sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.
   6  * Copyright (c) 2005-2009 Robert N. M. Watson
   7  * Copyright (c) 2008 Otto Moerbeek <otto@drijf.net> (mallocarray)
   8  * All rights reserved.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  20  *    without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  *      @(#)kern_malloc.c       8.3 (Berkeley) 1/4/94
  35  */
  36
  37 /*
  38  * Kernel malloc(9) implementation -- general purpose kernel memory allocator
  39  * based on memory types.  Back end is implemented using the UMA(9) zone
  40  * allocator.  A set of fixed-size buckets are used for smaller allocations,
  41  * and a special UMA allocation interface is used for larger allocations.
  42  * Callers declare memory types, and statistics are maintained independently
  43  * for each memory type.  Statistics are maintained per-CPU for performance
  44  * reasons.  See malloc(9) and comments in malloc.h for a detailed
  45  * description.
  46  */
  47
  48 #include <sys/cdefs.h>
  49 __FBSDID("$FreeBSD$");
  50
  51 #include "opt_ddb.h"
  52 #include "opt_vm.h"
  53
  54 #include <sys/param.h>
  55 #include <sys/systm.h>
  56 #include <sys/kdb.h>
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/lock.h>
  59 #include <sys/malloc.h>
  60 #include <sys/mutex.h>
  61 #include <sys/vmmeter.h>
  62 #include <sys/proc.h>
  63 #include <sys/queue.h>
  64 #include <sys/sbuf.h>
  65 #include <sys/smp.h>
  66 #include <sys/sysctl.h>
  67 #include <sys/time.h>
  68 #include <sys/vmem.h>
  69 #ifdef EPOCH_TRACE
  70 #include <sys/epoch.h>
  71 #endif
  72
  73 #include <vm/vm.h>
  74 #include <vm/pmap.h>
  75 #include <vm/vm_domainset.h>
  76 #include <vm/vm_pageout.h>
  77 #include <vm/vm_param.h>
  78 #include <vm/vm_kern.h>
  79 #include <vm/vm_extern.h>
  80 #include <vm/vm_map.h>
  81 #include <vm/vm_page.h>
  82 #include <vm/vm_phys.h>
  83 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  84 #include <vm/uma.h>
  85 #include <vm/uma_int.h>
  86 #include <vm/uma_dbg.h>
  87
  88 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  89 #include <vm/memguard.h>
  90 #endif
  91 #ifdef DEBUG_REDZONE
  92 #include <vm/redzone.h>
  93 #endif
  94
  95 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  96 #include <machine/cpu.h>
  97 #endif
  98
  99 #include <ddb/ddb.h>
 100
 101 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 102 #include <sys/dtrace_bsd.h>
 103
 104 bool    __read_frequently                       dtrace_malloc_enabled;
 105 dtrace_malloc_probe_func_t __read_mostly        dtrace_malloc_probe;
 106 #endif
 107
 108 #if defined(INVARIANTS) || defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) ||             \
 109     defined(DEBUG_MEMGUARD) || defined(DEBUG_REDZONE)
 110 #define MALLOC_DEBUG    1
 111 #endif
 112
 113 /*
 114  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
 115  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
 116  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
 117  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
 118  */
 119 #ifndef REALLOC_FRACTION
 120 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
 121 #endif
 122
 123 /*
 124  * Centrally define some common malloc types.
 125  */
 126 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 127 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 128 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 129
 130 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 131 static int kmemcount;
 132
 133 #define KMEM_ZSHIFT     4
 134 #define KMEM_ZBASE      16
 135 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 136
 137 #define KMEM_ZMAX       65536
 138 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 139 static uint8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 140
 141 #ifndef MALLOC_DEBUG_MAXZONES
 142 #define MALLOC_DEBUG_MAXZONES   1
 143 #endif
 144 static int numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 145
 146 /*
 147  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 148  * of various sizes.
 149  *
 150  * Warning: the layout of the struct is duplicated in libmemstat for KVM support.
 151  *
 152  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 153  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 154  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 155  */
 156 struct {
 157         int kz_size;
 158         const char *kz_name;
 159         uma_zone_t kz_zone[MALLOC_DEBUG_MAXZONES];
 160 } kmemzones[] = {
 161         {16, "16", },
 162         {32, "32", },
 163         {64, "64", },
 164         {128, "128", },
 165         {256, "256", },
 166         {512, "512", },
 167         {1024, "1024", },
 168         {2048, "2048", },
 169         {4096, "4096", },
 170         {8192, "8192", },
 171         {16384, "16384", },
 172         {32768, "32768", },
 173         {65536, "65536", },
 174         {0, NULL},
 175 };
 176
 177 /*
 178  * Zone to allocate malloc type descriptions from.  For ABI reasons, memory
 179  * types are described by a data structure passed by the declaring code, but
 180  * the malloc(9) implementation has its own data structure describing the
 181  * type and statistics.  This permits the malloc(9)-internal data structures
 182  * to be modified without breaking binary-compiled kernel modules that
 183  * declare malloc types.
