lib/libcaps/slaballoc.c

   1 /*
   2  * SLABALLOC.C  - Userland 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/lib/libcaps/slaballoc.c,v 1.2 2003/12/04 22:06:19 dillon Exp $
  29  *
  30  * This module implements a thread-safe slab allocator for userland.
  31  *
  32  * A slab allocator reserves a ZONE for each chunk size, then lays the
  33  * chunks out in an array within the zone.  Allocation and deallocation
  34  * is nearly instantanious, and fragmentation/overhead losses are limited
  35  * to a fixed worst-case amount.
  36  *
  37  * The downside of this slab implementation is in the chunk size
  38  * multiplied by the number of zones.  ~80 zones * 128K = 10MB of VM per cpu.
  39  * To mitigate this we attempt to select a reasonable zone size based on
  40  * available system memory.  e.g. 32K instead of 128K.  Also since the
  41  * slab allocator is operating out of virtual memory in userland the actual
  42  * physical memory use is not as bad as it might otherwise be.
  43  *
  44  * The upside is that overhead is bounded... waste goes down as use goes up.
  45  *
  46  * Slab management is done on a per-cpu basis and no locking or mutexes
  47  * are required, only a critical section.  When one cpu frees memory
  48  * belonging to another cpu's slab manager an asynchronous IPI message
  49  * will be queued to execute the operation.   In addition, both the
  50  * high level slab allocator and the low level zone allocator optimize
  51  * M_ZERO requests, and the slab allocator does not have to pre initialize
  52  * the linked list of chunks.
  53  *
  54  * XXX Balancing is needed between cpus.  Balance will be handled through
  55  * asynchronous IPIs primarily by reassigning the z_Cpu ownership of chunks.
  56  *
  57  *      Alloc Size      Chunking        Number of zones
  58  *      0-127           8               16
  59  *      128-255         16              8
  60  *      256-511         32              8
  61  *      512-1023        64              8
  62  *      1024-2047       128             8
  63  *      2048-4095       256             8
  64  *      4096-8191       512             8
  65  *      8192-16383      1024            8
  66  *      16384-32767     2048            8
  67  *      (if PAGE_SIZE is 4K the maximum zone allocation is 16383)
  68  *
  69  *      Allocations >= ZoneLimit go directly to kmem.
  70  *
  71  *                      API REQUIREMENTS AND SIDE EFFECTS
  72  *
  73  *    To operate as a drop-in replacement to the FreeBSD-4.x malloc() we
  74  *    have remained compatible with the following API requirements:
  75  *
  76  *    + small power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (kern_tty)
  77  *    + all power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (twe)
  78  *    + malloc(0) is allowed and returns non-NULL (ahc driver)
  79  *    + ability to allocate arbitrarily large chunks of memory
  80  */
  81
  82 #include <string.h>
  83 #include <stdlib.h>
  84 #include <sys/types.h>
  85 #include <sys/mman.h>
  86 #include <sys/stdint.h>
  87 #include <sys/malloc.h>
  88 #include "thread.h"
  89 #include <sys/thread.h>
  90 #include <sys/msgport.h>
  91 #include <sys/errno.h>
  92 #include "globaldata.h"
  93 #include <sys/sysctl.h>
  94 #include <sys/thread2.h>
  95 #include <sys/msgport2.h>
  96
  97 #define arysize(ary)    (sizeof(ary)/sizeof((ary)[0]))
  98 #define slab_min(a,b)   (((a)<(b)) ? (a) : (b))
  99
 100 /*
 101  * Fixed globals (not per-cpu)
 102  */
 103 static int ZoneSize;
 104 static int ZoneLimit;
 105 static int ZonePageCount;
 106 static int ZonePageLimit;
 107 static int ZoneMask;
 108 static struct malloc_type *kmemstatistics;
 109 static int32_t weirdary[16];
 110
 111 /*
 112  * Misc constants.  Note that allocations that are exact multiples of
 113  * PAGE_SIZE, or exceed the zone limit, fall through to the kmem module.
