]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.1.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Copy stable/10@r272459 to releng/10.1 as part of
[FreeBSD/releng/10.1.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 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 unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/kernel.h>
68 #include <sys/types.h>
69 #include <sys/queue.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mutex.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/rwlock.h>
77 #include <sys/sbuf.h>
78 #include <sys/sched.h>
79 #include <sys/smp.h>
80 #include <sys/vmmeter.h>
81
82 #include <vm/vm.h>
83 #include <vm/vm_object.h>
84 #include <vm/vm_page.h>
85 #include <vm/vm_pageout.h>
86 #include <vm/vm_param.h>
87 #include <vm/vm_map.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_extern.h>
90 #include <vm/uma.h>
91 #include <vm/uma_int.h>
92 #include <vm/uma_dbg.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
97 #include <vm/memguard.h>
98 #endif
99
100 /*
101  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
102  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
103  * bss section to bootstrap us.
104  */
105 static struct uma_keg masterkeg;
106 static struct uma_zone masterzone_k;
107 static struct uma_zone masterzone_z;
108 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
109 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
110
111 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
112 static uma_zone_t slabzone;
113 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
114
115 /*
116  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
117  * prior to malloc coming up.
118  */
119 static uma_zone_t hashzone;
120
121 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
122 int uma_align_cache = 64 - 1;
123
124 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
125
126 /*
127  * Are we allowed to allocate buckets?
128  */
129 static int bucketdisable = 1;
130
131 /* Linked list of all kegs in the system */
132 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
133
134 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
135 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
136     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
137
138 /* This mutex protects the keg list */
139 static struct mtx_padalign uma_mtx;
140
141 /* Linked list of boot time pages */
142 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
143     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
144
145 /* This mutex protects the boot time pages list */
146 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
147
148 /* Is the VM done starting up? */
149 static int booted = 0;
150 #define UMA_STARTUP     1
151 #define UMA_STARTUP2    2
152
153 /*
154  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
155  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
156  */
157 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
158
159 /*
160  * This is the handle used to schedule events that need to happen
161  * outside of the allocation fast path.
162  */
163 static struct callout uma_callout;
164 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
165
166 /*
167  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
168  * a special allocation function just for zones.
169  */
170 struct uma_zctor_args {
171         const char *name;
172         size_t size;
173         uma_ctor ctor;
174         uma_dtor dtor;
175         uma_init uminit;
176         uma_fini fini;
177         uma_import import;
178         uma_release release;
179         void *arg;
180         uma_keg_t keg;
181         int align;
182         uint32_t flags;
183 };
184
185 struct uma_kctor_args {
186         uma_zone_t zone;
187         size_t size;
188         uma_init uminit;
189         uma_fini fini;
190         int align;
191         uint32_t flags;
192 };
193
194 struct uma_bucket_zone {
195         uma_zone_t      ubz_zone;
196         char            *ubz_name;
197         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
198         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
199 };
200
201 /*
202  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
203  * of two sizes for more efficient space utilization.
204  */
205 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
206     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
207
208 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
209
210 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
211         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
212         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
213         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
214         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
215         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
216         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
217         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
218         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
219         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
220         { NULL, NULL, 0}
221 };
222
223 /*
224  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
225  */
226 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
227
228 /* Prototypes.. */
229
230 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
231 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
232 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
233 static void page_free(void *, int, uint8_t);
234 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
235 static void cache_drain(uma_zone_t);
236 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
237 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
238 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
239 static void keg_dtor(void *, int, void *);
240 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
241 static void zone_dtor(void *, int, void *);
242 static int zero_init(void *, int, int);
243 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
244 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
245 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
246 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
247 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
248 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
249 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
250 static void uma_timeout(void *);
251 static void uma_startup3(void);
252 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
253 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
254 static void bucket_enable(void);
255 static void bucket_init(void);
256 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
257 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
258 static void bucket_zone_drain(void);
259 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
260 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
261 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
262 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
263 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
264 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
265     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
266 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
267 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
268 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
269
270 void uma_print_zone(uma_zone_t);
271 void uma_print_stats(void);
272 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
273 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
274
275 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
276
277 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
278     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
279
280 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
281     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
282
283 static int zone_warnings = 1;
284 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
285 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
286     "Warn when UMA zones becomes full");
287
288 /*
289  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
290  */
291 static void
292 bucket_enable(void)
293 {
294         bucketdisable = vm_page_count_min();
295 }
296
297 /*
298  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
299  *
300  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
301  * of the header and an array of pointers.
302  */
303 static void
304 bucket_init(void)
305 {
306         struct uma_bucket_zone *ubz;
307         int size;
308         int i;
309
310         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
311                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
312                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
313                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
314                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
315                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
316         }
317 }
318
319 /*
320  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
321  * to allocate the bucket.
322  */
323 static struct uma_bucket_zone *
324 bucket_zone_lookup(int entries)
325 {
326         struct uma_bucket_zone *ubz;
327
328         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
329                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
330                         return (ubz);
331         ubz--;
332         return (ubz);
333 }
334
335 static int
336 bucket_select(int size)
337 {
338         struct uma_bucket_zone *ubz;
339
340         ubz = &bucket_zones[0];
341         if (size > ubz->ubz_maxsize)
342                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
343
344         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
345                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
346                         break;
347         ubz--;
348         return (ubz->ubz_entries);
349 }
350
351 static uma_bucket_t
352 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
353 {
354         struct uma_bucket_zone *ubz;
355         uma_bucket_t bucket;
356
357         /*
358          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
359          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
360          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
361          * low memory situations.
362          */
363         if (bucketdisable)
364                 return (NULL);
365         /*
366          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
367          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
368          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
369          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
370          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
371          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
372          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
373          * free path.
374          */
375         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
376                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
377         else {
378                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
379                         return (NULL);
380                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
381         }
382         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
383                 flags |= M_NOVM;
384         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
385         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
386                 ubz++;
387         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
388         if (bucket) {
389 #ifdef INVARIANTS
390                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
391 #endif
392                 bucket->ub_cnt = 0;
393                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
394         }
395
396         return (bucket);
397 }
398
399 static void
400 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
401 {
402         struct uma_bucket_zone *ubz;
403
404         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
405             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
406         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
407                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
408         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
409         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
410 }
411
412 static void
413 bucket_zone_drain(void)
414 {
415         struct uma_bucket_zone *ubz;
416
417         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
418                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
419 }
420
421 static void
422 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
423 {
424         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
425
426         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
427                 return;
428
429         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
430                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
431 }
432
433 static void
434 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
435 {
436         uma_klink_t klink;
437
438         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
439                 kegfn(klink->kl_keg);
440 }
441
442 /*
443  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
444  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
445  *
446  * Arguments:
447  *      arg   Unused
448  *
449  * Returns:
450  *      Nothing
451  */
452 static void
453 uma_timeout(void *unused)
454 {
455         bucket_enable();
456         zone_foreach(zone_timeout);
457
458         /* Reschedule this event */
459         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
460 }
461
462 /*
463  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
464  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
465  *
466  *  Returns nothing.
467  */
468 static void
469 keg_timeout(uma_keg_t keg)
470 {
471
472         KEG_LOCK(keg);
473         /*
474          * Expand the keg hash table.
475          *
476          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
477          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
478          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
479          */
480         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
481             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
482                 struct uma_hash newhash;
483                 struct uma_hash oldhash;
484                 int ret;
485
486                 /*
487                  * This is so involved because allocating and freeing
488                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
489                  * I have to do everything in stages and check for
490                  * races.
491                  */
492                 newhash = keg->uk_hash;
493                 KEG_UNLOCK(keg);
494                 ret = hash_alloc(&newhash);
495                 KEG_LOCK(keg);
496                 if (ret) {
497                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
498                                 oldhash = keg->uk_hash;
499                                 keg->uk_hash = newhash;
500                         } else
501                                 oldhash = newhash;
502
503                         KEG_UNLOCK(keg);
504                         hash_free(&oldhash);
505                         return;
506                 }
507         }
508         KEG_UNLOCK(keg);
509 }
510
511 static void
512 zone_timeout(uma_zone_t zone)
513 {
514
515         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
516 }
517
518 /*
519  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
520  * backing store.
521  *
522  * Arguments:
523  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
524  *
525  * Returns:
526  *      1 on sucess and 0 on failure.
