sys/kern/kern_malloc.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1987, 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.
   4  * Copyright (c) 2005-2009 Robert N. M. Watson
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  17  *    without specific prior written permission.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  *      @(#)kern_malloc.c       8.3 (Berkeley) 1/4/94
  32  */
  33
  34 /*
  35  * Kernel malloc(9) implementation -- general purpose kernel memory allocator
  36  * based on memory types.  Back end is implemented using the UMA(9) zone
  37  * allocator.  A set of fixed-size buckets are used for smaller allocations,
  38  * and a special UMA allocation interface is used for larger allocations.
  39  * Callers declare memory types, and statistics are maintained independently
  40  * for each memory type.  Statistics are maintained per-CPU for performance
  41  * reasons.  See malloc(9) and comments in malloc.h for a detailed
  42  * description.
  43  */
  44
  45 #include <sys/cdefs.h>
  46 __FBSDID("$FreeBSD$");
  47
  48 #include "opt_ddb.h"
  49 #include "opt_kdtrace.h"
  50 #include "opt_vm.h"
  51
  52 #include <sys/param.h>
  53 #include <sys/systm.h>
  54 #include <sys/kdb.h>
  55 #include <sys/kernel.h>
  56 #include <sys/lock.h>
  57 #include <sys/malloc.h>
  58 #include <sys/mbuf.h>
  59 #include <sys/mutex.h>
  60 #include <sys/vmmeter.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/sbuf.h>
  63 #include <sys/sysctl.h>
  64 #include <sys/time.h>
  65
  66 #include <vm/vm.h>
  67 #include <vm/pmap.h>
  68 #include <vm/vm_param.h>
  69 #include <vm/vm_kern.h>
  70 #include <vm/vm_extern.h>
  71 #include <vm/vm_map.h>
  72 #include <vm/vm_page.h>
  73 #include <vm/uma.h>
  74 #include <vm/uma_int.h>
  75 #include <vm/uma_dbg.h>
  76
  77 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
  78 #include <vm/memguard.h>
  79 #endif
  80 #ifdef DEBUG_REDZONE
  81 #include <vm/redzone.h>
  82 #endif
  83
  84 #if defined(INVARIANTS) && defined(__i386__)
  85 #include <machine/cpu.h>
  86 #endif
  87
  88 #include <ddb/ddb.h>
  89
  90 #ifdef KDTRACE_HOOKS
  91 #include <sys/dtrace_bsd.h>
  92
  93 dtrace_malloc_probe_func_t      dtrace_malloc_probe;
  94 #endif
  95
  96 /*
  97  * When realloc() is called, if the new size is sufficiently smaller than
  98  * the old size, realloc() will allocate a new, smaller block to avoid
  99  * wasting memory. 'Sufficiently smaller' is defined as: newsize <=
 100  * oldsize / 2^n, where REALLOC_FRACTION defines the value of 'n'.
 101  */
 102 #ifndef REALLOC_FRACTION
 103 #define REALLOC_FRACTION        1       /* new block if <= half the size */
 104 #endif
 105
 106 /*
 107  * Centrally define some common malloc types.
 108  */
 109 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
 110 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
 111 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
 112
 113 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
 114 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
 115
 116 static void kmeminit(void *);
 117 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL);
 118
 119 static MALLOC_DEFINE(M_FREE, "free", "should be on free list");
 120
 121 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 122 static vm_offset_t kmembase;
 123 static vm_offset_t kmemlimit;
 124 static int kmemcount;
 125
 126 #define KMEM_ZSHIFT     4
 127 #define KMEM_ZBASE      16
 128 #define KMEM_ZMASK      (KMEM_ZBASE - 1)
 129
 130 #define KMEM_ZMAX       PAGE_SIZE
 131 #define KMEM_ZSIZE      (KMEM_ZMAX >> KMEM_ZSHIFT)
 132 static u_int8_t kmemsize[KMEM_ZSIZE + 1];
 133
 134 /*
 135  * Small malloc(9) memory allocations are allocated from a set of UMA buckets
 136  * of various sizes.
 137  *
 138  * XXX: The comment here used to read "These won't be powers of two for
 139  * long."  It's possible that a significant amount of wasted memory could be
 140  * recovered by tuning the sizes of these buckets.