 114  * IN_SAME_PAGE_MASK is used to sanity-check the per-page free lists.
 115  */
 116 #define MIN_CHUNK_SIZE          8               /* in bytes */
 117 #define MIN_CHUNK_MASK          (MIN_CHUNK_SIZE - 1)
 118 #define ZONE_RELS_THRESH        2               /* threshold number of zones */
 119 #define IN_SAME_PAGE_MASK       (~(intptr_t)PAGE_MASK | MIN_CHUNK_MASK)
 120
 121 #define SLOVERSZ_HSIZE          8192
 122 #define SLOVERSZ_HMASK          (SLOVERSZ_HSIZE - 1)
 123
 124 #define SLOVERSZ_HASH(ptr)      ((((uintptr_t)ptr >> PAGE_SHIFT) ^ \
 125                                 ((uintptr_t)ptr >> (PAGE_SHIFT * 2))) & \
 126                                 SLOVERSZ_HMASK)
 127
 128 SLOversized *SLOvHash[SLOVERSZ_HSIZE];
 129
 130 /*
 131  * The WEIRD_ADDR is used as known text to copy into free objects to
 132  * try to create deterministic failure cases if the data is accessed after
 133  * free.
 134  */
 135 #define WEIRD_ADDR      0xdeadc0de
 136 #define MAX_COPY        sizeof(weirdary)
 137 #define ZERO_LENGTH_PTR ((void *)-8)
 138
 139 /*
 140  * Misc global malloc buckets
 141  */
 142 MALLOC_DEFINE(M_OVERSIZED, "overszinfo", "Oversized Info Blocks");
 143
 144 static __inline
 145 SLOversized **
 146 get_oversized(void *ptr)
 147 {
 148     SLOversized **slovpp;
 149     SLOversized *slov;
 150
 151     for (slovpp = &SLOvHash[SLOVERSZ_HASH(ptr)];
 152         (slov = *slovpp) != NULL;
 153         slovpp = &slov->ov_Next
 154     ) {
 155         if (slov->ov_Ptr == ptr)
 156             return(slovpp);
 157     }
 158     return(NULL);
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Initialize the slab memory allocator.  We have to choose a zone size based
 163  * on available physical memory.  We choose a zone side which is approximately
 164  * 1/1024th of our memory, so if we have 128MB of ram we have a zone size of
 165  * 128K.  The zone size is limited to the bounds set in slaballoc.h
 166  * (typically 32K min, 128K max).
 167  */
 168 void
 169 slab_init(void)
 170 {
 171     int i;
 172     int error;
 173     int pagecnt;
 174     int pagecnt_size = sizeof(pagecnt);
 175
 176     error = sysctlbyname("vm.stats.vm.v_page_count",
 177                         &pagecnt, &pagecnt_size, NULL, 0);
 178     if (error == 0) {
 179         vm_poff_t limsize;
 180         int usesize;
 181
 182         limsize = pagecnt * (vm_poff_t)PAGE_SIZE;
 183         usesize = (int)(limsize / 1024);        /* convert to KB */
 184
 185         ZoneSize = ZALLOC_MIN_ZONE_SIZE;
 186         while (ZoneSize < ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE && (ZoneSize << 1) < usesize)
 187             ZoneSize <<= 1;
 188     } else {
 189         ZoneSize = ZALLOC_MIN_ZONE_SIZE;
 190     }
 191     ZoneLimit = ZoneSize / 4;
 192     if (ZoneLimit > ZALLOC_ZONE_LIMIT)
 193         ZoneLimit = ZALLOC_ZONE_LIMIT;
 194     ZoneMask = ZoneSize - 1;
 195     ZonePageLimit = PAGE_SIZE * 4;
 196     ZonePageCount = ZoneSize / PAGE_SIZE;
 197
 198     for (i = 0; i < arysize(weirdary); ++i)
 199         weirdary[i] = WEIRD_ADDR;
 200     slab_malloc_init(M_OVERSIZED);
 201 }
 202
 203 /*
 204  * Initialize a malloc type tracking structure.