527  */
528 static int
529 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
530 {
531         int oldsize;
532         int alloc;
533
534         oldsize = hash->uh_hashsize;
535
536         /* We're just going to go to a power of two greater */
537         if (oldsize)  {
538                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
539                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
540                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
541                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
542         } else {
543                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
544                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
545                     M_WAITOK);
546                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
547         }
548         if (hash->uh_slab_hash) {
549                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
550                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
551                 return (1);
552         }
553
554         return (0);
555 }
556
557 /*
558  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
559  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
560  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
561  *
562  * Arguments:
563  *      oldhash  The hash you want to expand
564  *      newhash  The hash structure for the new table
565  *
566  * Returns:
567  *      Nothing
568  *
569  * Discussion:
570  */
571 static int
572 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
573 {
574         uma_slab_t slab;
575         int hval;
576         int i;
577
578         if (!newhash->uh_slab_hash)
579                 return (0);
580
581         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
582                 return (0);
583
584         /*
585          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
586          * full rehash.
587          */
588
589         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
590                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
591                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
592                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
593                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
594                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
595                             slab, us_hlink);
596                 }
597
598         return (1);
599 }
600
601 /*
602  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
603  *
604  * Arguments:
605  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
606  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
607  *
608  * Returns:
609  *      Nothing
610  */
611 static void
612 hash_free(struct uma_hash *hash)
613 {
614         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
615                 return;
616         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
617                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
618         else
619                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
620 }
621
622 /*
623  * Frees all outstanding items in a bucket
624  *
625  * Arguments:
626  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
627  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
628  *
629  * Returns:
630  *      Nothing
631  */
632
633 static void
634 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
635 {
636         int i;
637
638         if (bucket == NULL)
639                 return;
640
641         if (zone->uz_fini)
642                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
643                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
644         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
645         bucket->ub_cnt = 0;
646 }
647
648 /*
649  * Drains the per cpu caches for a zone.
650  *
651  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
652  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
653  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
654  *
655  * Arguments:
656  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
657  *
658  * Returns:
659  *      Nothing
660  */
661 static void
662 cache_drain(uma_zone_t zone)
663 {
664         uma_cache_t cache;
665         int cpu;
666
667         /*
668          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
669          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
670          * of the caches at this point.
671          *
672          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
673          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
674          *
675          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
676          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
677          * there in some form?
678          */
679         CPU_FOREACH(cpu) {
680                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
681                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
682                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
683                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
684                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
685                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
686                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
687                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
688         }
689         ZONE_LOCK(zone);
690         bucket_cache_drain(zone);
691         ZONE_UNLOCK(zone);
692 }
693
694 static void
695 cache_shrink(uma_zone_t zone)
696 {
697
698         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
699                 return;
700
701         ZONE_LOCK(zone);
702         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
703         ZONE_UNLOCK(zone);
704 }
705
706 static void
707 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
708 {
709         uma_cache_t cache;
710         uma_bucket_t b1, b2;
711
712         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
713                 return;
714
715         b1 = b2 = NULL;
716         ZONE_LOCK(zone);
717         critical_enter();
718         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
719         if (cache->uc_allocbucket) {
720                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
721                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
722                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
723                 else
724                         b1 = cache->uc_allocbucket;
725                 cache->uc_allocbucket = NULL;
726         }
727         if (cache->uc_freebucket) {
728                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
729                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
730                             cache->uc_freebucket, ub_link);
731                 else
732                         b2 = cache->uc_freebucket;
733                 cache->uc_freebucket = NULL;
734         }
735         critical_exit();
736         ZONE_UNLOCK(zone);
737         if (b1)
738                 bucket_free(zone, b1, NULL);
739         if (b2)
740                 bucket_free(zone, b2, NULL);
741 }
742
743 /*
744  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
745  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
746  * one by one and enter a critical section on each of them in order
747  * to safely access their cache buckets.
748  * Zone lock must not be held on call this function.
749  */
750 static void
751 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
752 {
753         int cpu;
754
755         /*
756          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
757          */
758         if (zone)
759                 cache_shrink(zone);
760         else
761                 zone_foreach(cache_shrink);
762
763         CPU_FOREACH(cpu) {
764                 thread_lock(curthread);
765                 sched_bind(curthread, cpu);
766                 thread_unlock(curthread);
767
768                 if (zone)
769                         cache_drain_safe_cpu(zone);
770                 else
771                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
772         }
773         thread_lock(curthread);
774         sched_unbind(curthread);
775         thread_unlock(curthread);
776 }
777
778 /*
779  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
780  */
781 static void
782 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
783 {
784         uma_bucket_t bucket;
785
786         /*
787          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
788          * cpu (alloc/free).
789          */
790         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
791                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
792                 ZONE_UNLOCK(zone);
793                 bucket_drain(zone, bucket);
794                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
795                 ZONE_LOCK(zone);
796         }
797
798         /*
799          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
800          * is probably lower then price of global cache drain.
801          */
802         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
803                 zone->uz_count--;
804 }
805
806 static void
807 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
808 {
809         uint8_t *mem;
810         int i;
811         uint8_t flags;
812
813         mem = slab->us_data;
814         flags = slab->us_flags;
815         i = start;
816         if (keg->uk_fini != NULL) {
817                 for (i--; i > -1; i--)
818                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
819                             keg->uk_size);
820         }
821         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
822                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
823 #ifdef UMA_DEBUG
824         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
825             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
826 #endif
827         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
828 }
829
830 /*
831  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
832  * the pageout daemon.
833  *
834  * Returns nothing.
835  */
836 static void
837 keg_drain(uma_keg_t keg)
838 {
839         struct slabhead freeslabs = { 0 };
840         uma_slab_t slab;
841         uma_slab_t n;
842
843         /*
844          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
845          * time
846          */
847         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
848                 return;
849
850 #ifdef UMA_DEBUG
851         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
852 #endif
853         KEG_LOCK(keg);
854         if (keg->uk_free == 0)
855                 goto finished;
856
857         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
858         while (slab) {
859                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
860
861                 /* We have no where to free these to */
862                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
863                         slab = n;
864                         continue;
865                 }
866
867                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
868                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
869                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
870
871                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
872                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
873
874                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
875
876                 slab = n;
877         }
878 finished:
879         KEG_UNLOCK(keg);
880
881         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
882                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
883                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
884         }
885 }
886
887 static void
888 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
889 {
890
891         /*
892          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
893          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
894          * is the only call that knows the structure will still be available
895          * when it wakes up.
896          */
897         ZONE_LOCK(zone);
898         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
899                 if (waitok == M_NOWAIT)
900                         goto out;
901                 mtx_unlock(&uma_mtx);
902                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
903                 mtx_lock(&uma_mtx);
904         }
905         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
906         bucket_cache_drain(zone);
907         ZONE_UNLOCK(zone);
908         /*
909          * The DRAINING flag protects us from being freed while
910          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
911          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
912          */
913         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
914         ZONE_LOCK(zone);
915         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
916         wakeup(zone);
917 out:
918         ZONE_UNLOCK(zone);
919 }
920
921 void
922 zone_drain(uma_zone_t zone)
923 {
924
925         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
926 }
927
928 /*
929  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
930  *
931  * Arguments:
932  *      wait  Shall we wait?
933  *
934  * Returns:
935  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
936  *      caller specified M_NOWAIT.
937  */
938 static uma_slab_t
939 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
940 {
941         uma_slabrefcnt_t slabref;
942         uma_alloc allocf;
943         uma_slab_t slab;
944         uint8_t *mem;
945         uint8_t flags;
946         int i;
947
948         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
949         slab = NULL;
950         mem = NULL;
951
952 #ifdef UMA_DEBUG
953         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
954 #endif
955         allocf = keg->uk_allocf;
956         KEG_UNLOCK(keg);
957
958         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
959                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
960                 if (slab == NULL)
961                         goto out;
962         }
963
964         /*
965          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
966          * first time they are added to a zone.
967          *
968          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
969          */
970
971         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
972                 wait |= M_ZERO;
973         else
974                 wait &= ~M_ZERO;
975
976         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
977                 wait |= M_NODUMP;
978
979         /* zone is passed for legacy reasons. */
980         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
981         if (mem == NULL) {
982                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
983                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
984                 slab = NULL;
985                 goto out;
986         }
987
988         /* Point the slab into the allocated memory */
989         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
990                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
991
992         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
993                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
994                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
995
996         slab->us_keg = keg;
997         slab->us_data = mem;
998         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
999         slab->us_flags = flags;
1000         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1001 #ifdef INVARIANTS
1002         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1003 #endif
1004         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1005                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
1006                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1007                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
1008         }
1009
1010         if (keg->uk_init != NULL) {
1011                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1012                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1013                             keg->uk_size, wait) != 0)
1014                                 break;
1015                 if (i != keg->uk_ipers) {
1016                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1017                         slab = NULL;
1018                         goto out;
1019                 }
1020         }
1021 out:
1022         KEG_LOCK(keg);
1023
1024         if (slab != NULL) {
1025                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1026                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1027
1028                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1029                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1030         }
1031
1032         return (slab);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1037  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1038  * the VM is ready.