 141  */
 142 struct {
 143         int kz_size;
 144         char *kz_name;
 145         uma_zone_t kz_zone;
 146 } kmemzones[] = {
 147         {16, "16", NULL},
 148         {32, "32", NULL},
 149         {64, "64", NULL},
 150         {128, "128", NULL},
 151         {256, "256", NULL},
 152         {512, "512", NULL},
 153         {1024, "1024", NULL},
 154         {2048, "2048", NULL},
 155         {4096, "4096", NULL},
 156 #if PAGE_SIZE > 4096
 157         {8192, "8192", NULL},
 158 #if PAGE_SIZE > 8192
 159         {16384, "16384", NULL},
 160 #if PAGE_SIZE > 16384
 161         {32768, "32768", NULL},
 162 #if PAGE_SIZE > 32768
 163         {65536, "65536", NULL},
 164 #if PAGE_SIZE > 65536
 165 #error  "Unsupported PAGE_SIZE"
 166 #endif  /* 65536 */
 167 #endif  /* 32768 */
 168 #endif  /* 16384 */
 169 #endif  /* 8192 */
 170 #endif  /* 4096 */
 171         {0, NULL},
 172 };
 173
 174 /*
 175  * Zone to allocate malloc type descriptions from.  For ABI reasons, memory
 176  * types are described by a data structure passed by the declaring code, but
 177  * the malloc(9) implementation has its own data structure describing the
 178  * type and statistics.  This permits the malloc(9)-internal data structures
 179  * to be modified without breaking binary-compiled kernel modules that
 180  * declare malloc types.
 181  */
 182 static uma_zone_t mt_zone;
 183
 184 u_long vm_kmem_size;
 185 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size, 0,
 186     "Size of kernel memory");
 187
 188 static u_long vm_kmem_size_min;
 189 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_min, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_min, 0,
 190     "Minimum size of kernel memory");
 191
 192 static u_long vm_kmem_size_max;
 193 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, kmem_size_max, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_max, 0,
 194     "Maximum size of kernel memory");
 195
 196 static u_int vm_kmem_size_scale;
 197 SYSCTL_UINT(_vm, OID_AUTO, kmem_size_scale, CTLFLAG_RD, &vm_kmem_size_scale, 0,
 198     "Scale factor for kernel memory size");
 199
 200 /*
 201  * The malloc_mtx protects the kmemstatistics linked list.
 202  */
 203 struct mtx malloc_mtx;
 204
 205 #ifdef MALLOC_PROFILE
 206 uint64_t krequests[KMEM_ZSIZE + 1];
 207
 208 static int sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 209 #endif
 210
 211 static int sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 212
 213 /*
 214  * time_uptime of the last malloc(9) failure (induced or real).
 215  */
 216 static time_t t_malloc_fail;
 217
 218 /*
 219  * malloc(9) fault injection -- cause malloc failures every (n) mallocs when
 220  * the caller specifies M_NOWAIT.  If set to 0, no failures are caused.
 221  */
 222 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 223 SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, malloc, CTLFLAG_RD, 0,
 224     "Kernel malloc debugging options");
 225
 226 static int malloc_failure_rate;
 227 static int malloc_nowait_count;
 228 static int malloc_failure_count;
 229 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_rate, CTLFLAG_RW,
 230     &malloc_failure_rate, 0, "Every (n) mallocs with M_NOWAIT will fail");
 231 TUNABLE_INT("debug.malloc.failure_rate", &malloc_failure_rate);
 232 SYSCTL_INT(_debug_malloc, OID_AUTO, failure_count, CTLFLAG_RD,
 233     &malloc_failure_count, 0, "Number of imposed M_NOWAIT malloc failures");
 234 #endif
 235
 236 int
 237 malloc_last_fail(void)
 238 {
 239
 240         return (time_uptime - t_malloc_fail);
 241 }
 242
 243 /*
 244  * An allocation has succeeded -- update malloc type statistics for the
 245  * amount of bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 246  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-PCU
 247  * statistics.