 184  */
 185 static uma_zone_t mt_zone;
 186 static uma_zone_t mt_stats_zone;
 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 #ifdef MALLOC_PROFILE
 237 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 238
 239 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 240 #endif
 241
 242 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 243
 244 /*
 245  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 246  */
 247 static time_t t_malloc_fail;
 248
 249 #if defined(MALLOC_MAKE_FAILURES) || (MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1)
 250 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 251     "Kernel malloc debugging options");
 252 #endif
 253
 254 /*
 255  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 256  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 257  */
 258 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 259 static int malloc_failure_rate;
 260 static int malloc_nowait_count;
 261 static int malloc_failure_count;
 262 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RWTUN,
 263     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 264 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 265     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 266 #endif
 267
 268 static int
 269 sysctl_kmem_map_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 270 {
 271         u_long size;
 272
 273         size = uma_size();
 274         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 275 }
 276
 277 static int
 278 sysctl_kmem_map_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 279 {
 280         u_long size, limit;
 281
 282         /* The sysctl is unsigned, implement as a saturation value. */
 283         size = uma_size();
 284         limit = uma_limit();
 285         if (size > limit)
 286                 size = 0;
 287         else
 288                 size = limit - size;
 289         return (sysctl_handle_long(oidp, &size, 0, req));
 290 }
 291
 292 static int
 293 sysctl_vm_malloc_zone_sizes(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 294 {
 295         int sizes[nitems(kmemzones)];
 296         int i;
 297
 298         for (i = 0; i < nitems(kmemzones); i++) {
 299                 sizes[i] = kmemzones[i].kz_size;
 300         }
 301
 302         return (SYSCTL_OUT(req, &sizes, sizeof(sizes)));
 303 }
 304
 305 /*
 306  * malloc(9) uma zone separation -- sub-page buffer overruns in one
 307  * malloc type will affect only a subset of other malloc types.
 308  */
 309 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
 310 static void
 311 tunable_set_numzones(void)
 312 {
 313
 314         TUNABLE_INT_FETCH("debug.malloc.numzones",
 315             &numzones);
 316
 317         /* Sanity check the number of malloc uma zones. */
 318         if (numzones <= 0)
 319                 numzones = 1;
 320         if (numzones > MALLOC_DEBUG_MAXZONES)
 321                 numzones = MALLOC_DEBUG_MAXZONES;
 322 }
 323 SYSINIT(numzones, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_ANY, tunable_set_numzones, NULL);
 324 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, numzones, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
 325     &numzones, 0, "Number of malloc uma subzones");
 326
 327 /*
 328  * Any number that changes regularly is an okay choice for the
 329  * offset.  Build numbers are pretty good of you have them.
 330  */
 331 static u_int zone_offset = __FreeBSD_version;
 332 TUNABLE_INT("debug.malloc.zone_offset", &zone_offset);
 333 SYSCTL_UINT(_debug_malloc, OID_AUTO, zone_offset, CTLFLAG_RDTUN,
 334     &zone_offset, 0, "Separate malloc types by examining the "
 335     "Nth character in the malloc type short description.");
 336
 337 static void
 338 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 339 {
 340         struct malloc_type_internal *mtip;
 341         const char *desc;
 342         size_t len;
 343         u_int val;
 344
 345         mtip = mtp->ks_handle;
 346         desc = mtp->ks_shortdesc;
 347         if (desc == NULL || (len = strlen(desc)) == 0)
 348                 val = 0;
 349         else
 350                 val = desc[zone_offset % len];
 351         mtip->mti_zone = (val % numzones);
 352 }
 353
 354 static inline u_int
 355 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 356 {
 357         struct malloc_type_internal *mtip;
 358
 359         mtip = mtp->ks_handle;
 360
 361         KASSERT(mtip->mti_zone < numzones,
 362             ("mti_zone %u out of range %d",
 363             mtip->mti_zone, numzones));
 364         return (mtip->mti_zone);
 365 }
 366 #elif MALLOC_DEBUG_MAXZONES == 0
 367 #error "MALLOC_DEBUG_MAXZONES must be positive."
 368 #else
 369 static void
 370 mtp_set_subzone(struct malloc_type *mtp)
 371 {
 372         struct malloc_type_internal *mtip;
 373
 374         mtip = mtp->ks_handle;
 375         mtip->mti_zone = 0;
 376 }
 377
 378 static inline u_int
 379 mtp_get_subzone(struct malloc_type *mtp)
 380 {
 381
 382         return (0);
 383 }
 384 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
 385
 386 int
 387 malloc_last_fail(void)
 388 {
 389
 390         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 391 }
 392
 393 /*
 394  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 395  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 396  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 397  * statistics.
 398  */
 399 static void
 400 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 401     int zindx)
 402 {
 403         struct malloc_type_internal *mtip;
 404         struct malloc_type_stats *mtsp;
 405
 406         critical_enter();
 407         mtip = mtp->ks_handle;
 408         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 409         if (size > 0) {
 410                 mtsp->mts_memalloced += size;
 411                 mtsp->mts_numallocs++;
 412         }
 413         if (zindx != -1)
 414                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 415
 416 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 417         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 418                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 419                 if (probe_id != 0)
 420                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 421                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 422                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 423         }
 424 #endif
 425
 426         critical_exit();
 427 }
 428
 429 void
 430 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 431 {
 432
 433         if (size > 0)
 434                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 435 }
 436
 437 /*
 438  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 439  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 440  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 441  * statistics.
