]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Huge cleanup of random(4) code.
[FreeBSD/FreeBSD.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/random.h>
77 #include <sys/rwlock.h>
78 #include <sys/sbuf.h>
79 #include <sys/sched.h>
80 #include <sys/smp.h>
81 #include <sys/vmmeter.h>
82
83 #include <vm/vm.h>
84 #include <vm/vm_object.h>
85 #include <vm/vm_page.h>
86 #include <vm/vm_pageout.h>
87 #include <vm/vm_param.h>
88 #include <vm/vm_map.h>
89 #include <vm/vm_kern.h>
90 #include <vm/vm_extern.h>
91 #include <vm/uma.h>
92 #include <vm/uma_int.h>
93 #include <vm/uma_dbg.h>
94
95 #include <ddb/ddb.h>
96
97 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
98 #include <vm/memguard.h>
99 #endif
100
101 /*
102  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
103  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
104  * bss section to bootstrap us.
105  */
106 static struct uma_keg masterkeg;
107 static struct uma_zone masterzone_k;
108 static struct uma_zone masterzone_z;
109 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
110 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
111
112 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
113 static uma_zone_t slabzone;
114 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
115
116 /*
117  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
118  * prior to malloc coming up.
119  */
120 static uma_zone_t hashzone;
121
122 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
123 int uma_align_cache = 64 - 1;
124
125 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
126
127 /*
128  * Are we allowed to allocate buckets?
129  */
130 static int bucketdisable = 1;
131
132 /* Linked list of all kegs in the system */
133 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
134
135 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
136 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
137     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
138
139 /* This RW lock protects the keg list */
140 static struct rwlock_padalign uma_rwlock;
141
142 /* Linked list of boot time pages */
143 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
144     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
145
146 /* This mutex protects the boot time pages list */
147 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
148
149 static struct sx uma_drain_lock;
150
151 /* Is the VM done starting up? */
152 static int booted = 0;
153 #define UMA_STARTUP     1
154 #define UMA_STARTUP2    2
155
156 /*
157  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
158  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
159  */
160 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
161
162 /*
163  * This is the handle used to schedule events that need to happen
164  * outside of the allocation fast path.
165  */
166 static struct callout uma_callout;
167 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
168
169 /*
170  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
171  * a special allocation function just for zones.
172  */
173 struct uma_zctor_args {
174         const char *name;
175         size_t size;
176         uma_ctor ctor;
177         uma_dtor dtor;
178         uma_init uminit;
179         uma_fini fini;
180         uma_import import;
181         uma_release release;
182         void *arg;
183         uma_keg_t keg;
184         int align;
185         uint32_t flags;
186 };
187
188 struct uma_kctor_args {
189         uma_zone_t zone;
190         size_t size;
191         uma_init uminit;
192         uma_fini fini;
193         int align;
194         uint32_t flags;
195 };
196
197 struct uma_bucket_zone {
198         uma_zone_t      ubz_zone;
199         char            *ubz_name;
200         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
201         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
202 };
203
204 /*
205  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
206  * of two sizes for more efficient space utilization.
207  */
208 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
209     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
210
211 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
212
213 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
214         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
215         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
216         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
217         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
218         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
219         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
220         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
221         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
222         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
223         { NULL, NULL, 0}
224 };
225
226 /*
227  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
228  */
229 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
230
231 /* Prototypes.. */
232
233 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
234 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
235 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
236 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
237 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
238 static void cache_drain(uma_zone_t);
239 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
240 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
241 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
242 static void keg_dtor(void *, int, void *);
243 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
244 static void zone_dtor(void *, int, void *);
245 static int zero_init(void *, int, int);
246 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
247 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
248 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
249 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
250 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
251 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
252 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
253 static void uma_timeout(void *);
254 static void uma_startup3(void);
255 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
256 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
257 static void bucket_enable(void);
258 static void bucket_init(void);
259 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
260 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
261 static void bucket_zone_drain(void);
262 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
263 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
264 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
265 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
266 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
267 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
268     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
269 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
270 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
271 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
272
273 void uma_print_zone(uma_zone_t);
274 void uma_print_stats(void);
275 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
276 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
277
278 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
279
280 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
281     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
282
283 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
284     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
285
286 static int zone_warnings = 1;
287 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
288     "Warn when UMA zones becomes full");
289
290 /*
291  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
292  */
293 static void
294 bucket_enable(void)
295 {
296         bucketdisable = vm_page_count_min();
297 }
298
299 /*
300  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
301  *
302  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
303  * of the header and an array of pointers.