 248  */
 249 static void
 250 malloc_type_zone_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size,
 251     int zindx)
 252 {
 253         struct malloc_type_internal *mtip;
 254         struct malloc_type_stats *mtsp;
 255
 256         critical_enter();
 257         mtip = mtp->ks_handle;
 258         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 259         if (size > 0) {
 260                 mtsp->mts_memalloced += size;
 261                 mtsp->mts_numallocs++;
 262         }
 263         if (zindx != -1)
 264                 mtsp->mts_size |= 1 << zindx;
 265
 266 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 267         if (dtrace_malloc_probe != NULL) {
 268                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_MALLOC];
 269                 if (probe_id != 0)
 270                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 271                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 272                             (uintptr_t) mtsp, size, zindx);
 273         }
 274 #endif
 275
 276         critical_exit();
 277 }
 278
 279 void
 280 malloc_type_allocated(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 281 {
 282
 283         if (size > 0)
 284                 malloc_type_zone_allocated(mtp, size, -1);
 285 }
 286
 287 /*
 288  * A free operation has occurred -- update malloc type statistics for the
 289  * amount of the bucket size.  Occurs within a critical section so that the
 290  * thread isn't preempted and doesn't migrate while updating per-CPU
 291  * statistics.
 292  */
 293 void
 294 malloc_type_freed(struct malloc_type *mtp, unsigned long size)
 295 {
 296         struct malloc_type_internal *mtip;
 297         struct malloc_type_stats *mtsp;
 298
 299         critical_enter();
 300         mtip = mtp->ks_handle;
 301         mtsp = &mtip->mti_stats[curcpu];
 302         mtsp->mts_memfreed += size;
 303         mtsp->mts_numfrees++;
 304
 305 #ifdef KDTRACE_HOOKS
 306         if (dtrace_malloc_probe != NULL) {
 307                 uint32_t probe_id = mtip->mti_probes[DTMALLOC_PROBE_FREE];
 308                 if (probe_id != 0)
 309                         (dtrace_malloc_probe)(probe_id,
 310                             (uintptr_t) mtp, (uintptr_t) mtip,
 311                             (uintptr_t) mtsp, size, 0);
 312         }
 313 #endif
 314
 315         critical_exit();
 316 }
 317
 318 /*
 319  *      malloc:
 320  *
 321  *      Allocate a block of memory.
 322  *
 323  *      If M_NOWAIT is set, this routine will not block and return NULL if
 324  *      the allocation fails.
 325  */
 326 void *
 327 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 328 {
 329         int indx;
 330         caddr_t va;
 331         uma_zone_t zone;
 332 #if defined(DIAGNOSTIC) || defined(DEBUG_REDZONE)
 333         unsigned long osize = size;
 334 #endif
 335
 336 #ifdef INVARIANTS
 337         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("malloc: bad malloc type magic"));
 338         /*
 339          * Check that exactly one of M_WAITOK or M_NOWAIT is specified.
 340          */
 341         indx = flags & (M_WAITOK | M_NOWAIT);
 342         if (indx != M_NOWAIT && indx != M_WAITOK) {
 343                 static  struct timeval lasterr;
 344                 static  int curerr, once;
 345                 if (once == 0 && ppsratecheck(&lasterr, &curerr, 1)) {
 346                         printf("Bad malloc flags: %x\n", indx);
 347                         kdb_backtrace();
 348                         flags |= M_WAITOK;
 349                         once++;
 350                 }
 351         }
 352 #endif
 353 #ifdef MALLOC_MAKE_FAILURES
 354         if ((flags & M_NOWAIT) && (malloc_failure_rate != 0)) {
 355                 atomic_add_int(&malloc_nowait_count, 1);
 356                 if ((malloc_nowait_count % malloc_failure_rate) == 0) {
 357                         atomic_add_int(&malloc_failure_count, 1);
 358                         t_malloc_fail = time_uptime;
 359                         return (NULL);
 360                 }
 361         }
 362 #endif
 363         if (flags & M_WAITOK)
 364                 KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0,
 365                    ("malloc(M_WAITOK) in interrupt context"));
 366
 367 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 368         if (memguard_cmp(mtp))
 369                 return memguard_alloc(size, flags);
 370 #endif
 371
 372 #ifdef DEBUG_REDZONE
 373         size = redzone_size_ntor(size);
 374 #endif
 375
 376         if (size <= KMEM_ZMAX) {
 377                 if (size & KMEM_ZMASK)
 378                         size = (size & ~KMEM_ZMASK) + KMEM_ZBASE;
 379                 indx = kmemsize[size >> KMEM_ZSHIFT];
 380                 zone = kmemzones[indx].kz_zone;
 381 #ifdef MALLOC_PROFILE
 382                 krequests[size >> KMEM_ZSHIFT]++;
 383 #endif
 384                 va = uma_zalloc(zone, flags);
 385                 if (va != NULL)
 386                         size = zone->uz_size;
 387                 malloc_type_zone_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size, indx);
 388         } else {
 389                 size = roundup(size, PAGE_SIZE);
 390                 zone = NULL;
 391                 va = uma_large_malloc(size, flags);
 392                 malloc_type_allocated(mtp, va == NULL ? 0 : size);
 393         }
 394         if (flags & M_WAITOK)
 395                 KASSERT(va != NULL, ("malloc(M_WAITOK) returned NULL"));
 396         else if (va == NULL)
 397                 t_malloc_fail = time_uptime;
 398 #ifdef DIAGNOSTIC
 399         if (va != NULL && !(flags & M_ZERO)) {
 400                 memset(va, 0x70, osize);
 401         }
 402 #endif
 403 #ifdef DEBUG_REDZONE
 404         if (va != NULL)
 405                 va = redzone_setup(va, osize);
 406 #endif
 407         return ((void *) va);
 408 }
 409
 410 /*
 411  *      free:
 412  *
 413  *      Free a block of memory allocated by malloc.