1039  */
1040 static void *
1041 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1042 {
1043         uma_keg_t keg;
1044         uma_slab_t tmps;
1045         int pages, check_pages;
1046
1047         keg = zone_first_keg(zone);
1048         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1049         check_pages = pages - 1;
1050         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1051
1052         /*
1053          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1054          */
1055         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1056
1057         /* First check if we have enough room. */
1058         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1059         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
1060                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
1061         if (tmps != NULL) {
1062                 /*
1063                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
1064                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
1065                  * "pages" contiguous pages of memory.
1066                  */
1067                 while (pages-- > 0) {
1068                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1069                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
1070                 }
1071                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1072                 *pflag = tmps->us_flags;
1073                 return (tmps->us_data);
1074         }
1075         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1076         if (booted < UMA_STARTUP2)
1077                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1078         /*
1079          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1080          */
1081 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1082         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1083 #else
1084         keg->uk_allocf = page_alloc;
1085 #endif
1086         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Allocates a number of pages from the system
1091  *
1092  * Arguments:
1093  *      bytes  The number of bytes requested
1094  *      wait  Shall we wait?
1095  *
1096  * Returns:
1097  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1098  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1099  */
1100 static void *
1101 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1102 {
1103         void *p;        /* Returned page */
1104
1105         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1106         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1107
1108         return (p);
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Allocates a number of pages from within an object
1113  *
1114  * Arguments:
1115  *      bytes  The number of bytes requested
1116  *      wait   Shall we wait?
1117  *
1118  * Returns:
1119  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1120  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1121  */
1122 static void *
1123 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1124 {
1125         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1126         u_long npages;
1127         vm_offset_t retkva, zkva;
1128         vm_page_t p, p_next;
1129         uma_keg_t keg;
1130
1131         TAILQ_INIT(&alloctail);
1132         keg = zone_first_keg(zone);
1133
1134         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1135         while (npages > 0) {
1136                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1137                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1138                 if (p != NULL) {
1139                         /*
1140                          * Since the page does not belong to an object, its
1141                          * listq is unused.
1142                          */
1143                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1144                         npages--;
1145                         continue;
1146                 }
1147                 if (wait & M_WAITOK) {
1148                         VM_WAIT;
1149                         continue;
1150                 }
1151
1152                 /*
1153                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1154                  * exit.
1155                  */
1156                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1157                         vm_page_unwire(p, 0);
1158                         vm_page_free(p); 
1159                 }
1160                 return (NULL);
1161         }
1162         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1163         zkva = keg->uk_kva +
1164             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1165         retkva = zkva;
1166         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1167                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1168                 zkva += PAGE_SIZE;
1169         }
1170
1171         return ((void *)retkva);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Frees a number of pages to the system
1176  *
1177  * Arguments:
1178  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1179  *      size  The size of the memory being freed
1180  *      flags The original p->us_flags field
1181  *
1182  * Returns:
1183  *      Nothing
1184  */
1185 static void
1186 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1187 {
1188         struct vmem *vmem;
1189
1190         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1191                 vmem = kmem_arena;
1192         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1193                 vmem = kernel_arena;
1194         else
1195                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1196
1197         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1198 }
1199
1200 /*
1201  * Zero fill initializer
1202  *
1203  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1204  */
1205 static int
1206 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1207 {
1208         bzero(mem, size);
1209         return (0);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1214  *
1215  * Arguments
1216  *      keg  The zone we should initialize
1217  *
1218  * Returns
1219  *      Nothing
1220  */
1221 static void
1222 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1223 {
1224         u_int rsize;
1225         u_int memused;
1226         u_int wastedspace;
1227         u_int shsize;
1228
1229         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1230                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1231
1232                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1233                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1234                     PAGE_SIZE);
1235         } else {
1236                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1237                 keg->uk_ppera = 1;
1238         }
1239
1240         /*
1241          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1242          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1243          * allocation bits for we round it up.
1244          */
1245         rsize = keg->uk_size;
1246         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1247                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1248         if (rsize & keg->uk_align)
1249                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1250         keg->uk_rsize = rsize;
1251
1252         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1253             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1254             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1255
1256         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1257                 rsize += sizeof(uint32_t);
1258
1259         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1260                 shsize = 0;
1261         else 
1262                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1263
1264         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1265         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1266             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1267
1268         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1269         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1270
1271         /*
1272          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1273          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1274          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1275          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1276          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1277          */
1278         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1279             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1280                 return;
1281
1282         /*
1283          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1284          * this if it permits more items per-slab.
1285          *
1286          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1287          * Historically this was not done because the VM could not
1288          * efficiently handle contiguous allocations.
1289          */
1290         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1291             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1292                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1293                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1294                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1295 #ifdef UMA_DEBUG
1296                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1297                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1298                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1299                     "calculated ipers = %d, "
1300                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1301                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1302                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1303 #endif
1304                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1305         }
1306
1307         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1308             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1309                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1314  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1315  * more complicated.
1316  *
1317  * Arguments
1318  *      keg  The keg we should initialize
1319  *
1320  * Returns
1321  *      Nothing
1322  */
1323 static void
1324 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1325 {
1326         u_int shsize;
1327
1328         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1329         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1330             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1331         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1332             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1333
1334         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1335         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1336         keg->uk_ipers = 1;
1337         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1338
1339         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1340         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1341                 return;
1342
1343         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1344         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1345                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1346                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1347                         shsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1348                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1349                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1350                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1351
1352                 if ((PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - keg->uk_rsize < shsize)
1353                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1354         }
1355
1356         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1357             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1358                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1359 }
1360
1361 static void
1362 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1363 {
1364         int alignsize;
1365         int trailer;
1366         int pages;
1367         int rsize;
1368
1369         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1370             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1371
1372         alignsize = keg->uk_align + 1;
1373         rsize = keg->uk_size;
1374         /*
1375          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1376          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1377          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1378          * would fall on the same boundary every time.
1379          */
1380         if (rsize & keg->uk_align)
1381                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1382         if ((rsize & alignsize) == 0)
1383                 rsize += alignsize;
1384         trailer = rsize - keg->uk_size;
1385         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1386         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1387         keg->uk_rsize = rsize;
1388         keg->uk_ppera = pages;
1389         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1390         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1391         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1392         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1393             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1394             keg->uk_ipers));
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1399  * the keg onto the global keg list.
1400  *
1401  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1402  *      udata  Actually uma_kctor_args
1403  */
1404 static int
1405 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1406 {
1407         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1408         uma_keg_t keg = mem;
1409         uma_zone_t zone;
1410
1411         bzero(keg, size);
1412         keg->uk_size = arg->size;
1413         keg->uk_init = arg->uminit;
1414         keg->uk_fini = arg->fini;
1415         keg->uk_align = arg->align;
1416         keg->uk_free = 0;
1417         keg->uk_reserve = 0;
1418         keg->uk_pages = 0;
1419         keg->uk_flags = arg->flags;
1420         keg->uk_allocf = page_alloc;
1421         keg->uk_freef = page_free;
1422         keg->uk_slabzone = NULL;
1423
1424         /*
1425          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1426          */
1427         zone = arg->zone;
1428         keg->uk_name = zone->uz_name;
1429
1430         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1431                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1432
1433         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1434                 keg->uk_init = zero_init;
1435
1436         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1437                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1438
1439         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1440 #ifdef SMP
1441                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1442 #else
1443                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1444 #endif
1445
1446         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1447                 keg_cachespread_init(keg);
1448         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1449                 if (keg->uk_size >
1450                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1451                     sizeof(uint32_t)))
1452                         keg_large_init(keg);
1453                 else
1454                         keg_small_init(keg);
1455         } else {
1456                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1457                         keg_large_init(keg);
1458                 else
1459                         keg_small_init(keg);
1460         }
1461
1462         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1463                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1464                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1465                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1466                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1467                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1468                 } else
1469                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1470         }
1471
1472         /*
1473          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1474          * startup cache until the vm is ready.