304  */
305 static void
306 bucket_init(void)
307 {
308         struct uma_bucket_zone *ubz;
309         int size;
310
311         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
312                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
313                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
314                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
315                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
316                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
317         }
318 }
319
320 /*
321  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
322  * to allocate the bucket.
323  */
324 static struct uma_bucket_zone *
325 bucket_zone_lookup(int entries)
326 {
327         struct uma_bucket_zone *ubz;
328
329         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
330                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
331                         return (ubz);
332         ubz--;
333         return (ubz);
334 }
335
336 static int
337 bucket_select(int size)
338 {
339         struct uma_bucket_zone *ubz;
340
341         ubz = &bucket_zones[0];
342         if (size > ubz->ubz_maxsize)
343                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
344
345         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
346                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
347                         break;
348         ubz--;
349         return (ubz->ubz_entries);
350 }
351
352 static uma_bucket_t
353 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
354 {
355         struct uma_bucket_zone *ubz;
356         uma_bucket_t bucket;
357
358         /*
359          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
360          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
361          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
362          * low memory situations.
363          */
364         if (bucketdisable)
365                 return (NULL);
366         /*
367          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
368          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
369          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
370          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
371          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
372          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
373          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
374          * free path.
375          */
376         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
377                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
378         else {
379                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
380                         return (NULL);
381                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
382         }
383         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
384                 flags |= M_NOVM;
385         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
386         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
387                 ubz++;
388         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
389         if (bucket) {
390 #ifdef INVARIANTS
391                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
392 #endif
393                 bucket->ub_cnt = 0;
394                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
395         }
396
397         return (bucket);
398 }
399
400 static void
401 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
402 {
403         struct uma_bucket_zone *ubz;
404
405         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
406             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
407         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
408                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
409         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
410         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
411 }
412
413 static void
414 bucket_zone_drain(void)
415 {
416         struct uma_bucket_zone *ubz;
417
418         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
419                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
420 }
421
422 static void
423 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
424 {
425         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
426
427         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
428                 return;
429
430         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
431                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
432 }
433
434 static void
435 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
436 {
437         uma_klink_t klink;
438
439         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
440                 kegfn(klink->kl_keg);
441 }
442
443 /*
444  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
445  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
446  *
447  * Arguments:
448  *      arg   Unused
449  *
450  * Returns:
451  *      Nothing
452  */
453 static void
454 uma_timeout(void *unused)
455 {
456         bucket_enable();
457         zone_foreach(zone_timeout);
458
459         /* Reschedule this event */
460         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
461 }
462
463 /*
464  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
465  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
466  *
467  *  Returns nothing.
468  */
469 static void
470 keg_timeout(uma_keg_t keg)
471 {
472
473         KEG_LOCK(keg);
474         /*
475          * Expand the keg hash table.
476          *
477          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
478          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
479          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
480          */
481         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
482             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
483                 struct uma_hash newhash;
484                 struct uma_hash oldhash;
485                 int ret;
486
487                 /*
488                  * This is so involved because allocating and freeing
489                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
490                  * I have to do everything in stages and check for
491                  * races.
492                  */
493                 newhash = keg->uk_hash;
494                 KEG_UNLOCK(keg);
495                 ret = hash_alloc(&newhash);
496                 KEG_LOCK(keg);
497                 if (ret) {
498                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
499                                 oldhash = keg->uk_hash;
500                                 keg->uk_hash = newhash;
501                         } else
502                                 oldhash = newhash;
503
504                         KEG_UNLOCK(keg);
505                         hash_free(&oldhash);
506                         return;
507                 }
508         }
509         KEG_UNLOCK(keg);
510 }
511
512 static void
513 zone_timeout(uma_zone_t zone)
514 {
515
516         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
517 }
518
519 /*
520  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
521  * backing store.