 442  */
 443 void
 444 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 445 {
 446         struct malloc_type_internal *mtip;
 447         struct malloc_type_stats *mtsp;
 448
 449         critical_enter();
 450         mtip = mtp->ks_handle;
 451         mtsp = zpcpu_get(mtip->mti_stats);
 452         mtsp->mts_memfreed += size;
 453         mtsp->mts_numfrees++;
 454
 455 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 456         if (__predict_false(dtrace_malloc_enabled)) {
 457                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 458                 if (probe_id != 0)
 459                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 460                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 461                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 462         }
 463 #endif
 464
 465         critical_exit();
 466 }
 467
 468 /*
 469  *      contigmalloc:
 470  *
 471  *      Allocate a block of physically contiguous memory.
 472  *
 473  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 474  *      the allocation fails.
 475  */
 476 void *
 477 contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
 478     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
 479     vm_paddr_t boundary)
 480 {
 481         void *ret;
 482
 483         ret = (void *)kmem_alloc_contig(size, flags, low, high, alignment,
 484             boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 485         if (ret != NULL)
 486                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 487         return (ret);
 488 }
 489
 490 void *
 491 contigmalloc_domainset(unsigned long size, struct malloc_type *type,
 492     struct domainset *ds, int flags, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
 493     unsigned long alignment, vm_paddr_t boundary)
 494 {
 495         void *ret;
 496
 497         ret = (void *)kmem_alloc_contig_domainset(ds, size, flags, low, high,
 498             alignment, boundary, VM_MEMATTR_DEFAULT);
 499         if (ret != NULL)
 500                 malloc_type_allocated(type, round_page(size));
 501         return (ret);
 502 }
 503
 504 /*
 505  *      contigfree:
 506  *
 507  *      Free a block of memory allocated by contigmalloc.
 508  *
 509  *      This routine may not block.
 510  */
 511 void
 512 contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type)
 513 {
 514
 515         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 516         malloc_type_freed(type, round_page(size));
 517 }
 518
 519 #ifdef MALLOC_DEBUG
 520 static int
 521 malloc_dbg(caddr_t *vap, size_t *sizep, struct malloc_type *mtp,
 522     int flags)
 523 {
 524 #ifdef INVARIANTS
 525         int indx;
 526
 527         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("malloc: bad malloc type magic"));
 528         /*
 529          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 530          */
 531         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 532         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 533                 static  struct timeval lasterr;
 534                 static  int curerr, once;
 535                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 536                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 537                         kdb_backtrace();
 538                         flags |= M_WAITOK;
 539                         once++;
 540                 }
 541         }
 542 #endif
 543 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 544         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 545                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 546                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 547                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 548                         t_malloc_fail = time_uptime;
 549                         *vap = NULL;
 550                         return (EJUSTRETURN);
 551                 }
 552         }
 553 #endif
 554         if (flags & M_WAITOK) {
 555                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 556                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 557                 if (__predict_false(!THREAD_CAN_SLEEP())) {
 558 #ifdef EPOCH_TRACE
 559                         epoch_trace_list(curthread);
 560 #endif
 561                         KASSERT(1,
 562                             ("malloc(M_WAITOK) with sleeping prohibited"));
 563                 }
 564         }
 565         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 566             ("malloc: called with spinlock or critical section held"));
 567
 568 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 569         if (memguard_cmp_mtp(mtp, *sizep)) {
 570                 *vap = memguard_alloc(*sizep, flags);
 571                 if (*vap != NULL)
 572                         return (EJUSTRETURN);
 573                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
 574         }
 575 #endif
 576
 577 #ifdef DEBUG_REDZONE
 578         *sizep = redzone_size_ntor(*sizep);
 579 #endif
 580
 581         return (0);
 582 }
 583 #endif
 584
 585 /*
 586  * Handle large allocations and frees by using kmem_malloc directly.
 587  */
 588 static inline bool
 589 malloc_large_slab(uma_slab_t slab)
 590 {
 591         uintptr_t va;
 592
 593         va = (uintptr_t)slab;
 594         return ((va & 1) != 0);
 595 }
 596
 597 static inline size_t
 598 malloc_large_size(uma_slab_t slab)
 599 {
 600         uintptr_t va;
 601
 602         va = (uintptr_t)slab;
 603         return (va >> 1);
 604 }
 605
 606 static caddr_t
 607 malloc_large(size_t *size, struct domainset *policy, int flags)
 608 {
 609         vm_offset_t va;
 610         size_t sz;
 611
 612         sz = roundup(*size, PAGE_SIZE);
 613         va = kmem_malloc_domainset(policy, sz, flags);
 614         if (va != 0) {
 615                 /* The low bit is unused for slab pointers. */
 616                 vsetzoneslab(va, NULL, (void *)((sz << 1) | 1));
 617                 uma_total_inc(sz);
 618                 *size = sz;
 619         }
 620         return ((caddr_t)va);
 621 }
 622
 623 static void
 624 free_large(void *addr, size_t size)
 625 {
 626
 627         kmem_free((vm_offset_t)addr, size);
 628         uma_total_dec(size);
 629 }
 630
 631 /*
 632  *      malloc:
 633  *
 634  *      Allocate a block of memory.
 635  *
 636  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 637  *      the allocation fails.
