Apply FreeBSD Security Advisory FreeBSD-SA-03:14.arp. Fix DOS crash due
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_slaballoc.c
1 /*
2  * KERN_SLABALLOC.C     - Kernel SLAB memory allocator
3  *
4  * Copyright (c) 2003 Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
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  *
16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
26  * SUCH DAMAGE.
27  *
28  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_slaballoc.c,v 1.4 2003/09/22 21:45:44 dillon Exp $
29  *
30  * This module implements a slab allocator drop-in replacement for the
31  * kernel malloc().
32  *
33  * A slab allocator reserves a ZONE for each chunk size, then lays the
34  * chunks out in an array within the zone.  Allocation and deallocation
35  * is nearly instantanious, and fragmentation/overhead losses are limited
36  * to a fixed worst-case amount.
37  *
38  * The downside of this slab implementation is in the chunk size
39  * multiplied by the number of zones.  ~80 zones * 128K = 10MB of VM per cpu.
40  * In a kernel implementation all this memory will be physical so
41  * the zone size is adjusted downward on machines with less physical
42  * memory.  The upside is that overhead is bounded... this is the *worst*
43  * case overhead.
44  *
45  * Slab management is done on a per-cpu basis and no locking or mutexes
46  * are required, only a critical section.  When one cpu frees memory
47  * belonging to another cpu's slab manager an asynchronous IPI message
48  * will be queued to execute the operation.   In addition, both the
49  * high level slab allocator and the low level zone allocator optimize
50  * M_ZERO requests, and the slab allocator does not have to pre initialize
51  * the linked list of chunks.
52  *
53  * XXX Balancing is needed between cpus.  Balance will be handled through
54  * asynchronous IPIs primarily by reassigning the z_Cpu ownership of chunks.
55  *
56  * XXX If we have to allocate a new zone and M_USE_RESERVE is set, use of
57  * the new zone should be restricted to M_USE_RESERVE requests only.
58  *
59  *      Alloc Size      Chunking        Number of zones
60  *      0-127           8               16
61  *      128-255         16              8
62  *      256-511         32              8
63  *      512-1023        64              8
64  *      1024-2047       128             8
65  *      2048-4095       256             8
66  *      4096-8191       512             8
67  *      8192-16383      1024            8
68  *      16384-32767     2048            8
69  *      (if PAGE_SIZE is 4K the maximum zone allocation is 16383)
70  *
71  *      Allocations >= ZALLOC_ZONE_LIMIT go directly to kmem.
72  *
73  *                      API REQUIREMENTS AND SIDE EFFECTS
74  *
75  *    To operate as a drop-in replacement to the FreeBSD-4.x malloc() we
76  *    have remained compatible with the following API requirements:
77  *
78  *    + small power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (kern_tty)
79  *    + all power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (twe)
80  *    + malloc(0) is allowed and returns non-NULL (ahc driver)
81  *    + ability to allocate arbitrarily large chunks of memory
82  */
83
84 #include "opt_vm.h"
85
86 #if defined(USE_SLAB_ALLOCATOR)
87
88 #if !defined(NO_KMEM_MAP)
89 #error "NO_KMEM_MAP must be defined when USE_SLAB_ALLOCATOR is defined"
90 #endif
91
92 #include <sys/param.h>
93 #include <sys/systm.h>
94 #include <sys/kernel.h>
95 #include <sys/slaballoc.h>
96 #include <sys/mbuf.h>
97 #include <sys/vmmeter.h>
98 #include <sys/lock.h>
99 #include <sys/thread.h>
100 #include <sys/globaldata.h>
101
102 #include <vm/vm.h>
103 #include <vm/vm_param.h>
104 #include <vm/vm_kern.h>
105 #include <vm/vm_extern.h>
106 #include <vm/vm_object.h>
107 #include <vm/pmap.h>
108 #include <vm/vm_map.h>
109 #include <vm/vm_page.h>
110 #include <vm/vm_pageout.h>
111
112 #include <machine/cpu.h>
113
114 #include <sys/thread2.h>
115
116 #define arysize(ary)    (sizeof(ary)/sizeof((ary)[0]))
117
118 /*
119  * Fixed globals (not per-cpu)
120  */
121 static int ZoneSize;
122 static int ZonePageCount;
123 static int ZonePageLimit;
124 static int ZoneMask;
125 static struct malloc_type *kmemstatistics;
126 static struct kmemusage *kmemusage;
127 static int32_t weirdary[16];
128
129 static void *kmem_slab_alloc(vm_size_t bytes, vm_offset_t align, int flags);
130 static void kmem_slab_free(void *ptr, vm_size_t bytes);
131
132 /*
133  * Misc constants.  Note that allocations that are exact multiples of 
134  * PAGE_SIZE, or exceed the zone limit, fall through to the kmem module.