 414  *
 415  *      This routine may not block.
 416  */
 417 void
 418 free(void *addr, struct malloc_type *mtp)
 419 {
 420         uma_slab_t slab;
 421         u_long size;
 422
 423         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC, ("free: bad malloc type magic"));
 424
 425         /* free(NULL, ...) does nothing */
 426         if (addr == NULL)
 427                 return;
 428
 429 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 430         if (memguard_cmp(mtp)) {
 431                 memguard_free(addr);
 432                 return;
 433         }
 434 #endif
 435
 436 #ifdef DEBUG_REDZONE
 437         redzone_check(addr);
 438         addr = redzone_addr_ntor(addr);
 439 #endif
 440
 441         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & (~UMA_SLAB_MASK));
 442
 443         if (slab == NULL)
 444                 panic("free: address %p(%p) has not been allocated.\n",
 445                     addr, (void *)((u_long)addr & (~UMA_SLAB_MASK)));
 446
 447
 448         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC)) {
 449 #ifdef INVARIANTS
 450                 struct malloc_type **mtpp = addr;
 451 #endif
 452                 size = slab->us_keg->uk_size;
 453 #ifdef INVARIANTS
 454                 /*
 455                  * Cache a pointer to the malloc_type that most recently freed
 456                  * this memory here.  This way we know who is most likely to
 457                  * have stepped on it later.
 458                  *
 459                  * This code assumes that size is a multiple of 8 bytes for
 460                  * 64 bit machines
 461                  */
 462                 mtpp = (struct malloc_type **)
 463                     ((unsigned long)mtpp & ~UMA_ALIGN_PTR);
 464                 mtpp += (size - sizeof(struct malloc_type *)) /
 465                     sizeof(struct malloc_type *);
 466                 *mtpp = mtp;
 467 #endif
 468                 uma_zfree_arg(LIST_FIRST(&slab->us_keg->uk_zones), addr, slab);
 469         } else {
 470                 size = slab->us_size;
 471                 uma_large_free(slab);
 472         }
 473         malloc_type_freed(mtp, size);
 474 }
 475
 476 /*
 477  *      realloc: change the size of a memory block
 478  */
 479 void *
 480 realloc(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 481 {
 482         uma_slab_t slab;
 483         unsigned long alloc;
 484         void *newaddr;
 485
 486         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
 487             ("realloc: bad malloc type magic"));
 488
 489         /* realloc(NULL, ...) is equivalent to malloc(...) */
 490         if (addr == NULL)
 491                 return (malloc(size, mtp, flags));
 492
 493         /*
 494          * XXX: Should report free of old memory and alloc of new memory to
 495          * per-CPU stats.