522  *
523  * Arguments:
524  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
525  *
526  * Returns:
527  *      1 on sucess and 0 on failure.
528  */
529 static int
530 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
531 {
532         int oldsize;
533         int alloc;
534
535         oldsize = hash->uh_hashsize;
536
537         /* We're just going to go to a power of two greater */
538         if (oldsize)  {
539                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
540                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
541                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
542                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
543         } else {
544                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
545                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
546                     M_WAITOK);
547                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
548         }
549         if (hash->uh_slab_hash) {
550                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
551                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
552                 return (1);
553         }
554
555         return (0);
556 }
557
558 /*
559  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
560  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
561  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
562  *
563  * Arguments:
564  *      oldhash  The hash you want to expand
565  *      newhash  The hash structure for the new table
566  *
567  * Returns:
568  *      Nothing
569  *
570  * Discussion:
571  */
572 static int
573 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
574 {
575         uma_slab_t slab;
576         int hval;
577         int i;
578
579         if (!newhash->uh_slab_hash)
580                 return (0);
581
582         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
583                 return (0);
584
585         /*
586          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
587          * full rehash.
588          */
589
590         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
591                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
592                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
593                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
594                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
595                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
596                             slab, us_hlink);
597                 }
598
599         return (1);
600 }
601
602 /*
603  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
604  *
605  * Arguments:
606  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
607  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
608  *
609  * Returns:
610  *      Nothing
611  */
612 static void
613 hash_free(struct uma_hash *hash)
614 {
615         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
616                 return;
617         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
618                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
619         else
620                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
621 }
622
623 /*
624  * Frees all outstanding items in a bucket
625  *
626  * Arguments:
627  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
628  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
629  *
630  * Returns:
631  *      Nothing
632  */
633
634 static void
635 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
636 {
637         int i;
638
639         if (bucket == NULL)
640                 return;
641
642         if (zone->uz_fini)
643                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
644                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
645         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
646         bucket->ub_cnt = 0;
647 }
648
649 /*
650  * Drains the per cpu caches for a zone.
651  *
652  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
653  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
654  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
655  *
656  * Arguments:
657  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
658  *
659  * Returns:
660  *      Nothing
661  */
662 static void
663 cache_drain(uma_zone_t zone)
664 {
665         uma_cache_t cache;
666         int cpu;
667
668         /*
669          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
670          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
671          * of the caches at this point.
672          *
673          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
674          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
675          *
676          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
677          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
678          * there in some form?
679          */
680         CPU_FOREACH(cpu) {
681                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
682                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
683                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
684                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
685                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
686                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
687                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
688                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
689         }
690         ZONE_LOCK(zone);
691         bucket_cache_drain(zone);
692         ZONE_UNLOCK(zone);
693 }
694
695 static void
696 cache_shrink(uma_zone_t zone)
697 {
698
699         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
700                 return;
701
702         ZONE_LOCK(zone);
703         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
704         ZONE_UNLOCK(zone);
705 }
706
707 static void
708 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
709 {
710         uma_cache_t cache;
711         uma_bucket_t b1, b2;
712
713         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
714                 return;
715
716         b1 = b2 = NULL;
717         ZONE_LOCK(zone);
718         critical_enter();
719         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
720         if (cache->uc_allocbucket) {
721                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
722                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
723                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
724                 else
725                         b1 = cache->uc_allocbucket;
726                 cache->uc_allocbucket = NULL;
727         }
728         if (cache->uc_freebucket) {
729                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
730                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
731                             cache->uc_freebucket, ub_link);
732                 else
733                         b2 = cache->uc_freebucket;
734                 cache->uc_freebucket = NULL;
735         }
736         critical_exit();
737         ZONE_UNLOCK(zone);
738         if (b1)
739                 bucket_free(zone, b1, NULL);
740         if (b2)
741                 bucket_free(zone, b2, NULL);
742 }
743
744 /*
745  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
746  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
747  * one by one and enter a critical section on each of them in order
748  * to safely access their cache buckets.