1475          */
1476         if (keg->uk_ppera == 1) {
1477 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1478                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1479                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1480
1481                 if (booted < UMA_STARTUP)
1482                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1483 #else
1484                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1485                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1486 #endif
1487         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1488             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1489                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1490
1491         /*
1492          * Initialize keg's lock
1493          */
1494         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1495
1496         /*
1497          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1498          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1499          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1500          */
1501         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1502                 u_int totsize;
1503
1504                 /* Size of the slab struct and free list */
1505                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1506
1507                 /* Size of the reference counts. */
1508                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1509                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1510
1511                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1512                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1513                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1514                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1515
1516                 /*
1517                  * The only way the following is possible is if with our
1518                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1519                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1520                  * mathematically possible for all cases, so we make
1521                  * sure here anyway.
1522                  */
1523                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1524                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1525                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1526                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1527                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1528                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1529                             keg->uk_size);
1530                         panic("UMA slab won't fit.");
1531                 }
1532         }
1533
1534         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1535                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1536
1537 #ifdef UMA_DEBUG
1538         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1539             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1540             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1541             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1542 #endif
1543
1544         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1545
1546         mtx_lock(&uma_mtx);
1547         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1548         mtx_unlock(&uma_mtx);
1549         return (0);
1550 }
1551
1552 /*
1553  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1554  *
1555  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1556  *      udata  Actually uma_zctor_args
1557  */
1558 static int
1559 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1560 {
1561         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1562         uma_zone_t zone = mem;
1563         uma_zone_t z;
1564         uma_keg_t keg;
1565
1566         bzero(zone, size);
1567         zone->uz_name = arg->name;
1568         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1569         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1570         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1571         zone->uz_init = NULL;
1572         zone->uz_fini = NULL;
1573         zone->uz_allocs = 0;
1574         zone->uz_frees = 0;
1575         zone->uz_fails = 0;
1576         zone->uz_sleeps = 0;
1577         zone->uz_count = 0;
1578         zone->uz_count_min = 0;
1579         zone->uz_flags = 0;
1580         zone->uz_warning = NULL;
1581         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1582         keg = arg->keg;
1583
1584         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1585
1586         /*
1587          * This is a pure cache zone, no kegs.
1588          */
1589         if (arg->import) {
1590                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1591                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1592                 zone->uz_flags = arg->flags;
1593                 zone->uz_size = arg->size;
1594                 zone->uz_import = arg->import;
1595                 zone->uz_release = arg->release;
1596                 zone->uz_arg = arg->arg;
1597                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1598                 mtx_lock(&uma_mtx);
1599                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1600                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1601                 goto out;
1602         }
1603
1604         /*
1605          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1606          */
1607         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1608         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1609         zone->uz_arg = zone; 
1610
1611         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1612                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1613                 zone->uz_init = arg->uminit;
1614                 zone->uz_fini = arg->fini;
1615                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1616                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1617                 mtx_lock(&uma_mtx);
1618                 ZONE_LOCK(zone);
1619                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1620                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1621                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1622                                 break;
1623                         }
1624                 }
1625                 ZONE_UNLOCK(zone);
1626                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1627         } else if (keg == NULL) {
1628                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1629                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1630                         return (ENOMEM);
1631         } else {
1632                 struct uma_kctor_args karg;
1633                 int error;
1634
1635                 /* We should only be here from uma_startup() */
1636                 karg.size = arg->size;
1637                 karg.uminit = arg->uminit;
1638                 karg.fini = arg->fini;
1639                 karg.align = arg->align;
1640                 karg.flags = arg->flags;
1641                 karg.zone = zone;
1642                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1643                     flags);
1644                 if (error)
1645                         return (error);
1646         }
1647
1648         /*
1649          * Link in the first keg.
1650          */
1651         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1652         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1653         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1654         zone->uz_size = keg->uk_size;
1655         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1656             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1657
1658         /*
1659          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1660          * caches.  If we're internal, bail out here.
1661          */
1662         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1663                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1664                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1665                 return (0);
1666         }
1667
1668 out:
1669         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1670                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1671         else
1672                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1673         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1674
1675         return (0);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1680  * table and removes the keg from the global list.
1681  *
1682  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1683  *      udata  unused
1684  */
1685 static void
1686 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1687 {
1688         uma_keg_t keg;
1689
1690         keg = (uma_keg_t)arg;
1691         KEG_LOCK(keg);
1692         if (keg->uk_free != 0) {
1693                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1694                     " Lost %d pages of memory.\n",
1695                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1696                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1697         }
1698         KEG_UNLOCK(keg);
1699
1700         hash_free(&keg->uk_hash);
1701
1702         KEG_LOCK_FINI(keg);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Zone header dtor.
1707  *
1708  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1709  *      udata  unused
1710  */
1711 static void
1712 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1713 {
1714         uma_klink_t klink;
1715         uma_zone_t zone;
1716         uma_keg_t keg;
1717
1718         zone = (uma_zone_t)arg;
1719         keg = zone_first_keg(zone);
1720
1721         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1722                 cache_drain(zone);
1723
1724         mtx_lock(&uma_mtx);
1725         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1726         mtx_unlock(&uma_mtx);
1727         /*
1728          * XXX there are some races here where
1729          * the zone can be drained but zone lock
1730          * released and then refilled before we
1731          * remove it... we dont care for now
1732          */
1733         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1734         /*
1735          * Unlink all of our kegs.
1736          */
1737         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1738                 klink->kl_keg = NULL;
1739                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1740                 if (klink == &zone->uz_klink)
1741                         continue;
1742                 free(klink, M_TEMP);
1743         }
1744         /*
1745          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1746          */
1747         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1748                 mtx_lock(&uma_mtx);
1749                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1750                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1751                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1752         }
1753         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1758  *
1759  * Arguments:
1760  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1761  *              as an argument.