 496          */
 497
 498 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 499 if (memguard_cmp(mtp)) {
 500         slab = NULL;
 501         alloc = size;
 502 } else {
 503 #endif
 504
 505 #ifdef DEBUG_REDZONE
 506         slab = NULL;
 507         alloc = redzone_get_size(addr);
 508 #else
 509         slab = vtoslab((vm_offset_t)addr & ~(UMA_SLAB_MASK));
 510
 511         /* Sanity check */
 512         KASSERT(slab != NULL,
 513             ("realloc: address %p out of range", (void *)addr));
 514
 515         /* Get the size of the original block */
 516         if (!(slab->us_flags & UMA_SLAB_MALLOC))
 517                 alloc = slab->us_keg->uk_size;
 518         else
 519                 alloc = slab->us_size;
 520
 521         /* Reuse the original block if appropriate */
 522         if (size <= alloc
 523             && (size > (alloc >> REALLOC_FRACTION) || alloc == MINALLOCSIZE))
 524                 return (addr);
 525 #endif /* !DEBUG_REDZONE */
 526
 527 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 528 }
 529 #endif
 530
 531         /* Allocate a new, bigger (or smaller) block */
 532         if ((newaddr = malloc(size, mtp, flags)) == NULL)
 533                 return (NULL);
 534
 535         /* Copy over original contents */
 536         bcopy(addr, newaddr, min(size, alloc));
 537         free(addr, mtp);
 538         return (newaddr);
 539 }
 540
 541 /*
 542  *      reallocf: same as realloc() but free memory on failure.
 543  */
 544 void *
 545 reallocf(void *addr, unsigned long size, struct malloc_type *mtp, int flags)
 546 {
 547         void *mem;
 548
 549         if ((mem = realloc(addr, size, mtp, flags)) == NULL)
 550                 free(addr, mtp);
 551         return (mem);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Initialize the kernel memory allocator
 556  */
 557 /* ARGSUSED*/
 558 static void
 559 kmeminit(void *dummy)
 560 {
 561         u_int8_t indx;
 562         u_long mem_size;
 563         int i;
 564
 565         mtx_init(&malloc_mtx, "malloc", NULL, MTX_DEF);
 566
 567         /*
 568          * Try to auto-tune the kernel memory size, so that it is
 569          * more applicable for a wider range of machine sizes.
 570          * On an X86, a VM_KMEM_SIZE_SCALE value of 4 is good, while
 571          * a VM_KMEM_SIZE of 12MB is a fair compromise.  The
 572          * VM_KMEM_SIZE_MAX is dependent on the maximum KVA space
 573          * available, and on an X86 with a total KVA space of 256MB,
 574          * try to keep VM_KMEM_SIZE_MAX at 80MB or below.
 575          *
 576          * Note that the kmem_map is also used by the zone allocator,
 577          * so make sure that there is enough space.
 578          */
 579         vm_kmem_size = VM_KMEM_SIZE + nmbclusters * PAGE_SIZE;
 580         mem_size = cnt.v_page_count;
 581
 582 #if defined(VM_KMEM_SIZE_SCALE)
 583         vm_kmem_size_scale = VM_KMEM_SIZE_SCALE;
 584 #endif
 585         TUNABLE_INT_FETCH("vm.kmem_size_scale", &vm_kmem_size_scale);
 586         if (vm_kmem_size_scale > 0 &&
 587             (mem_size / vm_kmem_size_scale) > (vm_kmem_size / PAGE_SIZE))
 588                 vm_kmem_size = (mem_size / vm_kmem_size_scale) * PAGE_SIZE;
 589
 590 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MIN)
 591         vm_kmem_size_min = VM_KMEM_SIZE_MIN;
 592 #endif
 593         TUNABLE_ULONG_FETCH("vm.kmem_size_min", &vm_kmem_size_min);
 594         if (vm_kmem_size_min > 0 && vm_kmem_size < vm_kmem_size_min) {
 595                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_min;
 596         }
 597
 598 #if defined(VM_KMEM_SIZE_MAX)
 599         vm_kmem_size_max = VM_KMEM_SIZE_MAX;
 600 #endif
 601         TUNABLE_ULONG_FETCH("vm.kmem_size_max", &vm_kmem_size_max);
 602         if (vm_kmem_size_max > 0 && vm_kmem_size >= vm_kmem_size_max)
 603                 vm_kmem_size = vm_kmem_size_max;
 604
 605         /* Allow final override from the kernel environment */
 606         TUNABLE_ULONG_FETCH("vm.kmem_size", &vm_kmem_size);
 607
 608         /*
 609          * Limit kmem virtual size to twice the physical memory.
 610          * This allows for kmem map sparseness, but limits the size
 611          * to something sane. Be careful to not overflow the 32bit
 612          * ints while doing the check.