 638  */
 639 void *
 640 (malloc)(size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 641 {
 642         int indx;
 643         caddr_t va;
 644         uma_zone_t zone;
 645 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 646         unsigned long osize = size;
 647 #endif
 648
 649         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 650 #ifdef MALLOC_DEBUG
 651         va = NULL;
 652         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 653                 return (va);
 654 #endif
 655
 656         if (size <= kmem_zmax) {
 657                 if (size & KMEM_ZMASK)
 658                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 659                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 660                 zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 661 #ifdef MALLOC_PROFILE
 662                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 663 #endif
 664                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 665                 if (va != NULL)
 666                         size = zone->uz_size;
 667                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 668         } else {
 669                 va = malloc_large(&size, DOMAINSET_RR(), flags);
 670                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 671         }
 672         if (__predict_false(va == NULL)) {
 673                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 674                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 675                 t_malloc_fail = time_uptime;
 676         }
 677 #ifdef DEBUG_REDZONE
 678         if (va != NULL)
 679                 va = redzone_setup(va, osize);
 680 #endif
 681         return ((void *) va);
 682 }
 683
 684 static void *
 685 malloc_domain(size_t *sizep, int *indxp, struct malloc_type *mtp, int domain,
 686     int flags)
 687 {
 688         uma_zone_t zone;
 689         caddr_t va;
 690         size_t size;
 691         int indx;
 692
 693         size = *sizep;
 694         KASSERT(size <= kmem_zmax && (flags & M_EXEC) == 0,
 695             ("malloc_domain: Called with bad flag / size combination."));
 696         if (size & KMEM_ZMASK)
 697                 size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 698         indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 699         zone = kmemzones[indx].kz_zone[mtp_get_subzone(mtp)];
 700 #ifdef MALLOC_PROFILE
 701         krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 702 #endif
 703         va = uma_zalloc_domain(zone, NULL, domain, flags);
 704         if (va != NULL)
 705                 *sizep = zone->uz_size;
 706         *indxp = indx;
 707         return ((void *)va);
 708 }
 709
 710 void *
 711 malloc_domainset(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 712     int flags)
 713 {
 714         struct vm_domainset_iter di;
 715         caddr_t va;
 716         int domain;
 717         int indx;
 718
 719 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 720         unsigned long osize = size;
 721 #endif
 722         MPASS((flags & M_EXEC) == 0);
 723 #ifdef MALLOC_DEBUG
 724         va = NULL;
 725         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 726                 return (va);
 727 #endif
 728         if (size <= kmem_zmax) {
 729                 vm_domainset_iter_policy_init(&di, ds, &domain, &flags);
 730                 do {
 731                         va = malloc_domain(&size, &indx, mtp, domain, flags);
 732                 } while (va == NULL &&
 733                     vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) == 0);
 734                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 735         } else {
 736                 /* Policy is handled by kmem. */
 737                 va = malloc_large(&size, ds, flags);
 738                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 739         }
 740         if (__predict_false(va == NULL)) {
 741                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 742                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 743                 t_malloc_fail = time_uptime;
 744         }
 745 #ifdef DEBUG_REDZONE
 746         if (va != NULL)
 747                 va = redzone_setup(va, osize);
 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         caddr_t va;
 759 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 760         unsigned long osize = size;
 761 #endif
 762
 763         flags |= M_EXEC;
 764 #ifdef MALLOC_DEBUG
 765         va = NULL;
 766         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 767                 return (va);
 768 #endif
 769         va = malloc_large(&size, DOMAINSET_RR(), flags);
 770         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 771         if (__predict_false(va == NULL)) {
 772                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 773                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 774                 t_malloc_fail = time_uptime;
 775         }
 776 #ifdef DEBUG_REDZONE
 777         if (va != NULL)
 778                 va = redzone_setup(va, osize);
 779 #endif
 780         return ((void *) va);
 781 }
 782
 783 void *
 784 malloc_domainset_exec(size_t size, struct malloc_type *mtp, struct domainset *ds,
 785     int flags)
 786 {
 787         caddr_t va;
 788 #if defined(DEBUG_REDZONE)
 789         unsigned long osize = size;
 790 #endif
 791
 792         flags |= M_EXEC;
 793 #ifdef MALLOC_DEBUG
 794         va = NULL;
 795         if (malloc_dbg(&va, &size, mtp, flags) != 0)
 796                 return (va);
 797 #endif
 798         /* Policy is handled by kmem. */
 799         va = malloc_large(&size, ds, flags);
 800         malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 801         if (__predict_false(va == NULL)) {
 802                 KASSERT((flags & M_WAITOK) == 0,
 803                     ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 804                 t_malloc_fail = time_uptime;
 805         }
 806 #ifdef DEBUG_REDZONE
 807         if (va != NULL)
 808                 va = redzone_setup(va, osize);
 809 #endif
 810         return (va);
 811 }
 812
 813 void *
 814 mallocarray(size_t nmemb, size_t size, struct malloc_type *type, int flags)
 815 {
 816
 817         if (WOULD_OVERFLOW(nmemb, size))
 818                 panic("mallocarray: %zu * %zu overflowed", nmemb, size);
 819
 820         return (malloc(size * nmemb, type, flags));
 821 }
 822
 823 #ifdef INVARIANTS
 824 static void
 825 free_save_type(void *addr, struct malloc_type *mtp, u_long size)
 826 {
 827         struct malloc_type **mtpp = addr;
 828
 829         /*
 830          * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 831          * this memory here.  This way we know who is most likely to
 832          * have stepped on it later.
