uptime of last malloc(9) failure */
 176 static time_t t_malloc_fail;
 177
 178 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 179 /*
 180  * Causes malloc failures every (n) mallocs with M_NOWAIT.  If set to 0,
 181  * doesn't cause failures.
 182  */
 183 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD, 0,
 184     "Kernel malloc debugging options");
 185
 186 static int malloc_failure_rate;
 187 static int malloc_nowait_count;
 188 static int malloc_failure_count;
 189 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RW,
 190     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 191 TUNABLE_INT("debug.malloc.failure_rate", &malloc_failure_rate);
 192 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 193     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 194 #endif
 195
 196 int
 197 malloc_last_fail(void)
 198 {
 199
 200         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Add this to the informational malloc_type bucket.
 205  */
 206 static void
 207 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 208     int zindx)
 209 {
 210         struct malloc_type_internal *mtip;
 211         struct malloc_type_stats *mtsp;
 212
 213         critical_enter();
 214         mtip = mtp->ks_handle;
 215         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 216         if (size > 0) {
 217                 mtsp->mts_memalloced += size;
 218                 mtsp->mts_numallocs++;
 219         }
 220         if (zindx != -1)
 221                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 222         critical_exit();
 223 }
 224
 225 void
 226 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 227 {
 228
 229         if (size > 0)
 230                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Remove this allocation from the informational malloc_type bucket.
 235  */
 236 void
 237 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 238 {
 239         struct malloc_type_internal *mtip;
 240         struct malloc_type_stats *mtsp;
 241
 242         critical_enter();
 243         mtip = mtp->ks_handle;
 244         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 245         mtsp->mts_memfreed += size;
 246         mtsp->mts_numfrees++;
 247         critical_exit();
 248 }
 249
 250 /*
 251  *      malloc:
 252  *
 253  *      Allocate a block of memory.
 254  *
 255  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 256  *      the allocation fails.
 257  */
 258 void *
 259 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 260 {
 261         int indx;
 262         caddr_t va;
 263         uma_zone_t zone;
 264         uma_keg_t keg;
 265 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(DEBUG_REDZONE)
 266         unsigned long osize = size;
 267 #endif
 268
 269 #ifdef INVARIANTS
 270         /*
 271          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 272          */
 273         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 274         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 275                 static  struct timeval lasterr;
 276                 static  int curerr, once;
 277                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 278                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 279                         kdb_backtrace();
 280                         flags |= M_WAITOK;
 281                         once++;
 282                 }
 283         }
 284 #endif
 285 #if 0
 286         if (size == 0)
 287                 kdb_enter("zero size malloc");
 288 #endif
 289 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 290         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 291                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 292                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 293                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 294                         t_malloc_fail = time_uptime;
 295                         return (NULL);
 296                 }
 297         }
 298 #endif
 299         if (flags & M_WAITOK)
 300                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 301                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 302
 303 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 304         if (memguard_cmp(mtp))
 305                 return memguard_alloc(size, flags);
 306 #endif
 307
 308 #ifdef DEBUG_REDZONE
 309         size = redzone_size_ntor(size);
 310 #endif
 311
 312         if (size <= KMEM_ZMAX) {
 313                 if (size & KMEM_ZMASK)
 314                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 315                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 316                 zone = kmemzones[indx].kz_zone;
 317                 keg = zone->uz_keg;
 318 #ifdef MALLOC_PROFILE
 319                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 320 #endif
 321                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 322                 if (va != NULL)
 323                         size = keg->uk_size;
 324                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 325         } else {
 326                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 327                 zone = NULL;
 328                 keg = NULL;
 329                 va = uma_large_malloc(size, flags);
 330                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 331         }
 332         if (flags & M_WAITOK)
 333                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 334         else if (va == NULL)
 335                 t_malloc_fail = time_uptime;
 336 #ifdef DIAGNOSTIC
 337         if (va != NULL && !(flags & M_ZERO)) {
 338                 memset(va, 0x70, osize);
 339         }
 340 #endif
 341 #ifdef DEBUG_REDZONE
 342         if (va != NULL)
 343                 va = redzone_setup(va, osize);
 344 #endif
 345         return ((void *) va);
 346 }
 347
 348 /*
 349  *      free:
 350  *
 351  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 352  *
 353  *      This routine may not block.