 613          */
 614         if (((vm_kmem_size / 2) / PAGE_SIZE) > cnt.v_page_count)
 615                 vm_kmem_size = 2 * cnt.v_page_count * PAGE_SIZE;
 616
 617         /*
 618          * Tune settings based on the kmem map's size at this time.
 619          */
 620         init_param3(vm_kmem_size / PAGE_SIZE);
 621
 622         kmem_map = kmem_suballoc(kernel_map, &kmembase, &kmemlimit,
 623             vm_kmem_size, TRUE);
 624         kmem_map->system_map = 1;
 625
 626 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 627         /*
 628          * Initialize MemGuard if support compiled in.  MemGuard is a
 629          * replacement allocator used for detecting tamper-after-free
 630          * scenarios as they occur.  It is only used for debugging.
 631          */
 632         vm_memguard_divisor = 10;
 633         TUNABLE_INT_FETCH("vm.memguard.divisor", &vm_memguard_divisor);
 634
 635         /* Pick a conservative value if provided value sucks. */
 636         if ((vm_memguard_divisor <= 0) ||
 637             ((vm_kmem_size / vm_memguard_divisor) == 0))
 638                 vm_memguard_divisor = 10;
 639         memguard_init(kmem_map, vm_kmem_size / vm_memguard_divisor);
 640 #endif
 641
 642         uma_startup2();
 643
 644         mt_zone = uma_zcreate("mt_zone", sizeof(struct malloc_type_internal),
 645 #ifdef INVARIANTS
 646             mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 647 #else
 648             NULL, NULL, NULL, NULL,
 649 #endif
 650             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 651         for (i = 0, indx = 0; kmemzones[indx].kz_size != 0; indx++) {
 652                 int size = kmemzones[indx].kz_size;
 653                 char *name = kmemzones[indx].kz_name;
 654
 655                 kmemzones[indx].kz_zone = uma_zcreate(name, size,
 656 #ifdef INVARIANTS
 657                     mtrash_ctor, mtrash_dtor, mtrash_init, mtrash_fini,
 658 #else
 659                     NULL, NULL, NULL, NULL,
 660 #endif
 661                     UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_MALLOC);
 662
 663                 for (;i <= size; i+= KMEM_ZBASE)
 664                         kmemsize[i >> KMEM_ZSHIFT] = indx;
 665
 666         }
 667 }
 668
 669 void
 670 malloc_init(void *data)
 671 {
 672         struct malloc_type_internal *mtip;
 673         struct malloc_type *mtp;
 674
 675         KASSERT(cnt.v_page_count != 0, ("malloc_register before vm_init"));
 676
 677         mtp = data;
 678         if (mtp->ks_magic != M_MAGIC)
 679                 panic("malloc_init: bad malloc type magic");
 680
 681         mtip = uma_zalloc(mt_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
 682         mtp->ks_handle = mtip;
 683
 684         mtx_lock(&malloc_mtx);
 685         mtp->ks_next = kmemstatistics;
 686         kmemstatistics = mtp;
 687         kmemcount++;
 688         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 689 }
 690
 691 void
 692 malloc_uninit(void *data)
 693 {
 694         struct malloc_type_internal *mtip;
 695         struct malloc_type_stats *mtsp;
 696         struct malloc_type *mtp, *temp;
 697         uma_slab_t slab;
 698         long temp_allocs, temp_bytes;
 699         int i;
 700
 701         mtp = data;
 702         KASSERT(mtp->ks_magic == M_MAGIC,
 703             ("malloc_uninit: bad malloc type magic"));
 704         KASSERT(mtp->ks_handle != NULL, ("malloc_deregister: cookie NULL"));
 705
 706         mtx_lock(&malloc_mtx);
 707         mtip = mtp->ks_handle;
 708         mtp->ks_handle = NULL;
 709         if (mtp != kmemstatistics) {
 710                 for (temp = kmemstatistics; temp != NULL;
 711                     temp = temp->ks_next) {
 712                         if (temp->ks_next == mtp) {
 713                                 temp->ks_next = mtp->ks_next;
 714                                 break;
 715                         }
 716                 }
 717                 KASSERT(temp,
 718                     ("malloc_uninit: type '%s' not found", mtp->ks_shortdesc));
 719         } else
 720                 kmemstatistics = mtp->ks_next;
 721         kmemcount--;
 722         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 723
 724         /*
 725          * Look for memory leaks.