 833          *
 834          * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 835          * 64 bit machines
 836          */
 837         mtpp = (struct malloc_type **) ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 838         mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 839             sizeof(struct malloc_type *);
 840         *mtpp = mtp;
 841 }
 842 #endif
 843
 844 #ifdef MALLOC_DEBUG
 845 static int
 846 free_dbg(void **addrp, struct malloc_type *mtp)
 847 {
 848         void *addr;
 849
 850         addr = *addrp;
 851         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("free: bad malloc type magic"));
 852         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 853             ("free: called with spinlock or critical section held"));
 854
 855         /* free(NULL, ...) does nothing */
 856         if (addr == NULL)
 857                 return (EJUSTRETURN);
 858
 859 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 860         if (is_memguard_addr(addr)) {
 861                 memguard_free(addr);
 862                 return (EJUSTRETURN);
 863         }
 864 #endif
 865
 866 #ifdef DEBUG_REDZONE
 867         redzone_check(addr);
 868         *addrp = redzone_addr_ntor(addr);
 869 #endif
 870
 871         return (0);
 872 }
 873 #endif
 874
 875 /*
 876  *      free:
 877  *
 878  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 879  *
 880  *      This routine may not block.
 881  */
 882 void
 883 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 884 {
 885         uma_zone_t zone;
 886         uma_slab_t slab;
 887         u_long size;
 888
 889 #ifdef MALLOC_DEBUG
 890         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 891                 return;
 892 #endif
 893         /* free(NULL, ...) does nothing */
 894         if (addr == NULL)
 895                 return;
 896
 897         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 898         if (slab == NULL)
 899                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 900                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 901
 902         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 903                 size = zone->uz_size;
 904 #ifdef INVARIANTS
 905                 free_save_type(addr, mtp, size);
 906 #endif
 907                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 908         } else {
 909                 size = malloc_large_size(slab);
 910                 free_large(addr, size);
 911         }
 912         malloc_type_freed(mtp, size);
 913 }
 914
 915 /*
 916  *      zfree:
 917  *
 918  *      Zero then free a block of memory allocated by malloc.
 919  *
 920  *      This routine may not block.
 921  */
 922 void
 923 zfree(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 924 {
 925         uma_zone_t zone;
 926         uma_slab_t slab;
 927         u_long size;
 928
 929 #ifdef MALLOC_DEBUG
 930         if (free_dbg(&addr, mtp) != 0)
 931                 return;
 932 #endif
 933         /* free(NULL, ...) does nothing */
 934         if (addr == NULL)
 935                 return;
 936
 937         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 938         if (slab == NULL)
 939                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 940                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 941
 942         if (__predict_true(!malloc_large_slab(slab))) {
 943                 size = zone->uz_size;
 944 #ifdef INVARIANTS
 945                 free_save_type(addr, mtp, size);
 946 #endif
 947                 explicit_bzero(addr, size);
 948                 uma_zfree_arg(zone, addr, slab);
 949         } else {
 950                 size = malloc_large_size(slab);
 951                 explicit_bzero(addr, size);
 952                 free_large(addr, size);
 953         }
 954         malloc_type_freed(mtp, size);
 955 }
 956
 957 /*
 958  *      realloc: change the size of a memory block
 959  */
 960 void *
 961 realloc(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 962 {
 963         uma_zone_t zone;
 964         uma_slab_t slab;
 965         unsigned long alloc;
 966         void *newaddr;
 967
 968         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
 969             ("realloc: bad malloc type magic"));
 970         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
 971             ("realloc: called with spinlock or critical section held"));
 972
 973         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 974         if (addr == NULL)
 975                 return (malloc(size, mtp, flags));
 976
 977         /*
 978          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 979          * per-CPU stats.
 980          */
 981
 982 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 983         if (is_memguard_addr(addr))
 984                 return (memguard_realloc(addr, size, mtp, flags));
 985 #endif
 986
 987 #ifdef DEBUG_REDZONE
 988         slab = NULL;
 989         zone = NULL;
 990         alloc = redzone_get_size(addr);
 991 #else
 992         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
 993
 994         /* Sanity check */
 995         KASSERT(slab != NULL,
 996             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 997
 998         /* Get the size of the original block */
 999         if (!malloc_large_slab(slab))
1000                 alloc = zone->uz_size;
1001         else
1002                 alloc = malloc_large_size(slab);
1003
1004         /* Reuse the original block if appropriate */
1005         if (size <= alloc
1006             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
1007                 return (addr);
1008 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
1009
1010         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
1011         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
1012                 return (NULL);
1013
1014         /* Copy over original contents */
1015         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
1016         free(addr, mtp);
1017         return (newaddr);
1018 }
1019
1020 /*
1021  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
1022  */
1023 void *
1024 reallocf(void *addr, size_t size, struct malloc_type *mtp, int flags)
1025 {
1026         void *mem;
1027
1028         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
1029                 free(addr, mtp);
1030         return (mem);
1031 }
1032
1033 /*
1034  *      malloc_usable_size: returns the usable size of the allocation.