749  * Zone lock must not be held on call this function.
750  */
751 static void
752 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
753 {
754         int cpu;
755
756         /*
757          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
758          */
759         if (zone)
760                 cache_shrink(zone);
761         else
762                 zone_foreach(cache_shrink);
763
764         CPU_FOREACH(cpu) {
765                 thread_lock(curthread);
766                 sched_bind(curthread, cpu);
767                 thread_unlock(curthread);
768
769                 if (zone)
770                         cache_drain_safe_cpu(zone);
771                 else
772                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
773         }
774         thread_lock(curthread);
775         sched_unbind(curthread);
776         thread_unlock(curthread);
777 }
778
779 /*
780  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
781  */
782 static void
783 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
784 {
785         uma_bucket_t bucket;
786
787         /*
788          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
789          * cpu (alloc/free).
790          */
791         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
792                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
793                 ZONE_UNLOCK(zone);
794                 bucket_drain(zone, bucket);
795                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
796                 ZONE_LOCK(zone);
797         }
798
799         /*
800          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
801          * is probably lower then price of global cache drain.
802          */
803         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
804                 zone->uz_count--;
805 }
806
807 static void
808 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
809 {
810         uint8_t *mem;
811         int i;
812         uint8_t flags;
813
814         mem = slab->us_data;
815         flags = slab->us_flags;
816         i = start;
817         if (keg->uk_fini != NULL) {
818                 for (i--; i > -1; i--)
819                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
820                             keg->uk_size);
821         }
822         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
823                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
824 #ifdef UMA_DEBUG
825         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
826             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
827 #endif
828         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
829 }
830
831 /*
832  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
833  * the pageout daemon.
834  *
835  * Returns nothing.
836  */
837 static void
838 keg_drain(uma_keg_t keg)
839 {
840         struct slabhead freeslabs = { 0 };
841         uma_slab_t slab;
842         uma_slab_t n;
843
844         /*
845          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
846          * time
847          */
848         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
849                 return;
850
851 #ifdef UMA_DEBUG
852         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
853 #endif
854         KEG_LOCK(keg);
855         if (keg->uk_free == 0)
856                 goto finished;
857
858         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
859         while (slab) {
860                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
861
862                 /* We have no where to free these to */
863                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
864                         slab = n;
865                         continue;
866                 }
867
868                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
869                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
870                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
871
872                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
873                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
874
875                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
876
877                 slab = n;
878         }
879 finished:
880         KEG_UNLOCK(keg);
881
882         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
883                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
884                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
885         }
886 }
887
888 static void
889 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
890 {
891
892         /*
893          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
894          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
895          * is the only call that knows the structure will still be available
896          * when it wakes up.
897          */
898         ZONE_LOCK(zone);
899         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
900                 if (waitok == M_NOWAIT)
901                         goto out;
902                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
903         }
904         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
905         bucket_cache_drain(zone);
906         ZONE_UNLOCK(zone);
907         /*
908          * The DRAINING flag protects us from being freed while
909          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
910          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
911          */
912         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
913         ZONE_LOCK(zone);
914         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
915         wakeup(zone);
916 out:
917         ZONE_UNLOCK(zone);
918 }
919
920 void
921 zone_drain(uma_zone_t zone)
922 {
923
924         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
925 }
926
927 /*
928  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
929  *
930  * Arguments:
931  *      wait  Shall we wait?
932  *
933  * Returns:
934  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
935  *      caller specified M_NOWAIT.
936  */
937 static uma_slab_t
938 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
939 {
940         uma_slabrefcnt_t slabref;
941         uma_alloc allocf;
942         uma_slab_t slab;
943         uint8_t *mem;
944         uint8_t flags;
945         int i;
946
947         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
948         slab = NULL;
949         mem = NULL;
950
951 #ifdef UMA_DEBUG
952         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
953 #endif
954         allocf = keg->uk_allocf;
955         KEG_UNLOCK(keg);
956
957         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
958                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
959                 if (slab == NULL)
960                         goto out;
961         }
962
963         /*
964          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
965          * first time they are added to a zone.