 205  */
 206 void
 207 slab_malloc_init(void *data)
 208 {
 209     struct malloc_type *type = data;
 210     vm_poff_t limsize;
 211
 212     /*
 213      * Skip if already initialized
 214      */
 215     if (type->ks_limit != 0)
 216         return;
 217
 218     type->ks_magic = M_MAGIC;
 219     limsize = (vm_poff_t)-1;    /* unlimited */
 220     type->ks_limit = limsize / 10;
 221     type->ks_next = kmemstatistics;
 222     kmemstatistics = type;
 223 }
 224
 225 void
 226 slab_malloc_uninit(void *data)
 227 {
 228     struct malloc_type *type = data;
 229     struct malloc_type *t;
 230 #ifdef INVARIANTS
 231     int i;
 232     long ttl;
 233 #endif
 234
 235     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
 236         panic("malloc type lacks magic");
 237
 238     if (type->ks_limit == 0)
 239         panic("malloc_uninit on uninitialized type");
 240
 241 #ifdef INVARIANTS
 242     /*
 243      * memuse is only correct in aggregation.  Due to memory being allocated
 244      * on one cpu and freed on another individual array entries may be
 245      * negative or positive (canceling each other out).
 246      */
 247     for (i = ttl = 0; i < ncpus; ++i)
 248         ttl += type->ks_memuse[i];
 249     if (ttl) {
 250         printf("malloc_uninit: %ld bytes of '%s' still allocated on cpu %d\n",
 251             ttl, type->ks_shortdesc, i);
 252     }
 253 #endif
 254     if (type == kmemstatistics) {
 255         kmemstatistics = type->ks_next;
 256     } else {
 257         for (t = kmemstatistics; t->ks_next != NULL; t = t->ks_next) {
 258             if (t->ks_next == type) {
 259                 t->ks_next = type->ks_next;
 260                 break;
 261             }
 262         }
 263     }
 264     type->ks_next = NULL;
 265     type->ks_limit = 0;
 266 }
 267
 268 /*
 269  * Calculate the zone index for the allocation request size and set the
 270  * allocation request size to that particular zone's chunk size.
 271  */
 272 static __inline int
 273 zoneindex(unsigned long *bytes)
 274 {
 275     unsigned int n = (unsigned int)*bytes;      /* unsigned for shift opt */
 276     if (n < 128) {
 277         *bytes = n = (n + 7) & ~7;
 278         return(n / 8 - 1);              /* 8 byte chunks, 16 zones */
 279     }
 280     if (n < 256) {
 281         *bytes = n = (n + 15) & ~15;
 282         return(n / 16 + 7);
 283     }
 284     if (n < 8192) {
 285         if (n < 512) {
 286             *bytes = n = (n + 31) & ~31;
 287             return(n / 32 + 15);
 288         }
 289         if (n < 1024) {
 290             *bytes = n = (n + 63) & ~63;
 291             return(n / 64 + 23);
 292         }
 293         if (n < 2048) {
 294             *bytes = n = (n + 127) & ~127;
 295             return(n / 128 + 31);
 296         }
 297         if (n < 4096) {
 298             *bytes = n = (n + 255) & ~255;
 299             return(n / 256 + 39);
 300         }
 301         *bytes = n = (n + 511) & ~511;
 302         return(n / 512 + 47);
 303     }
 304 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 8192
 305     if (n < 16384) {
 306         *bytes = n = (n + 1023) & ~1023;
 307         return(n / 1024 + 55);
 308     }
 309 #endif
 310 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 16384
 311     if (n < 32768) {
 312         *bytes = n = (n + 2047) & ~2047;
 313         return(n / 2048 + 63);
 314     }
 315 #endif
 316     panic("Unexpected byte count %d", n);
 317     return(0);
 318 }
 319
 320 /*
 321  * slab_malloc()
 322  *
 323  *      Allocate memory via the slab allocator.  If the request is too large,
 324  *      or if it page-aligned beyond a certain size, we fall back to the
 325  *      KMEM subsystem.  A SLAB tracking descriptor must be specified, use
 326  *      &SlabMisc if you don't care.