1035  */
1036 size_t
1037 malloc_usable_size(const void *addr)
1038 {
1039 #ifndef DEBUG_REDZONE
1040         uma_zone_t zone;
1041         uma_slab_t slab;
1042 #endif
1043         u_long size;
1044
1045         if (addr == NULL)
1046                 return (0);
1047
1048 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1049         if (is_memguard_addr(__DECONST(void *, addr)))
1050                 return (memguard_get_req_size(addr));
1051 #endif
1052
1053 #ifdef DEBUG_REDZONE
1054         size = redzone_get_size(__DECONST(void *, addr));
1055 #else
1056         vtozoneslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK), &zone, &slab);
1057         if (slab == NULL)
1058                 panic("malloc_usable_size: address %p(%p) is not allocated.\n",
1059                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
1060
1061         if (!malloc_large_slab(slab))
1062                 size = zone->uz_size;
1063         else
1064                 size = malloc_large_size(slab);
1065 #endif
1066         return (size);
1067 }
1068
1069 CTASSERT(VM_KMEM_SIZE_SCALE >= 1);
1070
1071 /*
1072  * Initialize the kernel memory (kmem) arena.
1073  */
1074 void
1075 kmeminit(void)
1076 {
1077         u_long mem_size;
1078         u_long tmp;
1079
1080 #ifdef VM_KMEM_SIZE
1081         if (vm_kmem_size == 0)
1082                 vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE;
1083 #endif
1084 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MIN
1085         if (vm_kmem_size_min == 0)
1086                 vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
1087 #endif
1088 #ifdef VM_KMEM_SIZE_MAX
1089         if (vm_kmem_size_max == 0)
1090                 vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
1091 #endif
1092         /*
1093          * Calculate the amount of kernel virtual address (KVA) space that is
1094          * preallocated to the kmem arena.  In order to support a wide range
1095          * of machines, it is a function of the physical memory size,
1096          * specifically,
1097          *
1098          *      min(max(physical memory size / VM_KMEM_SIZE_SCALE,
1099          *          VM_KMEM_SIZE_MIN), VM_KMEM_SIZE_MAX)
1100          *
1101          * Every architecture must define an integral value for
1102          * VM_KMEM_SIZE_SCALE.  However, the definitions of VM_KMEM_SIZE_MIN
1103          * and VM_KMEM_SIZE_MAX, which represent respectively the floor and
1104          * ceiling on this preallocation, are optional.  Typically,
1105          * VM_KMEM_SIZE_MAX is itself a function of the available KVA space on
1106          * a given architecture.
1107          */
1108         mem_size = vm_cnt.v_page_count;
1109         if (mem_size <= 32768) /* delphij XXX 128MB */
1110                 kmem_zmax = PAGE_SIZE;
1111
1112         if (vm_kmem_size_scale < 1)
1113                 vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
1114
1115         /*
1116          * Check if we should use defaults for the "vm_kmem_size"
1117          * variable:
1118          */
1119         if (vm_kmem_size == 0) {
1120                 vm_kmem_size = mem_size / vm_kmem_size_scale;
1121                 vm_kmem_size = vm_kmem_size * PAGE_SIZE < vm_kmem_size ?
1122                     vm_kmem_size_max : vm_kmem_size * PAGE_SIZE;
1123                 if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min)
1124                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
1125                 if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
1126                         vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
1127         }
1128         if (vm_kmem_size == 0)
1129                 panic("Tune VM_KMEM_SIZE_* for the platform");
1130
1131         /*
1132          * The amount of KVA space that is preallocated to the
1133          * kmem arena can be set statically at compile-time or manually
1134          * through the kernel environment.  However, it is still limited to
1135          * twice the physical memory size, which has been sufficient to handle
1136          * the most severe cases of external fragmentation in the kmem arena.