 354  */
 355 void
 356 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 357 {
 358         uma_slab_t slab;
 359         u_long size;
 360
 361         /* free(NULL, ...) does nothing */
 362         if (addr == NULL)
 363                 return;
 364
 365 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 366         if (memguard_cmp(mtp)) {
 367                 memguard_free(addr);
 368                 return;
 369         }
 370 #endif
 371
 372 #ifdef DEBUG_REDZONE
 373         redzone_check(addr);
 374         addr = redzone_addr_ntor(addr);
 375 #endif
 376
 377         size = 0;
 378
 379         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 380
 381         if (slab == NULL)
 382                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 383                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 384
 385
 386         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 387 #ifdef INVARIANTS
 388                 struct malloc_type **mtpp = addr;
 389 #endif
 390                 size = slab->us_keg->uk_size;
 391 #ifdef INVARIANTS
 392                 /*
 393                  * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 394                  * this memory here.  This way we know who is most likely to
 395                  * have stepped on it later.
 396                  *
 397                  * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 398                  * 64 bit machines
 399                  */
 400                 mtpp = (struct malloc_type **)
 401                     ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 402                 mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 403                     sizeof(struct malloc_type *);
 404                 *mtpp = mtp;
 405 #endif
 406                 uma_zfree_arg(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones), addr, slab);
 407         } else {
 408                 size = slab->us_size;
 409                 uma_large_free(slab);
 410         }
 411         malloc_type_freed(mtp, size);
 412 }
 413
 414 /*
 415  *      realloc: change the size of a memory block
 416  */
 417 void *
 418 realloc(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 419 {
 420         uma_slab_t slab;
 421         unsigned long alloc;
 422         void *newaddr;
 423
 424         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 425         if (addr == NULL)
 426                 return (malloc(size, mtp, flags));
 427
 428         /*
 429          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 430          * per-CPU stats.
 431          */
 432
 433 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 434 if (memguard_cmp(mtp)) {
 435         slab = NULL;
 436         alloc = size;
 437 } else {
 438 #endif
 439
 440 #ifdef DEBUG_REDZONE
 441         slab = NULL;
 442         alloc = redzone_get_size(addr);
 443 #else
 444         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & ~(UMA_SLAB_MASK));
 445
 446         /* Sanity check */
 447         KASSERT(slab != NULL,
 448             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 449
 450         /* Get the size of the original block */
 451         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 452                 alloc = slab->us_keg->uk_size;
 453         else
 454                 alloc = slab->us_size;
 455
 456         /* Reuse the original block if appropriate */
 457         if (size <= alloc
 458             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 459                 return (addr);
 460 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 461
 462 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 463 }
 464 #endif
 465
 466         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 467         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 468                 return (NULL);
 469
 470         /* Copy over original contents */
 471         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 472         free(addr, mtp);
 473         return (newaddr);
 474 }
 475
 476 /*
 477  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 478  */
 479 void *
 480 reallocf(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 481 {
 482         void *mem;
 483
 484         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 485                 free(addr, mtp);
 486         return (mem);
 487 }
 488
 489 /*
 490  * Initialize the kernel memory allocator
 491  */
 492 /* ARGSUSED*/
 493 static void
 494 kmeminit(void *dummy)
 495 {
 496         u_int8_t indx;
 497         u_long mem_size;
 498         int i;
 499
 500         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
 501
 502         /*
 503          * Try to auto-tune the kernel memory size, so that it is
 504          * more applicable for a wider range of machine sizes.
 505          * On an X86, a VM_KMEM_SIZE_SCALE value of 4 is good, while
 506          * a VM_KMEM_SIZE of 12MB is a fair compromise.  The
 507          * VM_KMEM_SIZE_MAX is dependent on the maximum KVA space
 508          * available, and on an X86 with a total KVA space of 256MB,
 509          * try to keep VM_KMEM_SIZE_MAX at 80MB or below.
 510          *
 511          * Note that the kmem_map is also used by the zone allocator,
 512          * so make sure that there is enough space.