 327  *
 328  *      M_NOWAIT        - return NULL instead of blocking.
 329  *      M_ZERO          - zero the returned memory.
 330  */
 331 void *
 332 slab_malloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
 333 {
 334     SLZone *z;
 335     SLChunk *chunk;
 336     SLGlobalData *slgd;
 337     struct globaldata *gd;
 338     int zi;
 339
 340     gd = mycpu;
 341     slgd = &gd->gd_slab;
 342
 343     /*
 344      * XXX silly to have this in the critical path.
 345      */
 346     if (type->ks_limit == 0) {
 347         crit_enter();
 348         if (type->ks_limit == 0)
 349             slab_malloc_init(type);
 350         crit_exit();
 351     }
 352     ++type->ks_calls;
 353
 354     /*
 355      * Handle the case where the limit is reached.  Panic if can't return
 356      * NULL.  XXX the original malloc code looped, but this tended to
 357      * simply deadlock the computer.
 358      */
 359     while (type->ks_loosememuse >= type->ks_limit) {
 360         int i;
 361         long ttl;
 362
 363         for (i = ttl = 0; i < ncpus; ++i)
 364             ttl += type->ks_memuse[i];
 365         type->ks_loosememuse = ttl;
 366         if (ttl >= type->ks_limit) {
 367             if (flags & (M_NOWAIT|M_NULLOK))
 368                 return(NULL);
 369             panic("%s: malloc limit exceeded", type->ks_shortdesc);
 370         }
 371     }
 372
 373     /*
 374      * Handle the degenerate size == 0 case.  Yes, this does happen.
 375      * Return a special pointer.  This is to maintain compatibility with
 376      * the original malloc implementation.  Certain devices, such as the
 377      * adaptec driver, not only allocate 0 bytes, they check for NULL and
 378      * also realloc() later on.  Joy.
 379      */
 380     if (size == 0)
 381         return(ZERO_LENGTH_PTR);
 382
 383     /*
 384      * Handle hysteresis from prior frees here in malloc().  We cannot
 385      * safely manipulate the kernel_map in free() due to free() possibly
 386      * being called via an IPI message or from sensitive interrupt code.
 387      */
 388     while (slgd->NFreeZones > ZONE_RELS_THRESH && (flags & M_NOWAIT) == 0) {
 389         crit_enter();
 390         if (slgd->NFreeZones > ZONE_RELS_THRESH) {      /* crit sect race */
 391             z = slgd->FreeZones;
 392             slgd->FreeZones = z->z_Next;
 393             --slgd->NFreeZones;
 394             munmap(z, ZoneSize);
 395         }
 396         crit_exit();
 397     }
 398     /*
 399      * XXX handle oversized frees that were queued from free().
 400      */
 401     while (slgd->FreeOvZones && (flags & M_NOWAIT) == 0) {
 402         crit_enter();
 403         if ((z = slgd->FreeOvZones) != NULL) {
 404             KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_OVSZ_MAGIC);
 405             slgd->FreeOvZones = z->z_Next;
 406             munmap(z, z->z_ChunkSize);
 407         }
 408         crit_exit();
 409     }
 410
 411     /*
 412      * Handle large allocations directly.  There should not be very many of
 413      * these so performance is not a big issue.
