sys/sys/malloc.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1987, 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  *      @(#)malloc.h    8.5 (Berkeley) 5/3/95
  32  * $FreeBSD$
  33  */
  34
  35 #ifndef _SYS_MALLOC_H_
  36 #define _SYS_MALLOC_H_
  37
  38 #include <sys/param.h>
  39 #include <sys/queue.h>
  40 #include <sys/_lock.h>
  41 #include <sys/_mutex.h>
  42
  43 #define MINALLOCSIZE    UMA_SMALLEST_UNIT
  44
  45 /*
  46  * flags to malloc.
  47  */
  48 #define M_NOWAIT        0x0001          /* do not block */
  49 #define M_WAITOK        0x0002          /* ok to block */
  50 #define M_ZERO          0x0100          /* bzero the allocation */
  51 #define M_NOVM          0x0200          /* don't ask VM for pages */
  52 #define M_USE_RESERVE   0x0400          /* can alloc out of reserve memory */
  53
  54 #define M_MAGIC         877983977       /* time when first defined :-) */
  55
  56 /*
  57  * Two malloc type structures are present: malloc_type, which is used by a
  58  * type owner to declare the type, and malloc_type_internal, which holds
  59  * malloc-owned statistics and other ABI-sensitive fields, such as the set of
  60  * malloc statistics indexed by the compile-time MAXCPU constant.
  61  * Applications should avoid introducing dependence on the allocator private
  62  * data layout and size.
  63  *
  64  * The malloc_type ks_next field is protected by malloc_mtx.  Other fields in
  65  * malloc_type are static after initialization so unsynchronized.
  66  *
  67  * Statistics in malloc_type_stats are written only when holding a critical
  68  * section and running on the CPU associated with the index into the stat
  69  * array, but read lock-free resulting in possible (minor) races, which the
  70  * monitoring app should take into account.
  71  */
  72 struct malloc_type_stats {
  73         uint64_t        mts_memalloced; /* Bytes allocated on CPU. */
  74         uint64_t        mts_memfreed;   /* Bytes freed on CPU. */
  75         uint64_t        mts_numallocs;  /* Number of allocates on CPU. */
  76         uint64_t        mts_numfrees;   /* number of frees on CPU. */
  77         uint64_t        mts_size;       /* Bitmask of sizes allocated on CPU. */
  78         uint64_t        _mts_reserved1; /* Reserved field. */
  79         uint64_t        _mts_reserved2; /* Reserved field. */
  80         uint64_t        _mts_reserved3; /* Reserved field. */
  81 };
  82
  83 /*
  84  * Index definitions for the mti_probes[] array.
  85  */
  86 #define DTMALLOC_PROBE_MALLOC           0
  87 #define DTMALLOC_PROBE_FREE             1
  88 #define DTMALLOC_PROBE_MAX              2
  89
  90 struct malloc_type_internal {
  91         uint32_t        mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MAX];
  92                                         /* DTrace probe ID array. */
  93         struct malloc_type_stats        mti_stats[MAXCPU];
  94 };
  95
  96 /*
  97  * ABI-compatible version of the old 'struct malloc_type', only all stats are
  98  * now malloc-managed in malloc-owned memory rather than in caller memory, so
  99  * as to avoid ABI issues.  The ks_next pointer is reused as a pointer to the
 100  * internal data handle.
 101  */
 102 struct malloc_type {
 103         struct malloc_type *ks_next;    /* Next in global chain. */
 104         u_long           _ks_memuse;    /* No longer used. */
 105         u_long           _ks_size;      /* No longer used. */
 106         u_long           _ks_inuse;     /* No longer used. */
 107         uint64_t         _ks_calls;     /* No longer used. */
 108         u_long           _ks_maxused;   /* No longer used. */
 109         u_long           ks_magic;      /* Detect programmer error. */
 110         const char      *ks_shortdesc;  /* Printable type name. */
 111
 112         /*
 113          * struct malloc_type was terminated with a struct mtx, which is no
 114          * longer required.  For ABI reasons, continue to flesh out the full
 115          * size of the old structure, but reuse the _lo_class field for our
 116          * internal data handle.