1762  *
1763  * Returns:
1764  *      Nothing
1765  */
1766 static void
1767 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1768 {
1769         uma_keg_t keg;
1770         uma_zone_t zone;
1771
1772         mtx_lock(&uma_mtx);
1773         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1774                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1775                         zfunc(zone);
1776         }
1777         mtx_unlock(&uma_mtx);
1778 }
1779
1780 /* Public functions */
1781 /* See uma.h */
1782 void
1783 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1784 {
1785         struct uma_zctor_args args;
1786         uma_slab_t slab;
1787         u_int slabsize;
1788         int i;
1789
1790 #ifdef UMA_DEBUG
1791         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1792 #endif
1793         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1794
1795         /* "manually" create the initial zone */
1796         memset(&args, 0, sizeof(args));
1797         args.name = "UMA Kegs";
1798         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1799         args.ctor = keg_ctor;
1800         args.dtor = keg_dtor;
1801         args.uminit = zero_init;
1802         args.fini = NULL;
1803         args.keg = &masterkeg;
1804         args.align = 32 - 1;
1805         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1806         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1807         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1808
1809 #ifdef UMA_DEBUG
1810         printf("Filling boot free list.\n");
1811 #endif
1812         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1813                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1814                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1815                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1816                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1817         }
1818         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1819
1820 #ifdef UMA_DEBUG
1821         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1822 #endif
1823         args.name = "UMA Zones";
1824         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1825             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1826         args.ctor = zone_ctor;
1827         args.dtor = zone_dtor;
1828         args.uminit = zero_init;
1829         args.fini = NULL;
1830         args.keg = NULL;
1831         args.align = 32 - 1;
1832         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1833         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1834         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1835
1836 #ifdef UMA_DEBUG
1837         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1838 #endif
1839 #ifdef UMA_DEBUG
1840         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1841 #endif
1842
1843         /* Now make a zone for slab headers */
1844         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1845                                 sizeof(struct uma_slab),
1846                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1847                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1848
1849         /*
1850          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1851          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1852          */
1853         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1854         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1855         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1856                                   slabsize,
1857                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1858                                   UMA_ALIGN_PTR,
1859                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1860
1861         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1862             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1863             NULL, NULL, NULL, NULL,
1864             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1865
1866         bucket_init();
1867
1868         booted = UMA_STARTUP;
1869
1870 #ifdef UMA_DEBUG
1871         printf("UMA startup complete.\n");
1872 #endif
1873 }
1874
1875 /* see uma.h */
1876 void
1877 uma_startup2(void)
1878 {
1879         booted = UMA_STARTUP2;
1880         bucket_enable();
1881 #ifdef UMA_DEBUG
1882         printf("UMA startup2 complete.\n");
1883 #endif
1884 }
1885
1886 /*
1887  * Initialize our callout handle
1888  *
1889  */
1890
1891 static void
1892 uma_startup3(void)
1893 {
1894 #ifdef UMA_DEBUG
1895         printf("Starting callout.\n");
1896 #endif
1897         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1898         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1899 #ifdef UMA_DEBUG
1900         printf("UMA startup3 complete.\n");
1901 #endif
1902 }
1903
1904 static uma_keg_t
1905 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1906                 int align, uint32_t flags)
1907 {
1908         struct uma_kctor_args args;
1909
1910         args.size = size;
1911         args.uminit = uminit;
1912         args.fini = fini;
1913         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1914         args.flags = flags;
1915         args.zone = zone;
1916         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1917 }
1918
1919 /* See uma.h */
1920 void
1921 uma_set_align(int align)
1922 {
1923
1924         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1925                 uma_align_cache = align;
1926 }
1927
1928 /* See uma.h */
1929 uma_zone_t
1930 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1931                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1932
1933 {
1934         struct uma_zctor_args args;
1935
1936         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1937         memset(&args, 0, sizeof(args));
1938         args.name = name;
1939         args.size = size;
1940         args.ctor = ctor;
1941         args.dtor = dtor;
1942         args.uminit = uminit;
1943         args.fini = fini;
1944         args.align = align;
1945         args.flags = flags;
1946         args.keg = NULL;
1947
1948         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1949 }
1950
1951 /* See uma.h */
1952 uma_zone_t
1953 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1954                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1955 {
1956         struct uma_zctor_args args;
1957         uma_keg_t keg;
1958
1959         keg = zone_first_keg(master);
1960         memset(&args, 0, sizeof(args));
1961         args.name = name;
1962         args.size = keg->uk_size;
1963         args.ctor = ctor;
1964         args.dtor = dtor;
1965         args.uminit = zinit;
1966         args.fini = zfini;
1967         args.align = keg->uk_align;
1968         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1969         args.keg = keg;
1970
1971         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1972         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1973 }
1974
1975 /* See uma.h */
1976 uma_zone_t
1977 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1978                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1979                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1980 {
1981         struct uma_zctor_args args;
1982
1983         memset(&args, 0, sizeof(args));
1984         args.name = name;
1985         args.size = size;
1986         args.ctor = ctor;
1987         args.dtor = dtor;
1988         args.uminit = zinit;
1989         args.fini = zfini;
1990         args.import = zimport;
1991         args.release = zrelease;
1992         args.arg = arg;
1993         args.align = 0;
1994         args.flags = flags;
1995
1996         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1997 }
1998
1999 static void
2000 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2001 {
2002         if (a < b) {
2003                 ZONE_LOCK(a);
2004                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2005         } else {
2006                 ZONE_LOCK(b);
2007                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2008         }
2009 }
2010
2011 static void
2012 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2013 {
2014
2015         ZONE_UNLOCK(a);
2016         ZONE_UNLOCK(b);
2017 }
2018
2019 int
2020 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2021 {
2022         uma_klink_t klink;
2023         uma_klink_t kl;
2024         int error;
2025
2026         error = 0;
2027         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2028
2029         zone_lock_pair(zone, master);
2030         /*
2031          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2032          * a secondary.
2033          */
2034         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2035             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2036                 error = EINVAL;
2037                 goto out;
2038         }
2039         /*
2040          * The new master must also use vtoslab().
2041          */
2042         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2043                 error = EINVAL;
2044                 goto out;
2045         }
2046         /*
2047          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
2048          */
2049         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
2050             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
2051                 error = EINVAL;
2052                 goto out;
2053         }
2054         /*
2055          * The underlying object must be the same size.  rsize
2056          * may be different.
2057          */
2058         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2059                 error = E2BIG;
2060                 goto out;
2061         }
2062         /*
2063          * Put it at the end of the list.
2064          */
2065         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2066         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2067                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2068                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2069                         break;
2070                 }
2071         }
2072         klink = NULL;
2073         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2074         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2075
2076 out:
2077         zone_unlock_pair(zone, master);
2078         if (klink != NULL)
2079                 free(klink, M_TEMP);
2080
2081         return (error);
2082 }
2083
2084
2085 /* See uma.h */
2086 void
2087 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2088 {
2089
2090         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2091 }
2092
2093 /* See uma.h */
2094 void *
2095 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2096 {
2097         void *item;
2098         uma_cache_t cache;
2099         uma_bucket_t bucket;
2100         int lockfail;
2101         int cpu;
2102
2103         /* This is the fast path allocation */
2104 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2105         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2106 #endif
2107         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2108             zone->uz_name, flags);
2109
2110         if (flags & M_WAITOK) {
2111                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2112                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2113         }
2114 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2115         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2116                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2117                 if (item != NULL) {
2118                         /*
2119                          * Avoid conflict with the use-after-free
2120                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2121                          */
2122                         if (zone->uz_init != NULL &&
2123                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2124                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2125                                 return (NULL);
2126                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2127                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2128                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2129                             flags) != 0) {
2130                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2131                                 return (NULL);
2132                         }
2133                         return (item);
2134                 }
2135                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2136         }
2137 #endif
2138         /*
2139          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2140          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2141          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2142          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2143          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2144          * preemption and migration.  We release the critical section in
2145          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2146          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2147          * must detect and handle migration if it has occurred.
2148          */
2149         critical_enter();
2150         cpu = curcpu;
2151         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2152
2153 zalloc_start:
2154         bucket = cache->uc_allocbucket;
2155         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2156                 bucket->ub_cnt--;
2157                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2158 #ifdef INVARIANTS
2159                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2160 #endif
2161                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2162                 cache->uc_allocs++;
2163                 critical_exit();
2164                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2165                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2166                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2167                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2168                         return (NULL);
2169                 }
2170 #ifdef INVARIANTS
2171                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2172 #endif
2173                 if (flags & M_ZERO)
2174                         uma_zero_item(item, zone);
2175                 return (item);
2176         }
2177
2178         /*
2179          * We have run out of items in our alloc bucket.
2180          * See if we can switch with our free bucket.
2181          */
2182         bucket = cache->uc_freebucket;
2183         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2184 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2185                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2186 #endif
2187                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2188                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2189                 goto zalloc_start;
2190         }
2191
2192         /*
2193          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2194          */
2195         bucket = cache->uc_allocbucket;
2196         cache->uc_allocbucket = NULL;
2197         critical_exit();
2198         if (bucket != NULL)
2199                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2200
2201         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2202         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2203                 goto zalloc_item;
2204
2205         /*
2206          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2207          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2208          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2209          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2210          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2211          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2212          * the critical section.
2213          */
2214         lockfail = 0;
2215         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2216                 /* Record contention to size the buckets. */
2217                 ZONE_LOCK(zone);
2218                 lockfail = 1;
2219         }
2220         critical_enter();
2221         cpu = curcpu;
2222         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2223
2224         /*
2225          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2226          */
2227         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2228         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2229         cache->uc_allocs = 0;
2230         cache->uc_frees = 0;
2231
2232         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2233         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2234                 ZONE_UNLOCK(zone);
2235                 goto zalloc_start;
2236         }
2237
2238         /*
2239          * Check the zone's cache of buckets.
2240          */
2241         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2242                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2243                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2244
2245                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2246                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2247                 ZONE_UNLOCK(zone);
2248                 goto zalloc_start;
2249         }
2250         /* We are no longer associated with this CPU. */
2251         critical_exit();
2252
2253         /*
2254          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2255          * handle the working set.
2256          */
2257         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2258                 zone->uz_count++;
2259         ZONE_UNLOCK(zone);
2260
2261         /*
2262          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2263          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2264          * will use the just filled bucket.
2265          */
2266         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2267         if (bucket != NULL) {
2268                 ZONE_LOCK(zone);
2269                 critical_enter();
2270                 cpu = curcpu;
2271                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2272                 /*
2273                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2274                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2275                  * the memory directly.