 414      *
 415      * Guarentee page alignment for allocations in multiples of PAGE_SIZE
 416      */
 417     if (size >= ZoneLimit || (size & PAGE_MASK) == 0) {
 418         SLOversized **slovpp;
 419         SLOversized *slov;
 420
 421         slov = slab_malloc(sizeof(SLOversized), M_OVERSIZED, M_ZERO);
 422         if (slov == NULL)
 423             return(NULL);
 424
 425         size = round_page(size);
 426         chunk = mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE,
 427                         MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0);
 428         if (chunk == MAP_FAILED) {
 429             slab_free(slov, M_OVERSIZED);
 430             return(NULL);
 431         }
 432         flags &= ~M_ZERO;       /* result already zero'd if M_ZERO was set */
 433         flags |= M_PASSIVE_ZERO;
 434
 435         slov->ov_Ptr = chunk;
 436         slov->ov_Bytes = size;
 437         slovpp = &SLOvHash[SLOVERSZ_HASH(chunk)];
 438         slov->ov_Next = *slovpp;
 439         *slovpp = slov;
 440         crit_enter();
 441         goto done;
 442     }
 443
 444     /*
 445      * Attempt to allocate out of an existing zone.  First try the free list,
 446      * then allocate out of unallocated space.  If we find a good zone move
 447      * it to the head of the list so later allocations find it quickly
 448      * (we might have thousands of zones in the list).
 449      *
 450      * Note: zoneindex() will panic of size is too large.
 451      */
 452     zi = zoneindex(&size);
 453     KKASSERT(zi < NZONES);
 454     crit_enter();
 455     if ((z = slgd->ZoneAry[zi]) != NULL) {
 456         KKASSERT(z->z_NFree > 0);
 457
 458         /*
 459          * Remove us from the ZoneAry[] when we become empty
 460          */
 461         if (--z->z_NFree == 0) {
 462             slgd->ZoneAry[zi] = z->z_Next;
 463             z->z_Next = NULL;
 464         }
 465
 466         /*
 467          * Locate a chunk in a free page.  This attempts to localize
 468          * reallocations into earlier pages without us having to sort
 469          * the chunk list.  A chunk may still overlap a page boundary.
 470          */
 471         while (z->z_FirstFreePg < ZonePageCount) {
 472             if ((chunk = z->z_PageAry[z->z_FirstFreePg]) != NULL) {
 473 #ifdef DIAGNOSTIC
 474                 /*
 475                  * Diagnostic: c_Next is not total garbage.
 476                  */
 477                 KKASSERT(chunk->c_Next == NULL ||
 478                         ((intptr_t)chunk->c_Next & IN_SAME_PAGE_MASK) ==
 479                         ((intptr_t)chunk & IN_SAME_PAGE_MASK));
 480 #endif
 481 #ifdef INVARIANTS
 482                 if ((uintptr_t)chunk < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
 483                         panic("chunk %p FFPG %d/%d", chunk, z->z_FirstFreePg, ZonePageCount);
 484                 if (chunk->c_Next && (uintptr_t)chunk->c_Next < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
 485                         panic("chunkNEXT %p %p FFPG %d/%d", chunk, chunk->c_Next, z->z_FirstFreePg, ZonePageCount);
 486 #endif
 487                 z->z_PageAry[z->z_FirstFreePg] = chunk->c_Next;
 488                 goto done;
 489             }
 490             ++z->z_FirstFreePg;
 491         }
 492
 493         /*
 494          * No chunks are available but NFree said we had some memory, so
 495          * it must be available in the never-before-used-memory area
 496          * governed by UIndex.  The consequences are very serious if our zone
 497          * got corrupted so we use an explicit panic rather then a KASSERT.
 498          */
 499         if (z->z_UIndex + 1 != z->z_NMax)
 500             z->z_UIndex = z->z_UIndex + 1;
 501         else
 502             z->z_UIndex = 0;
 503         if (z->z_UIndex == z->z_UEndIndex)
 504             panic("slaballoc: corrupted zone");
 505         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
 506         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0) {
 507             flags &= ~M_ZERO;
 508             flags |= M_PASSIVE_ZERO;
 509         }
 510         goto done;
 511     }
 512
 513     /*
 514      * If all zones are exhausted we need to allocate a new zone for this
 515      * index.  Use M_ZERO to take advantage of pre-zerod pages.  Also see
 516      * UAlloc use above in regards to M_ZERO.  Note that when we are reusing
 517      * a zone from the FreeZones list UAlloc'd data will not be zero'd, and
 518      * we do not pre-zero it because we do not want to mess up the L1 cache.