135  * IN_SAME_PAGE_MASK is used to sanity-check the per-page free lists.
136  */
137 #define MIN_CHUNK_SIZE          8               /* in bytes */
138 #define MIN_CHUNK_MASK          (MIN_CHUNK_SIZE - 1)
139 #define ZONE_RELS_THRESH        2               /* threshold number of zones */
140 #define IN_SAME_PAGE_MASK       (~(intptr_t)PAGE_MASK | MIN_CHUNK_MASK)
141
142 /*
143  * The WEIRD_ADDR is used as known text to copy into free objects to
144  * try to create deterministic failure cases if the data is accessed after
145  * free.
146  */    
147 #define WEIRD_ADDR      0xdeadc0de
148 #define MAX_COPY        sizeof(weirdary)
149 #define ZERO_LENGTH_PTR ((void *)-8)
150
151 /*
152  * Misc global malloc buckets
153  */
154
155 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
156 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
157 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
158  
159 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
160 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
161
162 /*
163  * Initialize the slab memory allocator.  We have to choose a zone size based
164  * on available physical memory.  We choose a zone side which is approximately
165  * 1/1024th of our memory, so if we have 128MB of ram we have a zone size of
166  * 128K.  The zone size is limited to the bounds set in slaballoc.h
167  * (typically 32K min, 128K max). 
168  */
169 static void kmeminit(void *dummy);
170
171 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL)
172
173 static void
174 kmeminit(void *dummy)
175 {
176     vm_poff_t limsize;
177     int usesize;
178     int i;
179     vm_pindex_t npg;
180
181     limsize = (vm_poff_t)vmstats.v_page_count * PAGE_SIZE;
182     if (limsize > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
183         limsize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
184
185     usesize = (int)(limsize / 1024);    /* convert to KB */
186
187     ZoneSize = ZALLOC_MIN_ZONE_SIZE;
188     while (ZoneSize < ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE && (ZoneSize << 1) < usesize)
189         ZoneSize <<= 1;
190     ZoneMask = ZoneSize - 1;
191     ZonePageLimit = PAGE_SIZE * 4;
192     ZonePageCount = ZoneSize / PAGE_SIZE;
193
194     npg = (VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) / PAGE_SIZE;
195     kmemusage = kmem_slab_alloc(npg * sizeof(struct kmemusage), PAGE_SIZE, M_ZERO);
196
197     for (i = 0; i < arysize(weirdary); ++i)
198         weirdary[i] = WEIRD_ADDR;
199
200     if (bootverbose)
201         printf("Slab ZoneSize set to %dKB\n", ZoneSize / 1024);
202 }
203
204 /*
205  * Initialize a malloc type tracking structure.  NOTE! counters and such
206  * need to be made per-cpu (maybe with a MAXCPU array).
207  */
208 void
209 malloc_init(void *data)
210 {
211     struct malloc_type *type = data;
212     vm_poff_t limsize;
213
214     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
215         panic("malloc type lacks magic");
216                                            
217     if (type->ks_limit != 0)
218         return;
219
220     if (vmstats.v_page_count == 0)
221         panic("malloc_init not allowed before vm init");
222
223     limsize = (vm_poff_t)vmstats.v_page_count * PAGE_SIZE;
224     if (limsize > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
225         limsize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
226     type->ks_limit = limsize / 10;
227
228     type->ks_next = kmemstatistics;
229     kmemstatistics = type;
230 }
231
232 void
233 malloc_uninit(void *data)
234 {
235     struct malloc_type *type = data;
236     struct malloc_type *t;
237
238     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
239         panic("malloc type lacks magic");
240
241     if (vmstats.v_page_count == 0)
242         panic("malloc_uninit not allowed before vm init");
243
244     if (type->ks_limit == 0)
245         panic("malloc_uninit on uninitialized type");
246
247 #ifdef INVARIANTS
248     if (type->ks_memuse != 0) {
249         printf("malloc_uninit: %ld bytes of '%s' still allocated\n",
250                 type->ks_memuse, type->ks_shortdesc);
251     }
252 #endif
253     if (type == kmemstatistics) {
254         kmemstatistics = type->ks_next;
255     } else {
256         for (t = kmemstatistics; t->ks_next != NULL; t = t->ks_next) {
257             if (t->ks_next == type) {
258                 t->ks_next = type->ks_next;
259                 break;
260             }
261         }
262     }
263     type->ks_next = NULL;
264     type->ks_limit = 0;
265 }
266
267 /*
268  * Calculate the zone index for the allocation request size and set the
269  * allocation request size to that particular zone's chunk size.