 726          */
 727         temp_allocs = temp_bytes = 0;
 728         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 729                 mtsp = &mtip->mti_stats[i];
 730                 temp_allocs += mtsp->mts_numallocs;
 731                 temp_allocs -= mtsp->mts_numfrees;
 732                 temp_bytes += mtsp->mts_memalloced;
 733                 temp_bytes -= mtsp->mts_memfreed;
 734         }
 735         if (temp_allocs > 0 || temp_bytes > 0) {
 736                 printf("Warning: memory type %s leaked memory on destroy "
 737                     "(%ld allocations, %ld bytes leaked).\n", mtp->ks_shortdesc,
 738                     temp_allocs, temp_bytes);
 739         }
 740
 741         slab = vtoslab((vm_offset_t) mtip & (~UMA_SLAB_MASK));
 742         uma_zfree_arg(mt_zone, mtip, slab);
 743 }
 744
 745 struct malloc_type *
 746 malloc_desc2type(const char *desc)
 747 {
 748         struct malloc_type *mtp;
 749
 750         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 751         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 752                 if (strcmp(mtp->ks_shortdesc, desc) == 0)
 753                         return (mtp);
 754         }
 755         return (NULL);
 756 }
 757
 758 static int
 759 sysctl_kern_malloc_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 760 {
 761         struct malloc_type_stream_header mtsh;
 762         struct malloc_type_internal *mtip;
 763         struct malloc_type_header mth;
 764         struct malloc_type *mtp;
 765         int buflen, count, error, i;
 766         struct sbuf sbuf;
 767         char *buffer;
 768
 769         mtx_lock(&malloc_mtx);
 770 restart:
 771         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 772         count = kmemcount;
 773         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 774         buflen = sizeof(mtsh) + count * (sizeof(mth) +
 775             sizeof(struct malloc_type_stats) * MAXCPU) + 1;
 776         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
 777         mtx_lock(&malloc_mtx);
 778         if (count < kmemcount) {
 779                 free(buffer, M_TEMP);
 780                 goto restart;
 781         }
 782
 783         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
 784
 785         /*
 786          * Insert stream header.
 787          */
 788         bzero(&mtsh, sizeof(mtsh));
 789         mtsh.mtsh_version = MALLOC_TYPE_STREAM_VERSION;
 790         mtsh.mtsh_maxcpus = MAXCPU;
 791         mtsh.mtsh_count = kmemcount;
 792         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtsh, sizeof(mtsh)) < 0) {
 793                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 794                 error = ENOMEM;
 795                 goto out;
 796         }
 797
 798         /*
 799          * Insert alternating sequence of type headers and type statistics.
 800          */
 801         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 802                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 803
 804                 /*
 805                  * Insert type header.
 806                  */
 807                 bzero(&mth, sizeof(mth));
 808                 strlcpy(mth.mth_name, mtp->ks_shortdesc, MALLOC_MAX_NAME);
 809                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &mth, sizeof(mth)) < 0) {
 810                         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 811                         error = ENOMEM;
 812                         goto out;
 813                 }
 814
 815                 /*
 816                  * Insert type statistics for each CPU.