 519      *
 520      * At least one subsystem, the tty code (see CROUND) expects power-of-2
 521      * allocations to be power-of-2 aligned.  We maintain compatibility by
 522      * adjusting the base offset below.
 523      */
 524     {
 525         int off;
 526
 527         if ((z = slgd->FreeZones) != NULL) {
 528             slgd->FreeZones = z->z_Next;
 529             --slgd->NFreeZones;
 530             bzero(z, sizeof(SLZone));
 531             z->z_Flags |= SLZF_UNOTZEROD;
 532         } else {
 533             z = mmap(NULL, ZoneSize, PROT_READ|PROT_WRITE,
 534                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0);
 535             if (z == MAP_FAILED)
 536                 goto fail;
 537         }
 538
 539         /*
 540          * Guarentee power-of-2 alignment for power-of-2-sized chunks.
 541          * Otherwise just 8-byte align the data.
 542          */
 543         if ((size | (size - 1)) + 1 == (size << 1))
 544             off = (sizeof(SLZone) + size - 1) & ~(size - 1);
 545         else
 546             off = (sizeof(SLZone) + MIN_CHUNK_MASK) & ~MIN_CHUNK_MASK;
 547         z->z_Magic = ZALLOC_SLAB_MAGIC;
 548         z->z_ZoneIndex = zi;
 549         z->z_NMax = (ZoneSize - off) / size;
 550         z->z_NFree = z->z_NMax - 1;
 551         z->z_BasePtr = (char *)z + off;
 552         z->z_UIndex = z->z_UEndIndex = slgd->JunkIndex % z->z_NMax;
 553         z->z_ChunkSize = size;
 554         z->z_FirstFreePg = ZonePageCount;
 555         z->z_Cpu = gd->gd_cpuid;
 556         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
 557         z->z_Next = slgd->ZoneAry[zi];
 558         slgd->ZoneAry[zi] = z;
 559         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0) {
 560             flags &= ~M_ZERO;   /* already zero'd */
 561             flags |= M_PASSIVE_ZERO;
 562         }
 563
 564         /*
 565          * Slide the base index for initial allocations out of the next
 566          * zone we create so we do not over-weight the lower part of the
 567          * cpu memory caches.
 568          */
 569         slgd->JunkIndex = (slgd->JunkIndex + ZALLOC_SLAB_SLIDE)
 570                                 & (ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE - 1);
 571     }
 572 done:
 573     ++type->ks_inuse[gd->gd_cpuid];
 574     type->ks_memuse[gd->gd_cpuid] += size;
 575     type->ks_loosememuse += size;
 576     crit_exit();
 577     if (flags & M_ZERO)
 578         bzero(chunk, size);
 579 #ifdef INVARIANTS
 580     else if ((flags & (M_ZERO|M_PASSIVE_ZERO)) == 0)
 581         chunk->c_Next = (void *)-1; /* avoid accidental double-free check */
 582 #endif
 583     return(chunk);
 584 fail:
 585     crit_exit();
 586     return(NULL);
 587 }
 588
 589 void *
 590 slab_realloc(void *ptr, unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
 591 {
 592     SLZone *z;
 593     SLOversized **slovpp;
 594     SLOversized *slov;
 595     void *nptr;
 596     unsigned long osize;
 597
 598     if (ptr == NULL || ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
 599         return(slab_malloc(size, type, flags));
 600     if (size == 0) {
 601         slab_free(ptr, type);
 602         return(NULL);
 603     }
 604
 605     /*
 606      * Handle oversized allocations.