966          *
967          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
968          */
969
970         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
971                 wait |= M_ZERO;
972         else
973                 wait &= ~M_ZERO;
974
975         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
976                 wait |= M_NODUMP;
977
978         /* zone is passed for legacy reasons. */
979         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
980         if (mem == NULL) {
981                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
982                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
983                 slab = NULL;
984                 goto out;
985         }
986
987         /* Point the slab into the allocated memory */
988         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
989                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
990
991         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
992                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
993                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
994
995         slab->us_keg = keg;
996         slab->us_data = mem;
997         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
998         slab->us_flags = flags;
999         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1000 #ifdef INVARIANTS
1001         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1002 #endif
1003         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1004                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
1005                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1006                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
1007         }
1008
1009         if (keg->uk_init != NULL) {
1010                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1011                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1012                             keg->uk_size, wait) != 0)
1013                                 break;
1014                 if (i != keg->uk_ipers) {
1015                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1016                         slab = NULL;
1017                         goto out;
1018                 }
1019         }
1020 out:
1021         KEG_LOCK(keg);
1022
1023         if (slab != NULL) {
1024                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1025                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1026
1027                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1028                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1029         }
1030
1031         return (slab);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1036  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1037  * the VM is ready.
1038  */
1039 static void *
1040 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1041 {
1042         uma_keg_t keg;
1043         uma_slab_t tmps;
1044         int pages, check_pages;
1045
1046         keg = zone_first_keg(zone);
1047         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1048         check_pages = pages - 1;
1049         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1050
1051         /*
1052          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1053          */
1054         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1055
1056         /* First check if we have enough room. */
1057         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1058         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
1059                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
1060         if (tmps != NULL) {
1061                 /*
1062                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
1063                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
1064                  * "pages" contiguous pages of memory.
1065                  */
1066                 while (pages-- > 0) {
1067                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1068                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
1069                 }
1070                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1071                 *pflag = tmps->us_flags;
1072                 return (tmps->us_data);
1073         }
1074         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1075         if (booted < UMA_STARTUP2)
1076                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1077         /*
1078          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1079          */
1080 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1081         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1082 #else
1083         keg->uk_allocf = page_alloc;
1084 #endif
1085         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Allocates a number of pages from the system
1090  *
1091  * Arguments:
1092  *      bytes  The number of bytes requested
1093  *      wait  Shall we wait?
1094  *
1095  * Returns:
1096  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1097  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1098  */
1099 static void *
1100 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1101 {
1102         void *p;        /* Returned page */
1103
1104         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1105         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1106
1107         return (p);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Allocates a number of pages from within an object
1112  *
1113  * Arguments:
1114  *      bytes  The number of bytes requested
1115  *      wait   Shall we wait?
1116  *
1117  * Returns:
1118  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1119  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1120  */
1121 static void *
1122 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
1123 {
1124         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1125         u_long npages;
1126         vm_offset_t retkva, zkva;
1127         vm_page_t p, p_next;
1128         uma_keg_t keg;
1129
1130         TAILQ_INIT(&alloctail);
1131         keg = zone_first_keg(zone);
1132
1133         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1134         while (npages > 0) {
1135                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1136                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1137                 if (p != NULL) {
1138                         /*
1139                          * Since the page does not belong to an object, its
1140                          * listq is unused.
1141                          */
1142                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1143                         npages--;
1144                         continue;
1145                 }
1146                 if (wait & M_WAITOK) {
1147                         VM_WAIT;
1148                         continue;
1149                 }
1150
1151                 /*
1152                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1153                  * exit.