1137          */
1138         if (vm_kmem_size / 2 / PAGE_SIZE > mem_size)
1139                 vm_kmem_size = 2 * mem_size * PAGE_SIZE;
1140
1141         vm_kmem_size = round_page(vm_kmem_size);
1142 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1143         tmp = memguard_fudge(vm_kmem_size, kernel_map);
1144 #else
1145         tmp = vm_kmem_size;
1146 #endif
1147         uma_set_limit(tmp);
1148
1149 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1150         /*
1151          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
1152          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
1153          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
1154          */
1155         memguard_init(kernel_arena);
1156 #endif
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Initialize the kernel memory allocator
1161  */
1162 /* ARGSUSED*/
1163 static void
1164 mallocinit(void *dummy)
1165 {
1166         int i;
1167         uint8_t indx;
1168
1169         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
1170
1171         kmeminit();
1172
1173         if (kmem_zmax < PAGE_SIZE || kmem_zmax > KMEM_ZMAX)
1174                 kmem_zmax = KMEM_ZMAX;
1175
1176         mt_stats_zone = uma_zcreate("mt_stats_zone",
1177             sizeof(struct malloc_type_stats), NULL, NULL, NULL, NULL,
1178             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_PCPU);
1179         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
1180 #ifdef INVARIANTS
1181             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1182 #else
1183             NULL, NULL, NULL, NULL,
1184 #endif
1185             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
1186         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
1187                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
1188                 const char *name = kmemzones[indx].kz_name;
1189                 int subzone;
1190
1191                 for (subzone = 0; subzone < numzones; subzone++) {
1192                         kmemzones[indx].kz_zone[subzone] =
1193                             uma_zcreate(name, size,
1194 #ifdef INVARIANTS
1195                             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
1196 #else
1197                             NULL, NULL, NULL, NULL,
1198 #endif
1199                             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
1200                 }
1201                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
1202                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
1203         }
1204 }
1205 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, mallocinit, NULL);
1206
1207 void
1208 malloc_init(void *data)
1209 {
1210         struct malloc_type_internal *mtip;
1211         struct malloc_type *mtp;
1212
1213         KASSERT(vm_cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
1214
1215         mtp = data;
1216         if (mtp->ks_magic != M_MAGIC)
1217                 panic("malloc_init: bad malloc type magic");
1218
1219         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1220         mtip->mti_stats = uma_zalloc_pcpu(mt_stats_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1221         mtp->ks_handle = mtip;
1222         mtp_set_subzone(mtp);
1223
1224         mtx_lock(&malloc_mtx);
1225         mtp->ks_next = kmemstatistics;
1226         kmemstatistics = mtp;
1227         kmemcount++;
1228         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1229 }
1230
1231 void
1232 malloc_uninit(void *data)
1233 {
1234         struct malloc_type_internal *mtip;
1235         struct malloc_type_stats *mtsp;
1236         struct malloc_type *mtp, *temp;
1237         uma_slab_t slab;
1238         long temp_allocs, temp_bytes;
1239         int i;
1240
1241         mtp = data;
1242         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
1243             ("malloc_uninit: bad malloc type magic"));
1244         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
1245
1246         mtx_lock(&malloc_mtx);
1247         mtip = mtp->ks_handle;
1248         mtp->ks_handle = NULL;
1249         if (mtp != kmemstatistics) {
1250                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
1251                     temp = temp->ks_next) {
1252                         if (temp->ks_next == mtp) {
1253                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
1254                                 break;
1255                         }
1256                 }
1257                 KASSERT(temp,
1258                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
1259         } else
1260                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
1261         kmemcount--;
1262         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1263
1264         /*
1265          * Look for memory leaks.
1266          */
1267         temp_allocs = temp_bytes = 0;
1268         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1269                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1270                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
1271                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
1272                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
1273                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
1274         }
1275         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
1276                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
1277                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
1278                     temp_allocs, temp_bytes);
1279         }
1280
1281         slab = vtoslab((vm_offset_t) mtip & (~UMA_SLAB_MASK));
1282         uma_zfree_pcpu(mt_stats_zone, mtip->mti_stats);
1283         uma_zfree_arg(mt_zone, mtip, slab);
1284 }
1285
1286 struct malloc_type *
1287 malloc_desc2type(const char *desc)
1288 {
1289         struct malloc_type *mtp;
1290
1291         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1292         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1293                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
1294                         return (mtp);
1295         }
1296         return (NULL);
1297 }
1298
1299 static int
1300 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1301 {
1302         struct malloc_type_stream_header mtsh;
1303         struct malloc_type_internal *mtip;
1304         struct malloc_type_stats *mtsp, zeromts;
1305         struct malloc_type_header mth;
1306         struct malloc_type *mtp;
1307         int error, i;
1308         struct sbuf sbuf;
1309
1310         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1311         if (error != 0)
1312                 return (error);
1313         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1314         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
1315         mtx_lock(&malloc_mtx);
1316
1317         bzero(&zeromts, sizeof(zeromts));
1318
1319         /*
1320          * Insert stream header.
1321          */
1322         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
1323         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
1324         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
1325         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
1326         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh));
1327
1328         /*
1329          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
1330          */
1331         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1332                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
1333
1334                 /*
1335                  * Insert type header.
1336                  */
1337                 bzero(&mth, sizeof(mth));
1338                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
1339                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth));
1340
1341                 /*
1342                  * Insert type statistics for each CPU.
1343                  */
1344                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1345                         mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1346                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, mtsp, sizeof(*mtsp));
1347                 }
1348                 /*
1349                  * Fill in the missing CPUs.