 607      */
 608     if ((slovpp = get_oversized(ptr)) != NULL) {
 609         slov = *slovpp;
 610         osize = slov->ov_Bytes;
 611         if (osize == round_page(size))
 612             return(ptr);
 613         if ((nptr = slab_malloc(size, type, flags)) == NULL)
 614             return(NULL);
 615         bcopy(ptr, nptr, slab_min(size, osize));
 616         slab_free(ptr, type);
 617         return(nptr);
 618     }
 619
 620     /*
 621      * Get the original allocation's zone.  If the new request winds up
 622      * using the same chunk size we do not have to do anything.
 623      */
 624     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ~(uintptr_t)ZoneMask);
 625     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
 626
 627     zoneindex(&size);
 628     if (z->z_ChunkSize == size)
 629         return(ptr);
 630
 631     /*
 632      * Allocate memory for the new request size.  Note that zoneindex has
 633      * already adjusted the request size to the appropriate chunk size, which
 634      * should optimize our bcopy().  Then copy and return the new pointer.
 635      */
 636     if ((nptr = slab_malloc(size, type, flags)) == NULL)
 637         return(NULL);
 638     bcopy(ptr, nptr, slab_min(size, z->z_ChunkSize));
 639     slab_free(ptr, type);
 640     return(nptr);
 641 }
 642
 643 #ifdef SMP
 644 /*
 645  * slab_free()  (SLAB ALLOCATOR)
 646  *
 647  *      Free the specified chunk of memory.
 648  */
 649 static
 650 void
 651 slab_free_remote(void *ptr)
 652 {
 653     slab_free(ptr, *(struct malloc_type **)ptr);
 654 }
 655
 656 #endif
 657
 658 void
 659 slab_free(void *ptr, struct malloc_type *type)
 660 {
 661     SLZone *z;
 662     SLOversized **slovpp;
 663     SLOversized *slov;
 664     SLChunk *chunk;
 665     SLGlobalData *slgd;
 666     struct globaldata *gd;
 667     int pgno;
 668
 669     gd = mycpu;
 670     slgd = &gd->gd_slab;
 671
 672     /*
 673      * Handle special 0-byte allocations
 674      */
 675     if (ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
 676         return;
 677
 678     /*
 679      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
 680      * size be passed to slab_free() instead of this nonsense.
 681      *
 682      * This code is never called via an ipi.
 683      */
 684     if ((slovpp = get_oversized(ptr)) != NULL) {
 685         slov = *slovpp;
 686         *slovpp = slov->ov_Next;
 687
 688 #ifdef INVARIANTS
 689         KKASSERT(sizeof(weirdary) <= slov->ov_Bytes);
 690         bcopy(weirdary, ptr, sizeof(weirdary));
 691 #endif
 692         /*
 693          * note: we always adjust our cpu's slot, not the originating
 694          * cpu (kup->ku_cpuid).  The statistics are in aggregate.
 695          *
 696          * note: XXX we have still inherited the interrupts-can't-block
 697          * assumption.  An interrupt thread does not bump
 698          * gd_intr_nesting_level so check TDF_INTTHREAD.  This is
 699          * primarily until we can fix softupdate's assumptions about
 700          * slab_free().
 701          */
 702         crit_enter();
 703         --type->ks_inuse[gd->gd_cpuid];
 704         type->ks_memuse[gd->gd_cpuid] -= slov->ov_Bytes;
 705         if (mycpu->gd_intr_nesting_level || (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD)) {
 706             z = (SLZone *)ptr;
 707             z->z_Magic = ZALLOC_OVSZ_MAGIC;
 708             z->z_Next = slgd->FreeOvZones;
 709             z->z_ChunkSize = slov->ov_Bytes;
 710             slgd->FreeOvZones = z;
 711             crit_exit();
 712         } else {
 713             crit_exit();
 714             munmap(ptr, slov->ov_Bytes);
 715         }
 716         slab_free(slov, M_OVERSIZED);
 717         return;
 718     }
 719
 720     /*
 721      * Zone case.  Figure out the zone based on the fact that it is
 722      * ZoneSize aligned.