1154                  */
1155                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1156                         vm_page_unwire(p, PQ_INACTIVE);
1157                         vm_page_free(p); 
1158                 }
1159                 return (NULL);
1160         }
1161         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1162         zkva = keg->uk_kva +
1163             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1164         retkva = zkva;
1165         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1166                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1167                 zkva += PAGE_SIZE;
1168         }
1169
1170         return ((void *)retkva);
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Frees a number of pages to the system
1175  *
1176  * Arguments:
1177  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1178  *      size  The size of the memory being freed
1179  *      flags The original p->us_flags field
1180  *
1181  * Returns:
1182  *      Nothing
1183  */
1184 static void
1185 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1186 {
1187         struct vmem *vmem;
1188
1189         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1190                 vmem = kmem_arena;
1191         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1192                 vmem = kernel_arena;
1193         else
1194                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1195
1196         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1197 }
1198
1199 /*
1200  * Zero fill initializer
1201  *
1202  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1203  */
1204 static int
1205 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1206 {
1207         bzero(mem, size);
1208         return (0);
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1213  *
1214  * Arguments
1215  *      keg  The zone we should initialize
1216  *
1217  * Returns
1218  *      Nothing
1219  */
1220 static void
1221 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1222 {
1223         u_int rsize;
1224         u_int memused;
1225         u_int wastedspace;
1226         u_int shsize;
1227
1228         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1229                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1230
1231                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1232                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1233                     PAGE_SIZE);
1234         } else {
1235                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1236                 keg->uk_ppera = 1;
1237         }
1238
1239         /*
1240          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1241          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1242          * allocation bits for we round it up.
1243          */
1244         rsize = keg->uk_size;
1245         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1246                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1247         if (rsize & keg->uk_align)
1248                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1249         keg->uk_rsize = rsize;
1250
1251         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1252             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1253             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1254
1255         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1256                 rsize += sizeof(uint32_t);
1257
1258         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1259                 shsize = 0;
1260         else 
1261                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1262
1263         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1264         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1265             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1266
1267         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1268         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1269
1270         /*
1271          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1272          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1273          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1274          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1275          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1276          */
1277         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1278             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1279                 return;
1280
1281         /*
1282          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1283          * this if it permits more items per-slab.
1284          *
1285          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1286          * Historically this was not done because the VM could not
1287          * efficiently handle contiguous allocations.
1288          */
1289         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1290             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1291                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1292                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1293                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1294 #ifdef UMA_DEBUG
1295                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1296                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1297                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1298                     "calculated ipers = %d, "
1299                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1300                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1301                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1302 #endif
1303                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1304         }
1305
1306         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1307             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1308                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1313  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1314  * more complicated.
1315  *
1316  * Arguments
1317  *      keg  The keg we should initialize
1318  *
1319  * Returns
1320  *      Nothing
1321  */
1322 static void
1323 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1324 {
1325         u_int shsize;
1326
1327         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1328         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1329             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1330         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1331             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1332
1333         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1334         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1335         keg->uk_ipers = 1;
1336         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1337
1338         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1339         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1340                 return;
1341
1342         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1343         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1344                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1345                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1346                         shsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1347                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1348                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1349                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1350
1351                 if ((PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - keg->uk_rsize < shsize)
1352                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1353         }
1354
1355         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1356             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1357                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1358 }
1359
1360 static void
1361 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1362 {
1363         int alignsize;
1364         int trailer;
1365         int pages;
1366         int rsize;
1367
1368         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1369             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1370
1371         alignsize = keg->uk_align + 1;
1372         rsize = keg->uk_size;
1373         /*
1374          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1375          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1376          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1377          * would fall on the same boundary every time.
1378          */
1379         if (rsize & keg->uk_align)
1380                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1381         if ((rsize & alignsize) == 0)
1382                 rsize += alignsize;
1383         trailer = rsize - keg->uk_size;
1384         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1385         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1386         keg->uk_rsize = rsize;
1387         keg->uk_ppera = pages;
1388         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1389         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1390         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1391         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1392             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1393             keg->uk_ipers));
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1398  * the keg onto the global keg list.