270  */
271 static __inline int
272 zoneindex(unsigned long *bytes)
273 {
274     unsigned int n = (unsigned int)*bytes;      /* unsigned for shift opt */
275     if (n < 128) {
276         *bytes = n = (n + 7) & ~7;
277         return(n / 8 - 1);              /* 8 byte chunks, 16 zones */
278     }
279     if (n < 256) {
280         *bytes = n = (n + 15) & ~15;
281         return(n / 16 + 7);
282     }
283     if (n < 8192) {
284         if (n < 512) {
285             *bytes = n = (n + 31) & ~31;
286             return(n / 32 + 15);
287         }
288         if (n < 1024) {
289             *bytes = n = (n + 63) & ~63;
290             return(n / 64 + 23);
291         } 
292         if (n < 2048) {
293             *bytes = n = (n + 127) & ~127;
294             return(n / 128 + 31);
295         }
296         if (n < 4096) {
297             *bytes = n = (n + 255) & ~255;
298             return(n / 256 + 39);
299         }
300         *bytes = n = (n + 511) & ~511;
301         return(n / 512 + 47);
302     }
303 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 8192
304     if (n < 16384) {
305         *bytes = n = (n + 1023) & ~1023;
306         return(n / 1024 + 55);
307     }
308 #endif
309 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 16384
310     if (n < 32768) {
311         *bytes = n = (n + 2047) & ~2047;
312         return(n / 2048 + 63);
313     }
314 #endif
315     panic("Unexpected byte count %d", n);
316     return(0);
317 }
318
319 /*
320  * malloc()     (SLAB ALLOCATOR)
321  *
322  *      Allocate memory via the slab allocator.  If the request is too large,
323  *      or if it page-aligned beyond a certain size, we fall back to the
324  *      KMEM subsystem.  A SLAB tracking descriptor must be specified, use
325  *      &SlabMisc if you don't care.
326  *
327  *      M_NOWAIT        - return NULL instead of blocking.
328  *      M_ZERO          - zero the returned memory.
329  *      M_USE_RESERVE   - allocate out of the system reserve if necessary
330  */
331 void *
332 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
333 {
334     SLZone *z;
335     SLChunk *chunk;
336     SLGlobalData *slgd;
337     int zi;
338
339     slgd = &mycpu->gd_slab;
340
341     /*
342      * XXX silly to have this in the critical path.
343      */
344     if (type->ks_limit == 0) {
345         crit_enter();
346         if (type->ks_limit == 0)
347             malloc_init(type);
348         crit_exit();
349     }
350     ++type->ks_calls;
351
352     /*
353      * Handle the case where the limit is reached.  Panic if can't return
354      * NULL.  XXX the original malloc code looped, but this tended to
355      * simply deadlock the computer.
356      */
357     while (type->ks_memuse >= type->ks_limit) {
358         if (flags & (M_NOWAIT|M_NULLOK))
359             return(NULL);
360         panic("%s: malloc limit exceeded", type->ks_shortdesc);
361     }
362
363     /*
364      * Handle the degenerate size == 0 case.  Yes, this does happen.
365      * Return a special pointer.  This is to maintain compatibility with
366      * the original malloc implementation.  Certain devices, such as the
367      * adaptec driver, not only allocate 0 bytes, they check for NULL and
368      * also realloc() later on.  Joy.
369      */
370     if (size == 0)
371         return(ZERO_LENGTH_PTR);
372
373     /*
374      * Handle large allocations directly.  There should not be very many of
375      * these so performance is not a big issue.