 723      */
 724     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ~(uintptr_t)ZoneMask);
 725     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
 726
 727     /*
 728      * If we do not own the zone then forward the request to the
 729      * cpu that does.  The freeing code does not need the byte count
 730      * unless DIAGNOSTIC is set.
 731      */
 732     if (z->z_Cpu != gd->gd_cpuid) {
 733         *(struct malloc_type **)ptr = type;
 734 #ifdef SMP
 735         lwkt_send_ipiq(z->z_Cpu, slab_free_remote, ptr);
 736 #else
 737         panic("Corrupt SLZone");
 738 #endif
 739         return;
 740     }
 741
 742     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
 743         panic("slab_free: malloc type lacks magic");
 744
 745     crit_enter();
 746     pgno = ((char *)ptr - (char *)z) >> PAGE_SHIFT;
 747     chunk = ptr;
 748
 749 #ifdef INVARIANTS
 750     /*
 751      * Attempt to detect a double-free.  To reduce overhead we only check
 752      * if there appears to be link pointer at the base of the data.
 753      */
 754     if (((intptr_t)chunk->c_Next - (intptr_t)z) >> PAGE_SHIFT == pgno) {
 755         SLChunk *scan;
 756         for (scan = z->z_PageAry[pgno]; scan; scan = scan->c_Next) {
 757             if (scan == chunk)
 758                 panic("Double free at %p", chunk);
 759         }
 760     }
 761 #endif
 762
 763     /*
 764      * Put weird data into the memory to detect modifications after freeing,
 765      * illegal pointer use after freeing (we should fault on the odd address),
 766      * and so forth.  XXX needs more work, see the old malloc code.
 767      */
 768 #ifdef INVARIANTS
 769     if (z->z_ChunkSize < sizeof(weirdary))
 770         bcopy(weirdary, chunk, z->z_ChunkSize);
 771     else
 772         bcopy(weirdary, chunk, sizeof(weirdary));
 773 #endif
 774
 775     /*
 776      * Add this free non-zero'd chunk to a linked list for reuse, adjust
 777      * z_FirstFreePg.
 778      */
 779 #ifdef INVARIANTS
 780     if ((uintptr_t)chunk < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
 781         panic("BADFREE %p\n", chunk);
 782 #endif
 783     chunk->c_Next = z->z_PageAry[pgno];
 784     z->z_PageAry[pgno] = chunk;
 785 #ifdef INVARIANTS
 786     if (chunk->c_Next && (uintptr_t)chunk->c_Next < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
 787         panic("BADFREE2");
 788 #endif
 789     if (z->z_FirstFreePg > pgno)
 790         z->z_FirstFreePg = pgno;
 791
 792     /*
 793      * Bump the number of free chunks.  If it becomes non-zero the zone
 794      * must be added back onto the appropriate list.
 795      */
 796     if (z->z_NFree++ == 0) {
 797         z->z_Next = slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex];
 798         slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] = z;
 799     }
 800
 801     --type->ks_inuse[z->z_Cpu];
 802     type->ks_memuse[z->z_Cpu] -= z->z_ChunkSize;
 803
 804     /*
 805      * If the zone becomes totally free, and there are other zones we
 806      * can allocate from, move this zone to the FreeZones list.  Since
 807      * this code can be called from an IPI callback, do *NOT* try to mess
 808      * with kernel_map here.  Hysteresis will be performed at malloc() time.
 809      */
 810     if (z->z_NFree == z->z_NMax &&
 811         (z->z_Next || slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] != z)
 812     ) {
 813         SLZone **pz;
 814
 815         for (pz = &slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex]; z != *pz; pz = &(*pz)->z_Next)
 816             ;
 817         *pz = z->z_Next;
 818         z->z_Magic = -1;
 819         z->z_Next = slgd->FreeZones;
 820         slgd->FreeZones = z;
 821         ++slgd->NFreeZones;
 822     }
 823     crit_exit();
 824 }
 825