1399  *
1400  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1401  *      udata  Actually uma_kctor_args
1402  */
1403 static int
1404 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1405 {
1406         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1407         uma_keg_t keg = mem;
1408         uma_zone_t zone;
1409
1410         bzero(keg, size);
1411         keg->uk_size = arg->size;
1412         keg->uk_init = arg->uminit;
1413         keg->uk_fini = arg->fini;
1414         keg->uk_align = arg->align;
1415         keg->uk_free = 0;
1416         keg->uk_reserve = 0;
1417         keg->uk_pages = 0;
1418         keg->uk_flags = arg->flags;
1419         keg->uk_allocf = page_alloc;
1420         keg->uk_freef = page_free;
1421         keg->uk_slabzone = NULL;
1422
1423         /*
1424          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1425          */
1426         zone = arg->zone;
1427         keg->uk_name = zone->uz_name;
1428
1429         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1430                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1431
1432         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1433                 keg->uk_init = zero_init;
1434
1435         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1436                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1437
1438         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1439 #ifdef SMP
1440                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1441 #else
1442                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1443 #endif
1444
1445         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1446                 keg_cachespread_init(keg);
1447         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1448                 if (keg->uk_size >
1449                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1450                     sizeof(uint32_t)))
1451                         keg_large_init(keg);
1452                 else
1453                         keg_small_init(keg);
1454         } else {
1455                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1456                         keg_large_init(keg);
1457                 else
1458                         keg_small_init(keg);
1459         }
1460
1461         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1462                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1463                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1464                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1465                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1466                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1467                 } else
1468                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1469         }
1470
1471         /*
1472          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1473          * startup cache until the vm is ready.
1474          */
1475         if (keg->uk_ppera == 1) {
1476 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1477                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1478                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1479
1480                 if (booted < UMA_STARTUP)
1481                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1482 #else
1483                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1484                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1485 #endif
1486         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1487             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1488                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1489
1490         /*
1491          * Initialize keg's lock
1492          */
1493         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1494
1495         /*
1496          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1497          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1498          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1499          */
1500         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1501                 u_int totsize;
1502
1503                 /* Size of the slab struct and free list */
1504                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1505
1506                 /* Size of the reference counts. */
1507                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1508                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1509
1510                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1511                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1512                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1513                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1514
1515                 /*
1516                  * The only way the following is possible is if with our
1517                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1518                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1519                  * mathematically possible for all cases, so we make
1520                  * sure here anyway.
1521                  */
1522                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1523                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1524                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1525                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1526                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1527                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1528                             keg->uk_size);
1529                         panic("UMA slab won't fit.");
1530                 }
1531         }
1532
1533         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1534                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1535
1536 #ifdef UMA_DEBUG
1537         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1538             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1539             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1540             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1541 #endif
1542
1543         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1544
1545         rw_wlock(&uma_rwlock);
1546         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1547         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1548         return (0);
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1553  *
1554  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1555  *      udata  Actually uma_zctor_args
1556  */
1557 static int
1558 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1559 {
1560         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1561         uma_zone_t zone = mem;
1562         uma_zone_t z;
1563         uma_keg_t keg;
1564
1565         bzero(zone, size);
1566         zone->uz_name = arg->name;
1567         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1568         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1569         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1570         zone->uz_init = NULL;
1571         zone->uz_fini = NULL;
1572         zone->uz_allocs = 0;
1573         zone->uz_frees = 0;
1574         zone->uz_fails = 0;
1575         zone->uz_sleeps = 0;
1576         zone->uz_count = 0;
1577         zone->uz_count_min = 0;
1578         zone->uz_flags = 0;
1579         zone->uz_warning = NULL;
1580         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1581         keg = arg->keg;
1582
1583         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1584
1585         /*
1586          * This is a pure cache zone, no kegs.