376      *
377      * Guarentee page alignment for allocations in multiples of PAGE_SIZE
378      */
379     if (size >= ZALLOC_ZONE_LIMIT || (size & PAGE_MASK) == 0) {
380         struct kmemusage *kup;
381
382         size = round_page(size);
383         chunk = kmem_slab_alloc(size, PAGE_SIZE, flags);
384         if (chunk == NULL)
385             return(NULL);
386         flags &= ~M_ZERO;       /* result already zero'd if M_ZERO was set */
387         kup = btokup(chunk);
388         kup->ku_pagecnt = size / PAGE_SIZE;
389         crit_enter();
390         goto done;
391     }
392
393     /*
394      * Attempt to allocate out of an existing zone.  First try the free list,
395      * then allocate out of unallocated space.  If we find a good zone move
396      * it to the head of the list so later allocations find it quickly
397      * (we might have thousands of zones in the list).
398      *
399      * Note: zoneindex() will panic of size is too large.
400      */
401     zi = zoneindex(&size);
402     KKASSERT(zi < NZONES);
403     crit_enter();
404     if ((z = slgd->ZoneAry[zi]) != NULL) {
405         KKASSERT(z->z_NFree > 0);
406
407         /*
408          * Remove us from the ZoneAry[] when we become empty
409          */
410         if (--z->z_NFree == 0) {
411             slgd->ZoneAry[zi] = z->z_Next;
412             z->z_Next = NULL;
413         }
414
415         /*
416          * Locate a chunk in a free page.  This attempts to localize
417          * reallocations into earlier pages without us having to sort
418          * the chunk list.  A chunk may still overlap a page boundary.
419          */
420         while (z->z_FirstFreePg < ZonePageCount) {
421             if ((chunk = z->z_PageAry[z->z_FirstFreePg]) != NULL) {
422 #ifdef DIAGNOSTIC
423                 /*
424                  * Diagnostic: c_Next is not total garbage.
425                  */
426                 KKASSERT(chunk->c_Next == NULL ||
427                         ((intptr_t)chunk->c_Next & IN_SAME_PAGE_MASK) ==
428                         ((intptr_t)chunk & IN_SAME_PAGE_MASK));
429 #endif
430 #ifdef INVARIANTS
431                 if ((uintptr_t)chunk < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
432                         panic("chunk %p FFPG %d/%d", chunk, z->z_FirstFreePg, ZonePageCount);
433                 if (chunk->c_Next && (uintptr_t)chunk->c_Next < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
434                         panic("chunkNEXT %p %p FFPG %d/%d", chunk, chunk->c_Next, z->z_FirstFreePg, ZonePageCount);
435 #endif
436                 z->z_PageAry[z->z_FirstFreePg] = chunk->c_Next;
437                 goto done;
438             }
439             ++z->z_FirstFreePg;
440         }
441
442         /*
443          * No chunks are available but NFree said we had some memory, so
444          * it must be available in the never-before-used-memory area
445          * governed by UIndex.  The consequences are very serious if our zone
446          * got corrupted so we use an explicit panic rather then a KASSERT.
447          */
448         if (z->z_UIndex + 1 != z->z_NMax)
449             z->z_UIndex = z->z_UIndex + 1;
450         else
451             z->z_UIndex = 0;
452         if (z->z_UIndex == z->z_UEndIndex)
453             panic("slaballoc: corrupted zone");
454         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
455         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0)
456             flags &= ~M_ZERO;
457         goto done;
458     }
459
460     /*
461      * If all zones are exhausted we need to allocate a new zone for this
462      * index.  Use M_ZERO to take advantage of pre-zerod pages.  Also see
463      * UAlloc use above in regards to M_ZERO.  Note that when we are reusing
464      * a zone from the FreeZones list UAlloc'd data will not be zero'd, and
465      * we do not pre-zero it because we do not want to mess up the L1 cache.
466      *
467      * At least one subsystem, the tty code (see CROUND) expects power-of-2
468      * allocations to be power-of-2 aligned.  We maintain compatibility by
469      * adjusting the base offset below.
470      */
471     {
472         int off;
473
474         if ((z = slgd->FreeZones) != NULL) {
475             slgd->FreeZones = z->z_Next;
476             --slgd->NFreeZones;
477             bzero(z, sizeof(SLZone));
478             z->z_Flags |= SLZF_UNOTZEROD;
479         } else {
480             z = kmem_slab_alloc(ZoneSize, ZoneSize, flags|M_ZERO);
481             if (z == NULL)
482                 goto fail;
483         }
484
485         /*
486          * Guarentee power-of-2 alignment for power-of-2-sized chunks.