 117          */
 118         void            *ks_handle;     /* Priv. data, was lo_class. */
 119         const char      *_lo_name;
 120         const char      *_lo_type;
 121         u_int            _lo_flags;
 122         void            *_lo_list_next;
 123         struct witness  *_lo_witness;
 124         uintptr_t        _mtx_lock;
 125         u_int            _mtx_recurse;
 126 };
 127
 128 /*
 129  * Statistics structure headers for user space.  The kern.malloc sysctl
 130  * exposes a structure stream consisting of a stream header, then a series of
 131  * malloc type headers and statistics structures (quantity maxcpus).  For
 132  * convenience, the kernel will provide the current value of maxcpus at the
 133  * head of the stream.
 134  */
 135 #define MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION      0x00000001
 136 struct malloc_type_stream_header {
 137         uint32_t        mtsh_version;   /* Stream format version. */
 138         uint32_t        mtsh_maxcpus;   /* Value of MAXCPU for stream. */
 139         uint32_t        mtsh_count;     /* Number of records. */
 140         uint32_t        _mtsh_pad;      /* Pad/reserved field. */
 141 };
 142
 143 #define MALLOC_MAX_NAME 32
 144 struct malloc_type_header {
 145         char                            mth_name[MALLOC_MAX_NAME];
 146 };
 147
 148 #ifdef _KERNEL
 149 #define MALLOC_DEFINE(type, shortdesc, longdesc)                        \
 150         struct malloc_type type[1] = {                                  \
 151                 { NULL, 0, 0, 0, 0, 0, M_MAGIC, shortdesc, NULL, NULL,  \
 152                     NULL, 0, NULL, NULL, 0, 0 }                         \
 153         };                                                              \
 154         SYSINIT(type##_init, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_SECOND, malloc_init, \
 155             type);                                                      \
 156         SYSUNINIT(type##_uninit, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_ANY,             \
 157             malloc_uninit, type)
 158
 159 #define MALLOC_DECLARE(type) \
 160         extern struct malloc_type type[1]
 161
 162 MALLOC_DECLARE(M_CACHE);
 163 MALLOC_DECLARE(M_DEVBUF);
 164 MALLOC_DECLARE(M_TEMP);
 165
 166 MALLOC_DECLARE(M_IP6OPT); /* for INET6 */
 167 MALLOC_DECLARE(M_IP6NDP); /* for INET6 */
 168
 169 /*
 170  * Deprecated macro versions of not-quite-malloc() and free().
 171  */
 172 #define MALLOC(space, cast, size, type, flags) \
 173         ((space) = (cast)malloc((u_long)(size), (type), (flags)))
 174 #define FREE(addr, type) free((addr), (type))
 175
 176 /*
 177  * XXX this should be declared in <sys/uio.h>, but that tends to fail
 178  * because <sys/uio.h> is included in a header before the source file
 179  * has a chance to include <sys/malloc.h> to get MALLOC_DECLARE() defined.
 180  */
 181 MALLOC_DECLARE(M_IOV);
 182
 183 extern struct mtx malloc_mtx;
 184
 185 /*
 186  * Function type used when iterating over the list of malloc types.
 187  */
 188 typedef void malloc_type_list_func_t(struct malloc_type *, void *);
 189
 190 void    contigfree(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type);
 191 void    *contigmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags,
 192             vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, unsigned long alignment,
 193             unsigned long boundary);
 194 void    free(void *addr, struct malloc_type *type);
 195 void    *malloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags);
 196 void    malloc_init(void *);
 197 int     malloc_last_fail(void);
 198 void    malloc_type_allocated(struct malloc_type *type, unsigned long size);
 199 void    malloc_type_freed(struct malloc_type *type, unsigned long size);
 200 void    malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *, void *);
 201 void    malloc_uninit(void *);
 202 void    *realloc(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type,
 203             int flags);
 204 void    *reallocf(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *type,
 205             int flags);
 206
 207 struct malloc_type *malloc_desc2type(const char *desc);
 208 #endif /* _KERNEL */
 209
 210 #endif /* !_SYS_MALLOC_H_ */