 817                  */
 818                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 819                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &mtip->mti_stats[i],
 820                             sizeof(mtip->mti_stats[i])) < 0) {
 821                                 mtx_unlock(&malloc_mtx);
 822                                 error = ENOMEM;
 823                                 goto out;
 824                         }
 825                 }
 826         }
 827         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 828         sbuf_finish(&sbuf);
 829         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 830 out:
 831         sbuf_delete(&sbuf);
 832         free(buffer, M_TEMP);
 833         return (error);
 834 }
 835
 836 SYSCTL_PROC(_kern, OID_AUTO, malloc_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
 837     0, 0, sysctl_kern_malloc_stats, "s,malloc_type_ustats",
 838     "Return malloc types");
 839
 840 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, malloc_count, CTLFLAG_RD, &kmemcount, 0,
 841     "Count of kernel malloc types");
 842
 843 void
 844 malloc_type_list(malloc_type_list_func_t *func, void *arg)
 845 {
 846         struct malloc_type *mtp, **bufmtp;
 847         int count, i;
 848         size_t buflen;
 849
 850         mtx_lock(&malloc_mtx);
 851 restart:
 852         mtx_assert(&malloc_mtx, MA_OWNED);
 853         count = kmemcount;
 854         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 855
 856         buflen = sizeof(struct malloc_type *) * count;
 857         bufmtp = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
 858
 859         mtx_lock(&malloc_mtx);
 860
 861         if (count < kmemcount) {
 862                 free(bufmtp, M_TEMP);
 863                 goto restart;
 864         }
 865
 866         for (mtp = kmemstatistics, i = 0; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next, i++)
 867                 bufmtp[i] = mtp;
 868
 869         mtx_unlock(&malloc_mtx);
 870
 871         for (i = 0; i < count; i++)
 872                 (func)(bufmtp[i], arg);
 873
 874         free(bufmtp, M_TEMP);
 875 }
 876
 877 #ifdef DDB
 878 DB_SHOW_COMMAND(malloc, db_show_malloc)
 879 {
 880         struct malloc_type_internal *mtip;
 881         struct malloc_type *mtp;
 882         u_int64_t allocs, frees;
 883         u_int64_t alloced, freed;
 884         int i;
 885
 886         db_printf("%18s %12s  %12s %12s\n", "Type", "InUse", "MemUse",
 887             "Requests");
 888         for (mtp = kmemstatistics; mtp != NULL; mtp = mtp->ks_next) {
 889                 mtip = (struct malloc_type_internal *)mtp->ks_handle;
 890                 allocs = 0;
 891                 frees = 0;
 892                 alloced = 0;
 893                 freed = 0;
 894                 for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 895                         allocs += mtip->mti_stats[i].mts_numallocs;
 896                         frees += mtip->mti_stats[i].mts_numfrees;
 897                         alloced += mtip->mti_stats[i].mts_memalloced;
 898                         freed += mtip->mti_stats[i].mts_memfreed;
 899                 }
 900                 db_printf("%18s %12ju %12juK %12ju\n",
 901                     mtp->ks_shortdesc, allocs - frees,
 902                     (alloced - freed + 1023) / 1024, allocs);
 903         }
 904 }
 905 #endif
 906
 907 #ifdef MALLOC_PROFILE
 908
 909 static int
 910 sysctl_kern_mprof(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 911 {
 912         int linesize = 64;
 913         struct sbuf sbuf;
 914         uint64_t count;
 915         uint64_t waste;
 916         uint64_t mem;
 917         int bufsize;
 918         int error;
 919         char *buf;
 920         int rsize;
 921         int size;
 922         int i;
 923
 924         bufsize = linesize * (KMEM_ZSIZE + 1);
 925         bufsize += 128;         /* For the stats line */
 926         bufsize += 128;         /* For the banner line */
 927         waste = 0;
 928         mem = 0;
 929
 930         buf = malloc(bufsize, M_TEMP, M_WAITOK|M_ZERO);
 931         sbuf_new(&sbuf, buf, bufsize, SBUF_FIXEDLEN);
 932         sbuf_printf(&sbuf,
 933             "\n  Size                    Requests  Real Size\n");
 934         for (i = 0; i < KMEM_ZSIZE; i++) {
 935                 size = i << KMEM_ZSHIFT;
 936                 rsize = kmemzones[kmemsize[i]].kz_size;
 937                 count = (long long unsigned)krequests[i];
 938
 939                 sbuf_printf(&sbuf, "%6d%28llu%11d\n", size,
 940                     (unsigned long long)count, rsize);
 941
 942                 if ((rsize * count) > (size * count))
 943                         waste += (rsize * count) - (size * count);
 944                 mem += (rsize * count);
 945         }
 946         sbuf_printf(&sbuf,
 947             "\nTotal memory used:\t%30llu\nTotal Memory wasted:\t%30llu\n",
 948             (unsigned long long)mem, (unsigned long long)waste);
 949         sbuf_finish(&sbuf);
 950
 951         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
 952
 953         sbuf_delete(&sbuf);
 954         free(buf, M_TEMP);
 955         return (error);
 956 }
 957
 958 SYSCTL_OID(_kern, OID_AUTO, mprof, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD,
 959     NULL, 0, sysctl_kern_mprof, "A", "Malloc Profiling");
 960 #endif /* MALLOC_PROFILE */