487          * Otherwise just 8-byte align the data.
488          */
489         if ((size | (size - 1)) + 1 == (size << 1))
490             off = (sizeof(SLZone) + size - 1) & ~(size - 1);
491         else
492             off = (sizeof(SLZone) + MIN_CHUNK_MASK) & ~MIN_CHUNK_MASK;
493         z->z_Magic = ZALLOC_SLAB_MAGIC;
494         z->z_ZoneIndex = zi;
495         z->z_NMax = (ZoneSize - off) / size;
496         z->z_NFree = z->z_NMax - 1;
497         z->z_BasePtr = (char *)z + off;
498         z->z_UIndex = z->z_UEndIndex = slgd->JunkIndex % z->z_NMax;
499         z->z_ChunkSize = size;
500         z->z_FirstFreePg = ZonePageCount;
501         z->z_Cpu = mycpu->gd_cpuid;
502         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
503         z->z_Next = slgd->ZoneAry[zi];
504         slgd->ZoneAry[zi] = z;
505         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0)
506             flags &= ~M_ZERO;   /* already zero'd */
507
508         /*
509          * Slide the base index for initial allocations out of the next
510          * zone we create so we do not over-weight the lower part of the
511          * cpu memory caches.
512          */
513         slgd->JunkIndex = (slgd->JunkIndex + ZALLOC_SLAB_SLIDE)
514                                 & (ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE - 1);
515     }
516 done:
517     crit_exit();
518     if (flags & M_ZERO)
519         bzero(chunk, size);
520     ++type->ks_inuse;
521     type->ks_memuse += size;
522     return(chunk);
523 fail:
524     crit_exit();
525     return(NULL);
526 }
527
528 void *
529 realloc(void *ptr, unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
530 {
531     SLZone *z;
532     void *nptr;
533     unsigned long osize;
534
535     if (ptr == NULL || ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
536         return(malloc(size, type, flags));
537     if (size == 0) {
538         free(ptr, type);
539         return(NULL);
540     }
541
542     /*
543      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
544      * size be passed to free() instead of this nonsense.
545      */
546     {
547         struct kmemusage *kup;
548
549         kup = btokup(ptr);
550         if (kup->ku_pagecnt) {
551             osize = kup->ku_pagecnt << PAGE_SHIFT;
552             if (osize == round_page(size))
553                 return(ptr);
554             if ((nptr = malloc(size, type, flags)) == NULL)
555                 return(NULL);
556             bcopy(ptr, nptr, min(size, osize));
557             free(ptr, type);
558             return(nptr);
559         }
560     }
561
562     /*
563      * Get the original allocation's zone.  If the new request winds up
564      * using the same chunk size we do not have to do anything.
565      */
566     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ~(uintptr_t)ZoneMask);
567     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
568
569     zoneindex(&size);
570     if (z->z_ChunkSize == size)
571         return(ptr);
572
573     /*
574      * Allocate memory for the new request size.  Note that zoneindex has
575      * already adjusted the request size to the appropriate chunk size, which
576      * should optimize our bcopy().  Then copy and return the new pointer.
577      */
578     if ((nptr = malloc(size, type, flags)) == NULL)
579         return(NULL);
580     bcopy(ptr, nptr, min(size, z->z_ChunkSize));
581     free(ptr, type);
582     return(nptr);
583 }
584
585 /*
586  * free()       (SLAB ALLOCATOR)
587  *
588  *      Free the specified chunk of memory.  The byte count is not strictly
589  *      required but if DIAGNOSTIC is set we use it as a sanity check.
590  */
591 static
592 void
593 free_remote(void *ptr)
594 {
595     free(ptr, *(struct malloc_type **)ptr);
596 }
597
598 void
599 free(void *ptr, struct malloc_type *type)
600 {
601     SLZone *z;
602     SLChunk *chunk;
603     SLGlobalData *slgd;
604     int pgno;
605
606     slgd = &mycpu->gd_slab;
607
608     /*
609      * Handle special 0-byte allocations
610      */
611     if (ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
612         return;
613
614     /*
615      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
616      * size be passed to free() instead of this nonsense.