 513          */
 514         vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE + nmbclusters * PAGE_SIZE;
 515         mem_size = cnt.v_page_count;
 516
 517 #if defined(VM_KMEM_SIZE_SCALE)
 518         vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
 519 #endif
 520         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_scale", &vm_kmem_size_scale);
 521         if (vm_kmem_size_scale > 0 &&
 522             (mem_size / vm_kmem_size_scale) > (vm_kmem_size / PAGE_SIZE))
 523                 vm_kmem_size = (mem_size / vm_kmem_size_scale) * PAGE_SIZE;
 524
 525 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MAX)
 526         vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
 527 #endif
 528         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_max", &vm_kmem_size_max);
 529         if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
 530                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
 531
 532         /* Allow final override from the kernel environment */
 533 #ifndef BURN_BRIDGES
 534         if (TUNABLE_INT_FETCH("kern.vm.kmem.size", &vm_kmem_size) != 0)
 535                 printf("kern.vm.kmem.size is now called vm.kmem_size!\n");
 536 #endif
 537         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size", &vm_kmem_size);
 538
 539         /*
 540          * Limit kmem virtual size to twice the physical memory.
 541          * This allows for kmem map sparseness, but limits the size
 542          * to something sane. Be careful to not overflow the 32bit
 543          * ints while doing the check.
 544          */
 545         if (((vm_kmem_size / 2) / PAGE_SIZE) > cnt.v_page_count)
 546                 vm_kmem_size = 2 * cnt.v_page_count * PAGE_SIZE;
 547
 548         /*
 549          * Tune settings based on the kernel map's size at this time.
 550          */
 551         init_param3(vm_kmem_size / PAGE_SIZE);
 552
 553         kmem_map = kmem_suballoc(kernel_map, (vm_offset_t *)&kmembase,
 554                 (vm_offset_t *)&kmemlimit, vm_kmem_size);
 555         kmem_map->system_map = 1;
 556
 557 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 558         /*
 559          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
 560          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
 561          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
 562          */
 563         vm_memguard_divisor = 10;
 564         TUNABLE_INT_FETCH("vm.memguard.divisor", &vm_memguard_divisor);
 565
 566         /* Pick a conservative value if provided value sucks. */
 567         if ((vm_memguard_divisor <= 0) ||
 568             ((vm_kmem_size / vm_memguard_divisor) == 0))
 569                 vm_memguard_divisor = 10;
 570         memguard_init(kmem_map, vm_kmem_size / vm_memguard_divisor);
 571 #endif
 572
 573         uma_startup2();
 574
 575         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
 576 #ifdef INVARIANTS
 577             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 578 #else
 579             NULL, NULL, NULL, NULL,
 580 #endif
 581             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 582         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
 583                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
 584                 char *name = kmemzones[indx].kz_name;
 585
 586                 kmemzones[indx].kz_zone = uma_zcreate(name, size,
 587 #ifdef INVARIANTS
 588                     mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 589 #else
 590                     NULL, NULL, NULL, NULL,
 591 #endif
 592                     UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 593
 594                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
 595                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
 596
 597         }
 598 }
 599
 600 void
 601 malloc_init(void *data)
 602 {
 603         struct malloc_type_internal *mtip;
 604         struct malloc_type *mtp;
 605
 606         KASSERT(cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
 607
 608         mtp = data;
 609         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 610         mtp->ks_handle = mtip;
 611
 612         mtx_lock(&malloc_mtx);
 613         mtp->ks_next = kmemstatistics;
 614         kmemstatistics = mtp;
 615         kmemcount++;
 616         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 617 }
 618
 619 void
 620 malloc_uninit(void *data)
 621 {
 622         struct malloc_type_internal *mtip;
 623         struct malloc_type_stats *mtsp;
 624         struct malloc_type *mtp, *temp;
 625         long temp_allocs, temp_bytes;
 626         int i;
 627
 628         mtp = data;
 629         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
 630         mtx_lock(&malloc_mtx);
 631         mtip = mtp->ks_handle;
 632         mtp->ks_handle = NULL;
 633         if (mtp != kmemstatistics) {
 634                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
 635                     temp = temp->ks_next) {
 636                         if (temp->ks_next == mtp)
 637                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
 638                 }
 639         } else
 640                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
 641         kmemcount--;
 642         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 643
 644         /*
 645          * Look for memory leaks.