2276                  */
2277                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2278                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2279                 else
2280                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2281                 ZONE_UNLOCK(zone);
2282                 goto zalloc_start;
2283         }
2284
2285         /*
2286          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2287          */
2288 #ifdef UMA_DEBUG
2289         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2290 #endif
2291
2292 zalloc_item:
2293         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2294
2295         return (item);
2296 }
2297
2298 static uma_slab_t
2299 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2300 {
2301         uma_slab_t slab;
2302         int reserve;
2303
2304         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2305         slab = NULL;
2306         reserve = 0;
2307         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2308                 reserve = keg->uk_reserve;
2309
2310         for (;;) {
2311                 /*
2312                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2313                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2314                  * fragmentation.
2315                  */
2316                 if (keg->uk_free > reserve) {
2317                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2318                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2319                         } else {
2320                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2321                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2322                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2323                                     us_link);
2324                         }
2325                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2326                         return (slab);
2327                 }
2328
2329                 /*
2330                  * M_NOVM means don't ask at all!
2331                  */
2332                 if (flags & M_NOVM)
2333                         break;
2334
2335                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2336                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2337                         /*
2338                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2339                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2340                          */
2341                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2342                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2343                                 zone_log_warning(zone);
2344                         }
2345                         if (flags & M_NOWAIT)
2346                                 break;
2347                         zone->uz_sleeps++;
2348                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2349                         continue;
2350                 }
2351                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2352                 /*
2353                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2354                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2355                  * at least one item.
2356                  */
2357                 if (slab) {
2358                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2359                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2360                         return (slab);
2361                 }
2362                 /*
2363                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2364                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2365                  * fail.
2366                  */
2367                 flags |= M_NOVM;
2368         }
2369         return (slab);
2370 }
2371
2372 static uma_slab_t
2373 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2374 {
2375         uma_slab_t slab;
2376
2377         if (keg == NULL) {
2378                 keg = zone_first_keg(zone);
2379                 KEG_LOCK(keg);
2380         }
2381
2382         for (;;) {
2383                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2384                 if (slab)
2385                         return (slab);
2386                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2387                         break;
2388         }
2389         KEG_UNLOCK(keg);
2390         return (NULL);
2391 }
2392
2393 /*
2394  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2395  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2396  *
2397  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2398  */
2399 static uma_slab_t
2400 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2401 {
2402         uma_klink_t klink;
2403         uma_slab_t slab;
2404         uma_keg_t keg;
2405         int flags;
2406         int empty;
2407         int full;
2408
2409         /*
2410          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2411          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2412          * without blocking.
2413          */
2414         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2415         /*
2416          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2417          * the search.
2418          */
2419         if (last != NULL) {
2420                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2421                 if (slab)
2422                         return (slab);
2423                 KEG_UNLOCK(last);
2424         }
2425         /*
2426          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2427          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2428          * required but we've done it for so long now.
2429          */
2430         for (;;) {
2431                 empty = 0;
2432                 full = 0;
2433                 /*
2434                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2435                  * correct lock while calling into the keg layer.
2436                  */
2437                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2438                         keg = klink->kl_keg;
2439                         KEG_LOCK(keg);
2440                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2441                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2442                                 if (slab)
2443                                         return (slab);
2444                         }
2445                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2446                                 full++;
2447                         else
2448                                 empty++;
2449                         KEG_UNLOCK(keg);
2450                 }
2451                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2452                         break;
2453                 flags = rflags;
2454                 /*
2455                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2456                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2457                  */
2458                 if (full && !empty) {
2459                         ZONE_LOCK(zone);
2460                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2461                         zone->uz_sleeps++;
2462                         zone_log_warning(zone);
2463                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2464                             "zonelimit", hz/100);
2465                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2466                         ZONE_UNLOCK(zone);
2467                         continue;
2468                 }
2469         }
2470         return (NULL);
2471 }
2472
2473 static void *
2474 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2475 {
2476         void *item;
2477         uint8_t freei;
2478
2479         MPASS(keg == slab->us_keg);
2480         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2481
2482         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2483         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2484         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2485         slab->us_freecount--;
2486         keg->uk_free--;
2487
2488         /* Move this slab to the full list */
2489         if (slab->us_freecount == 0) {
2490                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2491                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2492         }
2493
2494         return (item);
2495 }
2496
2497 static int
2498 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2499 {
2500         uma_slab_t slab;
2501         uma_keg_t keg;
2502         int i;
2503
2504         slab = NULL;
2505         keg = NULL;
2506         /* Try to keep the buckets totally full */
2507         for (i = 0; i < max; ) {
2508                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2509                         break;
2510                 keg = slab->us_keg;
2511                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2512                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2513                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2514                                 break;
2515                 }
2516                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2517                 flags &= ~M_WAITOK;
2518                 flags |= M_NOWAIT;
2519         }
2520         if (slab != NULL)
2521                 KEG_UNLOCK(keg);
2522
2523         return i;
2524 }
2525
2526 static uma_bucket_t
2527 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2528 {
2529         uma_bucket_t bucket;
2530         int max;
2531
2532         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2533         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2534         if (bucket == NULL)
2535                 return (NULL);
2536
2537         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2538         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2539             max, flags);
2540
2541         /*
2542          * Initialize the memory if necessary.
2543          */
2544         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2545                 int i;
2546
2547                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2548                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2549                             flags) != 0)
2550                                 break;
2551                 /*
2552                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2553                  * rest back onto the freelist.
2554                  */
2555                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2556                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2557                             bucket->ub_cnt - i);
2558 #ifdef INVARIANTS
2559                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2560                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2561 #endif
2562                         bucket->ub_cnt = i;
2563                 }
2564         }
2565
2566         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2567                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2568                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2569                 return (NULL);
2570         }
2571
2572         return (bucket);
2573 }
2574
2575 /*
2576  * Allocates a single item from a zone.
2577  *
2578  * Arguments
2579  *      zone   The zone to alloc for.
2580  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2581  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2582  *
2583  * Returns
2584  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2585  *      An item if successful
2586  */
2587
2588 static void *
2589 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2590 {
2591         void *item;
2592
2593         item = NULL;
2594
2595 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2596         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2597 #endif
2598         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2599                 goto fail;
2600         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2601
2602         /*
2603          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2604          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2605          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2606          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2607          */
2608         if (zone->uz_init != NULL) {
2609                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2610                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2611                         goto fail;
2612                 }
2613         }
2614         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2615                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2616                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2617                         goto fail;
2618                 }
2619         }
2620 #ifdef INVARIANTS
2621         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2622 #endif
2623         if (flags & M_ZERO)
2624                 uma_zero_item(item, zone);
2625
2626         return (item);
2627
2628 fail:
2629         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2630         return (NULL);
2631 }
2632
2633 /* See uma.h */
2634 void
2635 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2636 {
2637         uma_cache_t cache;
2638         uma_bucket_t bucket;
2639         int lockfail;
2640         int cpu;
2641
2642 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2643         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2644 #endif
2645         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2646             zone->uz_name);
2647
2648         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2649         if (item == NULL)
2650                 return;
2651 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2652         if (is_memguard_addr(item)) {
2653                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2654                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2655                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2656                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2657                 memguard_free(item);
2658                 return;
2659         }
2660 #endif
2661 #ifdef INVARIANTS
2662         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2663                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2664         else
2665                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2666 #endif
2667         if (zone->uz_dtor != NULL)
2668                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2669
2670         /*
2671          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2672          * a little longer for the limits to be reset.
2673          */
2674         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2675                 goto zfree_item;
2676
2677         /*
2678          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2679          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2680          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2681          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2682          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2683          * preemption and migration.  We release the critical section in
2684          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2685          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2686          * detect and handle migration if it has occurred.
2687          */
2688 zfree_restart:
2689         critical_enter();
2690         cpu = curcpu;
2691         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2692
2693 zfree_start:
2694         /*
2695          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2696          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2697          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2698          */
2699         bucket = cache->uc_allocbucket;
2700         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2701                 bucket = cache->uc_freebucket;
2702         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2703                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2704                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2705                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2706                 bucket->ub_cnt++;
2707                 cache->uc_frees++;
2708                 critical_exit();
2709                 return;
2710         }
2711
2712         /*
2713          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2714          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2715          * section.  Since the critical section is released, we may be
2716          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2717          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2718          * the critical section.