617      */
618     {
619         struct kmemusage *kup;
620         unsigned long size;
621
622         kup = btokup(ptr);
623         if (kup->ku_pagecnt) {
624             size = kup->ku_pagecnt << PAGE_SHIFT;
625             kup->ku_pagecnt = 0;
626             --type->ks_inuse;
627             type->ks_memuse -= size;
628 #ifdef INVARIANTS
629             KKASSERT(sizeof(weirdary) <= size);
630             bcopy(weirdary, ptr, sizeof(weirdary));
631 #endif
632             kmem_slab_free(ptr, size);  /* may block */
633             return;
634         }
635     }
636
637     /*
638      * Zone case.  Figure out the zone based on the fact that it is
639      * ZoneSize aligned. 
640      */
641     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ~(uintptr_t)ZoneMask);
642     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
643
644     /*
645      * If we do not own the zone then forward the request to the
646      * cpu that does.  The freeing code does not need the byte count
647      * unless DIAGNOSTIC is set.
648      */
649     if (z->z_Cpu != mycpu->gd_cpuid) {
650         *(struct malloc_type **)ptr = type;
651         lwkt_send_ipiq(z->z_Cpu, free_remote, ptr);
652         return;
653     }
654
655     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
656         panic("free: malloc type lacks magic");
657
658     crit_enter();
659     pgno = ((char *)ptr - (char *)z) >> PAGE_SHIFT;
660     chunk = ptr;
661
662 #ifdef DIAGNOSTIC
663     /*
664      * Diagnostic: attempt to detect a double-free (not perfect).
665      */
666     if (((intptr_t)chunk->c_Next - (intptr_t)z) >> PAGE_SHIFT == pgno) {
667         SLChunk *scan;
668         for (scan = z->z_PageAry[pgno]; scan; scan = scan->c_Next) {
669             if (scan == chunk)
670                 panic("Double free at %p", chunk);
671         }
672     }
673 #endif
674
675     /*
676      * Put weird data into the memory to detect modifications after freeing,
677      * illegal pointer use after freeing (we should fault on the odd address),
678      * and so forth.  XXX needs more work, see the old malloc code.
679      */
680 #ifdef INVARIANTS
681     if (z->z_ChunkSize < sizeof(weirdary))
682         bcopy(weirdary, chunk, z->z_ChunkSize);
683     else
684         bcopy(weirdary, chunk, sizeof(weirdary));
685 #endif
686
687     /*
688      * Add this free non-zero'd chunk to a linked list for reuse, adjust
689      * z_FirstFreePg.
690      */
691 #ifdef INVARIANTS
692     if ((uintptr_t)chunk < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
693         panic("BADFREE %p\n", chunk);
694 #endif
695     chunk->c_Next = z->z_PageAry[pgno];
696     z->z_PageAry[pgno] = chunk;
697 #ifdef INVARIANTS
698     if (chunk->c_Next && (uintptr_t)chunk->c_Next < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
699         panic("BADFREE2");
700 #endif
701     if (z->z_FirstFreePg > pgno)
702         z->z_FirstFreePg = pgno;
703
704     /*
705      * Bump the number of free chunks.  If it becomes non-zero the zone
706      * must be added back onto the appropriate list.
707      */
708     if (z->z_NFree++ == 0) {
709         z->z_Next = slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex];
710         slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] = z;
711     }
712
713     --type->ks_inuse;
714     type->ks_memuse -= z->z_ChunkSize;
715
716     /*
717      * If the zone becomes totally free, and there are other zones we
718      * can allocate from, move this zone to the FreeZones list.  Implement
719      * hysteresis on the FreeZones list to improve performance.
720      *
721      * XXX try not to block on the kernel_map lock.