 646          */
 647         temp_allocs = temp_bytes = 0;
 648         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 649                 mtsp = &mtip->mti_stats[i];
 650                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
 651                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
 652                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
 653                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
 654         }
 655         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
 656                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
 657                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
 658                     temp_allocs, temp_bytes);
 659         }
 660
 661         uma_zfree(mt_zone, mtip);
 662 }
 663
 664 struct malloc_type *
 665 malloc_desc2type(const char *desc)
 666 {
 667         struct malloc_type *mtp;
 668
 669         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 670         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 671                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
 672                         return (mtp);
 673         }
 674         return (NULL);
 675 }
 676
 677 static int
 678 sysctl_kern_malloc(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 679 {
 680         struct malloc_type_stats mts_local, *mtsp;
 681         struct malloc_type_internal *mtip;
 682         struct malloc_type *mtp;
 683         struct sbuf sbuf;
 684         long temp_allocs, temp_bytes;
 685         int linesize = 128;
 686         int bufsize;
 687         int first;
 688         int error;
 689         char *buf;
 690         int cnt;
 691         int i;
 692
 693         cnt = 0;
 694
 695         /* Guess at how much room is needed. */
 696         mtx_lock(&malloc_mtx);
 697         cnt = kmemcount;
 698         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 699
 700         bufsize = linesize * (cnt + 1);
 701         buf = malloc(bufsize, M_TEMP, M_WAITOK|M_ZERO);
 702         sbuf_new(&sbuf, buf, bufsize, SBUF_FIXEDLEN);
 703
 704         mtx_lock(&malloc_mtx);
 705         sbuf_printf(&sbuf,
 706             "\n        Type  InUse MemUse HighUse Requests  Size(s)\n");
 707         for (mtp = kmemstatistics; cnt != 0 && mtp != NULL;
 708             mtp = mtp->ks_next, cnt--) {
 709                 mtip = mtp->ks_handle;
 710                 bzero(&mts_local, sizeof(mts_local));
 711                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 712                         mtsp = &mtip->mti_stats[i];
 713                         mts_local.mts_memalloced += mtsp->mts_memalloced;
 714                         mts_local.mts_memfreed += mtsp->mts_memfreed;
 715                         mts_local.mts_numallocs += mtsp->mts_numallocs;
 716                         mts_local.mts_numfrees += mtsp->mts_numfrees;
 717                         mts_local.mts_size |= mtsp->mts_size;
 718                 }
 719                 if (mts_local.mts_numallocs == 0)
 720                         continue;
 721
 722                 /*
 723                  * Due to races in per-CPU statistics gather, it's possible to
 724                  * get a slightly negative number here.  If we do, approximate
 725                  * with 0.
 726                  */
 727                 if (mts_local.mts_numallocs > mts_local.mts_numfrees)
 728                         temp_allocs = mts_local.mts_numallocs -
 729                             mts_local.mts_numfrees;
 730                 else
 731                         temp_allocs = 0;
 732
 733                 /*
 734                  * Ditto for bytes allocated.
 735                  */
 736                 if (mts_local.mts_memalloced > mts_local.mts_memfreed)
 737                         temp_bytes = mts_local.mts_memalloced -
 738                             mts_local.mts_memfreed;
 739                 else
 740                         temp_bytes = 0;
 741
 742                 /*
 743                  * High-waterwark is no longer easily available, so we just
 744                  * print '-' for that column.
 745                  */
 746                 sbuf_printf(&sbuf, "%13s%6lu%6luK       -%9llu",
 747                     mtp->ks_shortdesc,
 748                     temp_allocs,
 749                     (temp_bytes + 1023) / 1024,
 750                     (unsigned long long)mts_local.mts_numallocs);
 751
 752                 first = 1;
 753                 for (i = 0; i < sizeof(kmemzones) / sizeof(kmemzones[0]) - 1;
 754                     i++) {
 755                         if (mts_local.mts_size & (1 << i)) {
 756                                 if (first)
 757                                         sbuf_printf(&sbuf, "  ");
 758                                 else
 759                                         sbuf_printf(&sbuf, ",");
 760                                 sbuf_printf(&sbuf, "%s",
 761                                     kmemzones[i].kz_name);
 762                                 first = 0;
 763                         }
 764                 }
 765                 sbuf_printf(&sbuf, "\n");
 766         }
 767         sbuf_finish(&sbuf);
 768         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 769
 770         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 771
 772         sbuf_delete(&sbuf);
 773         free(buf, M_TEMP);
 774         return (error);
 775 }
 776
 777 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, malloc, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 778     NULL, 0, sysctl_kern_malloc, "A", "Malloc Stats");
 779
 780 static int
 781 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 782 {
 783         struct malloc_type_stream_header mtsh;
 784         struct malloc_type_internal *mtip;
 785         struct malloc_type_header mth;
 786         struct malloc_type *mtp;
 787         int buflen, count, error, i;
 788         struct sbuf sbuf;
 789         char *buffer;
 790
 791         mtx_lock(&malloc_mtx);
 792 restart:
 793         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 794         count = kmemcount;
 795         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 796         buflen = sizeof(mtsh) + count * (sizeof(mth) +
 797             sizeof(struct malloc_type_stats) * MAXCPU) + 1;
 798         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
 799         mtx_lock(&malloc_mtx);
 800         if (count < kmemcount) {
 801                 free(buffer, M_TEMP);
 802                 goto restart;
 803         }
 804
 805         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
 806
 807         /*
 808          * Insert stream header.