2719          */
2720         critical_exit();
2721         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2722                 goto zfree_item;
2723
2724         lockfail = 0;
2725         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2726                 /* Record contention to size the buckets. */
2727                 ZONE_LOCK(zone);
2728                 lockfail = 1;
2729         }
2730         critical_enter();
2731         cpu = curcpu;
2732         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2733
2734         /*
2735          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2736          */
2737         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2738         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2739         cache->uc_allocs = 0;
2740         cache->uc_frees = 0;
2741
2742         bucket = cache->uc_freebucket;
2743         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2744                 ZONE_UNLOCK(zone);
2745                 goto zfree_start;
2746         }
2747         cache->uc_freebucket = NULL;
2748
2749         /* Can we throw this on the zone full list? */
2750         if (bucket != NULL) {
2751 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2752                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2753 #endif
2754                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2755                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2756                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2757                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2758         }
2759
2760         /* We are no longer associated with this CPU. */
2761         critical_exit();
2762
2763         /*
2764          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2765          * handle the working set.
2766          */
2767         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2768                 zone->uz_count++;
2769         ZONE_UNLOCK(zone);
2770
2771 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2772         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2773 #endif
2774         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2775         if (bucket) {
2776                 critical_enter();
2777                 cpu = curcpu;
2778                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2779                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2780                         cache->uc_freebucket = bucket;
2781                         goto zfree_start;
2782                 }
2783                 /*
2784                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2785                  * critical section to free the bucket.
2786                  */
2787                 critical_exit();
2788                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2789                 goto zfree_restart;
2790         }
2791
2792         /*
2793          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2794          */
2795 zfree_item:
2796         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2797
2798         return;
2799 }
2800
2801 static void
2802 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2803 {
2804         uint8_t freei;
2805
2806         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2807         MPASS(keg == slab->us_keg);
2808
2809         /* Do we need to remove from any lists? */
2810         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2811                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2812                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2813         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2814                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2815                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2816         }
2817
2818         /* Slab management. */
2819         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2820         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2821         slab->us_freecount++;
2822
2823         /* Keg statistics. */
2824         keg->uk_free++;
2825 }
2826
2827 static void
2828 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2829 {
2830         void *item;
2831         uma_slab_t slab;
2832         uma_keg_t keg;
2833         uint8_t *mem;
2834         int clearfull;
2835         int i;
2836
2837         clearfull = 0;
2838         keg = zone_first_keg(zone);
2839         KEG_LOCK(keg);
2840         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2841                 item = bucket[i];
2842                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2843                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2844                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2845                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2846                         } else {
2847                                 mem += keg->uk_pgoff;
2848                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2849                         }
2850                 } else {
2851                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2852                         if (slab->us_keg != keg) {
2853                                 KEG_UNLOCK(keg);
2854                                 keg = slab->us_keg;
2855                                 KEG_LOCK(keg);
2856                         }
2857                 }
2858                 slab_free_item(keg, slab, item);
2859                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2860                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2861                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2862                                 clearfull = 1;
2863                         }
2864
2865                         /* 
2866                          * We can handle one more allocation. Since we're
2867                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2868                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2869                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2870                          * threads etc).
2871                          */
2872                         wakeup(keg);
2873                 }
2874         }
2875         KEG_UNLOCK(keg);
2876         if (clearfull) {
2877                 ZONE_LOCK(zone);
2878                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2879                 wakeup(zone);
2880                 ZONE_UNLOCK(zone);
2881         }
2882
2883 }
2884
2885 /*
2886  * Frees a single item to any zone.
2887  *
2888  * Arguments:
2889  *      zone   The zone to free to
2890  *      item   The item we're freeing
2891  *      udata  User supplied data for the dtor
2892  *      skip   Skip dtors and finis
2893  */
2894 static void
2895 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2896 {
2897
2898 #ifdef INVARIANTS
2899         if (skip == SKIP_NONE) {
2900                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2901                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2902                 else
2903                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2904         }
2905 #endif
2906         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2907                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2908
2909         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2910                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2911
2912         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2913         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2914 }
2915
2916 /* See uma.h */
2917 int
2918 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2919 {
2920         uma_keg_t keg;
2921
2922         keg = zone_first_keg(zone);
2923         if (keg == NULL)
2924                 return (0);
2925         KEG_LOCK(keg);
2926         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2927         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2928                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2929         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2930         KEG_UNLOCK(keg);
2931
2932         return (nitems);
2933 }
2934
2935 /* See uma.h */
2936 int
2937 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2938 {
2939         int nitems;
2940         uma_keg_t keg;
2941
2942         keg = zone_first_keg(zone);
2943         if (keg == NULL)
2944                 return (0);
2945         KEG_LOCK(keg);
2946         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2947         KEG_UNLOCK(keg);
2948
2949         return (nitems);
2950 }
2951
2952 /* See uma.h */
2953 void
2954 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2955 {
2956
2957         ZONE_LOCK(zone);
2958         zone->uz_warning = warning;
2959         ZONE_UNLOCK(zone);
2960 }
2961
2962 /* See uma.h */
2963 int
2964 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2965 {
2966         int64_t nitems;
2967         u_int i;
2968
2969         ZONE_LOCK(zone);
2970         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2971         CPU_FOREACH(i) {
2972                 /*
2973                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2974                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2975                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2976                  */
2977                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2978                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2979         }
2980         ZONE_UNLOCK(zone);
2981
2982         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2983 }
2984
2985 /* See uma.h */
2986 void
2987 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2988 {
2989         uma_keg_t keg;
2990
2991         keg = zone_first_keg(zone);
2992         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2993         KEG_LOCK(keg);
2994         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2995             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2996         keg->uk_init = uminit;
2997         KEG_UNLOCK(keg);
2998 }
2999
3000 /* See uma.h */
3001 void
3002 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3003 {
3004         uma_keg_t keg;
3005
3006         keg = zone_first_keg(zone);
3007         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3008         KEG_LOCK(keg);
3009         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3010             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3011         keg->uk_fini = fini;
3012         KEG_UNLOCK(keg);
3013 }
3014
3015 /* See uma.h */
3016 void
3017 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3018 {
3019
3020         ZONE_LOCK(zone);
3021         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3022             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3023         zone->uz_init = zinit;
3024         ZONE_UNLOCK(zone);
3025 }
3026
3027 /* See uma.h */
3028 void
3029 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3030 {
3031
3032         ZONE_LOCK(zone);
3033         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3034             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3035         zone->uz_fini = zfini;
3036         ZONE_UNLOCK(zone);
3037 }
3038
3039 /* See uma.h */
3040 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3041 void
3042 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3043 {
3044         uma_keg_t keg;
3045
3046         keg = zone_first_keg(zone);
3047         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3048         KEG_LOCK(keg);
3049         keg->uk_freef = freef;
3050         KEG_UNLOCK(keg);
3051 }
3052
3053 /* See uma.h */
3054 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3055 void
3056 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3057 {
3058         uma_keg_t keg;
3059
3060         keg = zone_first_keg(zone);
3061         KEG_LOCK(keg);
3062         keg->uk_allocf = allocf;
3063         KEG_UNLOCK(keg);
3064 }
3065
3066 /* See uma.h */
3067 void
3068 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3069 {
3070         uma_keg_t keg;
3071
3072         keg = zone_first_keg(zone);
3073         if (keg == NULL)
3074                 return;
3075         KEG_LOCK(keg);
3076         keg->uk_reserve = items;
3077         KEG_UNLOCK(keg);
3078
3079         return;
3080 }
3081
3082 /* See uma.h */
3083 int
3084 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3085 {
3086         uma_keg_t keg;
3087         vm_offset_t kva;
3088         int pages;
3089
3090         keg = zone_first_keg(zone);
3091         if (keg == NULL)
3092                 return (0);
3093         pages = count / keg->uk_ipers;
3094
3095         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3096                 pages++;
3097
3098 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3099         if (keg->uk_ppera > 1) {
3100 #else
3101         if (1) {
3102 #endif
3103                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
3104                 if (kva == 0)
3105                         return (0);
3106         } else
3107                 kva = 0;
3108         KEG_LOCK(keg);
3109         keg->uk_kva = kva;
3110         keg->uk_offset = 0;
3111         keg->uk_maxpages = pages;
3112 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3113         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3114 #else
3115         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3116 #endif
3117         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3118         KEG_UNLOCK(keg);
3119
3120         return (1);
3121 }
3122
3123 /* See uma.h */
3124 void
3125 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3126 {
3127         int slabs;
3128         uma_slab_t slab;
3129         uma_keg_t keg;
3130
3131         keg = zone_first_keg(zone);
3132         if (keg == NULL)
3133                 return;
3134         KEG_LOCK(keg);
3135         slabs = items / keg->uk_ipers;
3136         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3137                 slabs++;
3138         while (slabs > 0) {
3139                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3140                 if (slab == NULL)
3141                         break;
3142                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3143                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3144                 slabs--;
3145         }
3146         KEG_UNLOCK(keg);
3147 }
3148
3149 /* See uma.h */
3150 uint32_t *
3151 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3152 {
3153         uma_slabrefcnt_t slabref;
3154         uma_slab_t slab;
3155         uma_keg_t keg;
3156         uint32_t *refcnt;
3157         int idx;
3158
3159         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3160         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3161         keg = slab->us_keg;
3162         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3163             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3164         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3165         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3166         return refcnt;
3167 }
3168
3169 /* See uma.h */
3170 void
3171 uma_reclaim(void)
3172 {
3173 #ifdef UMA_DEBUG
3174         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3175 #endif
3176         bucket_enable();
3177         zone_foreach(zone_drain);