1350                  */
1351                 for (; i < MAXCPU; i++) {
1352                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &zeromts, sizeof(zeromts));
1353                 }
1354         }
1355         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1356         error = sbuf_finish(&sbuf);
1357         sbuf_delete(&sbuf);
1358         return (error);
1359 }
1360
1361 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats,
1362     CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0,
1363     sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
1364     "Return malloc types");
1365
1366 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
1367     "Count of kernel malloc types");
1368
1369 void
1370 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
1371 {
1372         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
1373         int count, i;
1374         size_t buflen;
1375
1376         mtx_lock(&malloc_mtx);
1377 restart:
1378         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
1379         count = kmemcount;
1380         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1381
1382         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
1383         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
1384
1385         mtx_lock(&malloc_mtx);
1386
1387         if (count < kmemcount) {
1388                 free(bufmtp, M_TEMP);
1389                 goto restart;
1390         }
1391
1392         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
1393                 bufmtp[i] = mtp;
1394
1395         mtx_unlock(&malloc_mtx);
1396
1397         for (i = 0; i < count; i++)
1398                 (func)(bufmtp[i], arg);
1399
1400         free(bufmtp, M_TEMP);
1401 }
1402
1403 #ifdef DDB
1404 static int64_t
1405 get_malloc_stats(const struct malloc_type_internal *mtip, uint64_t *allocs,
1406     uint64_t *inuse)
1407 {
1408         const struct malloc_type_stats *mtsp;
1409         uint64_t frees, alloced, freed;
1410         int i;
1411
1412         *allocs = 0;
1413         frees = 0;
1414         alloced = 0;
1415         freed = 0;
1416         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1417                 mtsp = zpcpu_get_cpu(mtip->mti_stats, i);
1418
1419                 *allocs += mtsp->mts_numallocs;
1420                 frees += mtsp->mts_numfrees;
1421                 alloced += mtsp->mts_memalloced;
1422                 freed += mtsp->mts_memfreed;
1423         }
1424         *inuse = *allocs - frees;
1425         return (alloced - freed);
1426 }
1427
1428 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
1429 {
1430         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
1431         struct malloc_type *mtp;
1432         uint64_t allocs, inuse;
1433         int64_t size;
1434         /* variables for sorting */
1435         struct malloc_type *last_mtype, *cur_mtype;
1436         int64_t cur_size, last_size;
1437         int ties;
1438
1439         if (modif[0] == 'i') {
1440                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s\n";
1441                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jdK,%ju\n";
1442         } else {
1443                 fmt_hdr = "%18s %12s  %12s %12s\n";
1444                 fmt_entry = "%18s %12ju %12jdK %12ju\n";
1445         }
1446
1447         db_printf(fmt_hdr, "Type", "InUse", "MemUse", "Requests");
1448
1449         /* Select sort, largest size first. */
1450         last_mtype = NULL;
1451         last_size = INT64_MAX;
1452         for (;;) {
1453                 cur_mtype = NULL;
1454                 cur_size = -1;
1455                 ties = 0;
1456
1457                 for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1458                         /*
1459                          * In the case of size ties, print out mtypes
1460                          * in the order they are encountered.  That is,
1461                          * when we encounter the most recently output
1462                          * mtype, we have already printed all preceding
1463                          * ties, and we must print all following ties.
1464                          */
1465                         if (mtp == last_mtype) {
1466                                 ties = 1;
1467                                 continue;
1468                         }
1469                         size = get_malloc_stats(mtp->ks_handle, &allocs,
1470                             &inuse);
1471                         if (size > cur_size && size < last_size + ties) {
1472                                 cur_size = size;
1473                                 cur_mtype = mtp;
1474                         }
1475                 }
1476                 if (cur_mtype == NULL)
1477                         break;
1478
1479                 size = get_malloc_stats(cur_mtype->ks_handle, &allocs, &inuse);
1480                 db_printf(fmt_entry, cur_mtype->ks_shortdesc, inuse,
1481                     howmany(size, 1024), allocs);
1482
1483                 if (db_pager_quit)
1484                         break;
1485
1486                 last_mtype = cur_mtype;
1487                 last_size = cur_size;
1488         }
1489 }
1490
1491 #if MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1
1492 DB_SHOW_COMMAND(multizone_matches, db_show_multizone_matches)
1493 {
1494         struct malloc_type_internal *mtip;
1495         struct malloc_type *mtp;
1496         u_int subzone;
1497
1498         if (!have_addr) {
1499                 db_printf("Usage: show multizone_matches <malloc type/addr>\n");
1500                 return;
1501         }
1502         mtp = (void *)addr;
1503         if (mtp->ks_magic != M_MAGIC) {
1504                 db_printf("Magic %lx does not match expected %x\n",
1505                     mtp->ks_magic, M_MAGIC);
1506                 return;
1507         }
1508
1509         mtip = mtp->ks_handle;
1510         subzone = mtip->mti_zone;
1511
1512         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
1513                 mtip = mtp->ks_handle;
1514                 if (mtip->mti_zone != subzone)
1515                         continue;
1516                 db_printf("%s\n", mtp->ks_shortdesc);
1517                 if (db_pager_quit)
1518                         break;
1519         }
1520 }
1521 #endif /* MALLOC_DEBUG_MAXZONES > 1 */
1522 #endif /* DDB */
1523
1524 #ifdef MALLOC_PROFILE
1525
1526 static int
1527 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1528 {
1529         struct sbuf sbuf;
1530         uint64_t count;
1531         uint64_t waste;
1532         uint64_t mem;
1533         int error;
1534         int rsize;
1535         int size;
1536         int i;
1537
1538         waste = 0;
1539         mem = 0;
1540
1541         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
1542         if (error != 0)
1543                 return (error);
1544         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
1545         sbuf_printf(&sbuf,
1546             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
1547         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
1548                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
1549                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
1550                 count = (long long unsigned)krequests[i];
1551
1552                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
1553                     (unsigned long long)count, rsize);
1554
1555                 if ((rsize * count) > (size * count))
1556                         waste += (rsize * count) - (size * count);
1557                 mem += (rsize * count);
1558         }
1559         sbuf_printf(&sbuf,
1560             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
1561             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
1562         error = sbuf_finish(&sbuf);
1563         sbuf_delete(&sbuf);
1564         return (error);
1565 }
1566
1567 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof,
1568     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_NEEDGIANT, NULL, 0,
1569     sysctl_kern_mprof, "A",
1570     "Malloc Profiling");
1571 #endif /* MALLOC_PROFILE */