 809          */
 810         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
 811         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
 812         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
 813         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
 814         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh)) < 0) {
 815                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 816                 error = ENOMEM;
 817                 goto out;
 818         }
 819
 820         /*
 821          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
 822          */
 823         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 824                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 825
 826                 /*
 827                  * Insert type header.
 828                  */
 829                 bzero(&mth, sizeof(mth));
 830                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
 831                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth)) < 0) {
 832                         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 833                         error = ENOMEM;
 834                         goto out;
 835                 }
 836
 837                 /*
 838                  * Insert type statistics for each CPU.
 839                  */
 840                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 841                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtip->mti_stats[i],
 842                             sizeof(mtip->mti_stats[i])) < 0) {
 843                                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 844                                 error = ENOMEM;
 845                                 goto out;
 846                         }
 847                 }
 848         }
 849         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 850         sbuf_finish(&sbuf);
 851         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 852 out:
 853         sbuf_delete(&sbuf);
 854         free(buffer, M_TEMP);
 855         return (error);
 856 }
 857
 858 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
 859     0, 0, sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
 860     "Return malloc types");
 861
 862 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
 863     "Count of kernel malloc types");
 864
 865 #ifdef DDB
 866 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
 867 {
 868         struct malloc_type_internal *mtip;
 869         struct malloc_type *mtp;
 870         u_int64_t allocs, frees;
 871         int i;
 872
 873         db_printf("%18s %12s %12s %12s\n", "Type", "Allocs", "Frees",
 874             "Used");
 875         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 876                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 877                 allocs = 0;
 878                 frees = 0;
 879                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 880                         allocs += mtip->mti_stats[i].mts_numallocs;
 881                         frees += mtip->mti_stats[i].mts_numfrees;
 882                 }
 883                 db_printf("%18s %12ju %12ju %12ju\n", mtp->ks_shortdesc,
 884                     allocs, frees, allocs - frees);
 885         }
 886 }
 887 #endif
 888
 889 #ifdef MALLOC_PROFILE
 890
 891 static int
 892 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 893 {
 894         int linesize = 64;
 895         struct sbuf sbuf;
 896         uint64_t count;
 897         uint64_t waste;
 898         uint64_t mem;
 899         int bufsize;
 900         int error;
 901         char *buf;
 902         int rsize;
 903         int size;
 904         int i;
 905
 906         bufsize = linesize * (KMEM_ZSIZE + 1);
 907         bufsize += 128;         /* For the stats line */
 908         bufsize += 128;         /* For the banner line */
 909         waste = 0;
 910         mem = 0;
 911
 912         buf = malloc(bufsize, M_TEMP, M_WAITOK|M_ZERO);
 913         sbuf_new(&sbuf, buf, bufsize, SBUF_FIXEDLEN);
 914         sbuf_printf(&sbuf,
 915             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
 916         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
 917                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
 918                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
 919                 count = (long long unsigned)krequests[i];
 920
 921                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
 922                     (unsigned long long)count, rsize);
 923
 924                 if ((rsize * count) > (size * count))
 925                         waste += (rsize * count) - (size * count);
 926                 mem += (rsize * count);
 927         }
 928         sbuf_printf(&sbuf,
 929             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
 930             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
 931         sbuf_finish(&sbuf);
 932
 933         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 934
 935         sbuf_delete(&sbuf);
 936         free(buf, M_TEMP);
 937         return (error);
 938 }
 939
 940 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 941     NULL, 0, sysctl_kern_mprof, "A", "Malloc Profiling");
 942 #endif /* MALLOC_PROFILE */