3178         if (vm_page_count_min()) {
3179                 cache_drain_safe(NULL);
3180                 zone_foreach(zone_drain);
3181         }
3182         /*
3183          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3184          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3185          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3186          */
3187         zone_drain(slabzone);
3188         zone_drain(slabrefzone);
3189         bucket_zone_drain();
3190 }
3191
3192 /* See uma.h */
3193 int
3194 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3195 {
3196         int full;
3197
3198         ZONE_LOCK(zone);
3199         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3200         ZONE_UNLOCK(zone);
3201         return (full);  
3202 }
3203
3204 int
3205 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3206 {
3207         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3208 }
3209
3210 void *
3211 uma_large_malloc(int size, int wait)
3212 {
3213         void *mem;
3214         uma_slab_t slab;
3215         uint8_t flags;
3216
3217         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3218         if (slab == NULL)
3219                 return (NULL);
3220         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3221         if (mem) {
3222                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3223                 slab->us_data = mem;
3224                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3225                 slab->us_size = size;
3226         } else {
3227                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3228         }
3229
3230         return (mem);
3231 }
3232
3233 void
3234 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3235 {
3236
3237         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3238         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3239 }
3240
3241 static void
3242 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3243 {
3244
3245         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3246                 for (int i = 0; i < mp_ncpus; i++)
3247                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3248         } else
3249                 bzero(item, zone->uz_size);
3250 }
3251
3252 void
3253 uma_print_stats(void)
3254 {
3255         zone_foreach(uma_print_zone);
3256 }
3257
3258 static void
3259 slab_print(uma_slab_t slab)
3260 {
3261         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3262                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3263 }
3264
3265 static void
3266 cache_print(uma_cache_t cache)
3267 {
3268         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3269                 cache->uc_allocbucket,
3270                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3271                 cache->uc_freebucket,
3272                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3273 }
3274
3275 static void
3276 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3277 {
3278         uma_slab_t slab;
3279
3280         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3281             "out %d free %d limit %d\n",
3282             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3283             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3284             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3285             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3286         printf("Part slabs:\n");
3287         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3288                 slab_print(slab);
3289         printf("Free slabs:\n");
3290         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3291                 slab_print(slab);
3292         printf("Full slabs:\n");
3293         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3294                 slab_print(slab);
3295 }
3296
3297 void
3298 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3299 {
3300         uma_cache_t cache;
3301         uma_klink_t kl;
3302         int i;
3303
3304         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3305             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3306         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3307                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3308         CPU_FOREACH(i) {
3309                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3310                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3311                 cache_print(cache);
3312         }
3313 }
3314
3315 #ifdef DDB
3316 /*
3317  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3318  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3319  *
3320  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3321  * per-CPU cache statistic.
3322  *
3323  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3324  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3325  * directly so that we don't have to.
3326  */
3327 static void
3328 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3329     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3330 {
3331         uma_cache_t cache;
3332         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3333         int cachefree, cpu;
3334
3335         allocs = frees = sleeps = 0;
3336         cachefree = 0;
3337         CPU_FOREACH(cpu) {
3338                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3339                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3340                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3341                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3342                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3343                 allocs += cache->uc_allocs;
3344                 frees += cache->uc_frees;
3345         }
3346         allocs += z->uz_allocs;
3347         frees += z->uz_frees;
3348         sleeps += z->uz_sleeps;
3349         if (cachefreep != NULL)
3350                 *cachefreep = cachefree;
3351         if (allocsp != NULL)
3352                 *allocsp = allocs;
3353         if (freesp != NULL)
3354                 *freesp = frees;
3355         if (sleepsp != NULL)
3356                 *sleepsp = sleeps;
3357 }
3358 #endif /* DDB */
3359
3360 static int
3361 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3362 {
3363         uma_keg_t kz;
3364         uma_zone_t z;
3365         int count;
3366
3367         count = 0;
3368         mtx_lock(&uma_mtx);
3369         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3370                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3371                         count++;
3372         }
3373         mtx_unlock(&uma_mtx);
3374         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3375 }
3376
3377 static int
3378 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3379 {
3380         struct uma_stream_header ush;
3381         struct uma_type_header uth;
3382         struct uma_percpu_stat ups;
3383         uma_bucket_t bucket;
3384         struct sbuf sbuf;
3385         uma_cache_t cache;
3386         uma_klink_t kl;
3387         uma_keg_t kz;
3388         uma_zone_t z;
3389         uma_keg_t k;
3390         int count, error, i;
3391
3392         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3393         if (error != 0)
3394                 return (error);
3395         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3396
3397         count = 0;
3398         mtx_lock(&uma_mtx);
3399         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3400                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3401                         count++;
3402         }
3403
3404         /*
3405          * Insert stream header.
3406          */
3407         bzero(&ush, sizeof(ush));
3408         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3409         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3410         ush.ush_count = count;
3411         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3412
3413         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3414                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3415                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3416                         ZONE_LOCK(z);
3417                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3418                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3419                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3420                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3421                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3422                                 k = kl->kl_keg;
3423                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3424                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3425                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3426                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3427                                     * k->uk_ipers;
3428                         }
3429
3430                         /*
3431                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3432                          * on the keg's zone list.
3433                          */
3434                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3435                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3436                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3437
3438                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3439                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3440                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3441                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3442                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3443                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3444                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3445                         /*
3446                          * While it is not normally safe to access the cache
3447                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3448                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3449                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3450                          * accept the possible race associated with bucket
3451                          * exchange during monitoring.
3452                          */
3453                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3454                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3455                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3456                                         goto skip;
3457                                 if (CPU_ABSENT(i))
3458                                         goto skip;
3459                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3460                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3461                                         ups.ups_cache_free +=
3462                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3463                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3464                                         ups.ups_cache_free +=
3465                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3466                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3467                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3468 skip:
3469                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3470                         }
3471                         ZONE_UNLOCK(z);
3472                 }
3473         }
3474         mtx_unlock(&uma_mtx);
3475         error = sbuf_finish(&sbuf);
3476         sbuf_delete(&sbuf);
3477         return (error);
3478 }
3479
3480 int
3481 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3482 {
3483         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3484         int error, max, old;
3485
3486         old = max = uma_zone_get_max(zone);
3487         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3488         if (error || !req->newptr)
3489                 return (error);
3490
3491         if (max < old)
3492                 return (EINVAL);
3493
3494         uma_zone_set_max(zone, max);
3495
3496         return (0);
3497 }
3498
3499 int
3500 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3501 {
3502         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3503         int cur;
3504
3505         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3506         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3507 }
3508
3509 #ifdef DDB
3510 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3511 {
3512         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3513         uma_bucket_t bucket;
3514         uma_keg_t kz;
3515         uma_zone_t z;
3516         int cachefree;
3517
3518         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3519             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3520         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3521                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3522                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3523                                 allocs = z->uz_allocs;
3524                                 frees = z->uz_frees;
3525                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3526                                 cachefree = 0;
3527                         } else
3528                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3529                                     &frees, &sleeps);
3530                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3531                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3532                                 cachefree += kz->uk_free;
3533                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3534                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3535                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3536                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3537                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3538                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3539                         if (db_pager_quit)
3540                                 return;
3541                 }
3542         }
3543 }
3544
3545 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3546 {
3547         uint64_t allocs, frees;
3548         uma_bucket_t bucket;
3549         uma_zone_t z;
3550         int cachefree;
3551
3552         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3553             "Requests", "Bucket");
3554         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3555                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3556                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3557                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3558                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3559                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3560                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3561                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3562                 if (db_pager_quit)
3563                         return;
3564         }
3565 }
3566 #endif