722      */
723     if (z->z_NFree == z->z_NMax && 
724         (z->z_Next || slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] != z)
725     ) {
726         SLZone **pz;
727
728         for (pz = &slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex]; z != *pz; pz = &(*pz)->z_Next)
729             ;
730         *pz = z->z_Next;
731         z->z_Magic = -1;
732         if (slgd->NFreeZones == ZONE_RELS_THRESH &&
733             lockstatus(&kernel_map->lock, NULL) == 0) {
734             SLZone *oz;
735
736             z->z_Next = slgd->FreeZones->z_Next;
737             oz = slgd->FreeZones;
738             slgd->FreeZones = z;
739             kmem_slab_free(oz, ZoneSize);       /* may block */
740         } else {
741             z->z_Next = slgd->FreeZones;
742             slgd->FreeZones = z;
743             ++slgd->NFreeZones;
744         }
745     }
746     crit_exit();
747 }
748
749 /*
750  * kmem_slab_alloc()
751  *
752  *      Directly allocate and wire kernel memory in PAGE_SIZE chunks with the
753  *      specified alignment.  M_* flags are expected in the flags field.
754  *
755  *      Alignment must be a multiple of PAGE_SIZE.
756  *
757  *      NOTE! XXX For the moment we use vm_map_entry_reserve/release(),
758  *      but when we move zalloc() over to use this function as its backend
759  *      we will have to switch to kreserve/krelease and call reserve(0)
760  *      after the new space is made available.
761  */
762 static void *
763 kmem_slab_alloc(vm_size_t size, vm_offset_t align, int flags)
764 {
765     vm_size_t i;
766     vm_offset_t addr;
767     vm_offset_t offset;
768     int count;
769     vm_map_t map = kernel_map;
770
771     size = round_page(size);
772     addr = vm_map_min(map);
773
774     /*
775      * Reserve properly aligned space from kernel_map
776      */
777     count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
778     crit_enter();
779     vm_map_lock(map);
780     if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, align, &addr)) {
781         vm_map_unlock(map);
782         if ((flags & (M_NOWAIT|M_NULLOK)) == 0)
783             panic("kmem_slab_alloc(): kernel_map ran out of space!");
784         crit_exit();
785         vm_map_entry_release(count);
786         return(NULL);
787     }
788     offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
789     vm_object_reference(kernel_object);
790     vm_map_insert(map, &count, 
791                     kernel_object, offset, addr, addr + size,
792                     VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
793
794     /*
795      * Allocate the pages.  Do not mess with the PG_ZERO flag yet.
796      */
797     for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
798         vm_page_t m;
799         vm_pindex_t idx = OFF_TO_IDX(offset + i);
800         int zero = (flags & M_ZERO) ? VM_ALLOC_ZERO : 0;
801
802         if ((flags & (M_NOWAIT|M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
803             m = vm_page_alloc(kernel_object, idx, VM_ALLOC_INTERRUPT|zero);
804         else
805             m = vm_page_alloc(kernel_object, idx, VM_ALLOC_SYSTEM|zero);
806         if (m == NULL) {
807             if ((flags & M_NOWAIT) == 0) {
808                 vm_map_unlock(map);
809                 vm_wait();
810                 vm_map_lock(map);
811                 i -= PAGE_SIZE; /* retry */
812                 continue;
813             }
814             while (i != 0) {
815                 i -= PAGE_SIZE;
816                 m = vm_page_lookup(kernel_object, OFF_TO_IDX(offset + i));
817                 vm_page_free(m);
818             }
819             vm_map_delete(map, addr, addr + size, &count);
820             vm_map_unlock(map);
821             crit_exit();
822             vm_map_entry_release(count);
823             return(NULL);
824         }
825     }
826
827     /*
828      * Mark the map entry as non-pageable using a routine that allows us to
829      * populate the underlying pages.
830      */
831     vm_map_set_wired_quick(map, addr, size, &count);
832     crit_exit();
833
834     /*
835      * Enter the pages into the pmap and deal with PG_ZERO and M_ZERO.
836      */
837     for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
838         vm_page_t m;
839
840         m = vm_page_lookup(kernel_object, OFF_TO_IDX(offset + i));
841         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
842         vm_page_wire(m);
843         vm_page_wakeup(m);
844         pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, m, VM_PROT_ALL, 1);
845         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0 && (flags & M_ZERO))
846             bzero((char *)addr + i, PAGE_SIZE);
847         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
848         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE | PG_REFERENCED);
849     }
850     vm_map_unlock(map);
851     vm_map_entry_release(count);
852     return((void *)addr);
853 }
854
855 static void
856 kmem_slab_free(void *ptr, vm_size_t size)
857 {
858     crit_enter();
859     vm_map_remove(kernel_map, (vm_offset_t)ptr, (vm_offset_t)ptr + size);
860     crit_exit();
861 }
862
863 #endif