1587          */
1588         if (arg->import) {
1589                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1590                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1591                 zone->uz_flags = arg->flags;
1592                 zone->uz_size = arg->size;
1593                 zone->uz_import = arg->import;
1594                 zone->uz_release = arg->release;
1595                 zone->uz_arg = arg->arg;
1596                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1597                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1598                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1599                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1600                 goto out;
1601         }
1602
1603         /*
1604          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1605          */
1606         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1607         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1608         zone->uz_arg = zone; 
1609
1610         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1611                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1612                 zone->uz_init = arg->uminit;
1613                 zone->uz_fini = arg->fini;
1614                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1615                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1616                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1617                 ZONE_LOCK(zone);
1618                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1619                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1620                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1621                                 break;
1622                         }
1623                 }
1624                 ZONE_UNLOCK(zone);
1625                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1626         } else if (keg == NULL) {
1627                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1628                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1629                         return (ENOMEM);
1630         } else {
1631                 struct uma_kctor_args karg;
1632                 int error;
1633
1634                 /* We should only be here from uma_startup() */
1635                 karg.size = arg->size;
1636                 karg.uminit = arg->uminit;
1637                 karg.fini = arg->fini;
1638                 karg.align = arg->align;
1639                 karg.flags = arg->flags;
1640                 karg.zone = zone;
1641                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1642                     flags);
1643                 if (error)
1644                         return (error);
1645         }
1646
1647         /*
1648          * Link in the first keg.
1649          */
1650         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1651         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1652         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1653         zone->uz_size = keg->uk_size;
1654         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1655             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1656
1657         /*
1658          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1659          * caches.  If we're internal, bail out here.
1660          */
1661         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1662                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1663                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1664                 return (0);
1665         }
1666
1667 out:
1668         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1669                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1670         else
1671                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1672         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1673
1674         return (0);
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1679  * table and removes the keg from the global list.
1680  *
1681  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1682  *      udata  unused
1683  */
1684 static void
1685 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1686 {
1687         uma_keg_t keg;
1688
1689         keg = (uma_keg_t)arg;
1690         KEG_LOCK(keg);
1691         if (keg->uk_free != 0) {
1692                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1693                     " Lost %d pages of memory.\n",
1694                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1695                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1696         }
1697         KEG_UNLOCK(keg);
1698
1699         hash_free(&keg->uk_hash);
1700
1701         KEG_LOCK_FINI(keg);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Zone header dtor.
1706  *
1707  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1708  *      udata  unused
1709  */
1710 static void
1711 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1712 {
1713         uma_klink_t klink;
1714         uma_zone_t zone;
1715         uma_keg_t keg;
1716
1717         zone = (uma_zone_t)arg;
1718         keg = zone_first_keg(zone);
1719
1720         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1721                 cache_drain(zone);
1722
1723         rw_wlock(&uma_rwlock);
1724         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1725         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1726         /*
1727          * XXX there are some races here where
1728          * the zone can be drained but zone lock
1729          * released and then refilled before we
1730          * remove it... we dont care for now
1731          */
1732         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1733         /*
1734          * Unlink all of our kegs.
1735          */
1736         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1737                 klink->kl_keg = NULL;
1738                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1739                 if (klink == &zone->uz_klink)
1740                         continue;
1741                 free(klink, M_TEMP);
1742         }
1743         /*
1744          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1745          */
1746         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1747                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1748                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1749                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1750                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1751         }
1752         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1757  *
1758  * Arguments:
1759  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1760  *              as an argument.
1761  *
1762  * Returns:
1763  *      Nothing
1764  */
1765 static void
1766 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1767 {
1768         uma_keg_t keg;
1769         uma_zone_t zone;
1770
1771         rw_rlock(&uma_rwlock);
1772         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1773                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1774                         zfunc(zone);
1775         }
1776         rw_runlock(&uma_rwlock);
1777 }
1778
1779 /* Public functions */
1780 /* See uma.h */
1781 void
1782 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1783 {
1784         struct uma_zctor_args args;
1785         uma_slab_t slab;
1786         u_int slabsize;
1787         int i;
1788
1789 #ifdef UMA_DEBUG
1790         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1791 #endif
1792         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1793
1794         /* "manually" create the initial zone */
1795         memset(&args, 0, sizeof(args));
1796         args.name = "UMA Kegs";
1797         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1798         args.ctor = keg_ctor;
1799         args.dtor = keg_dtor;
1800         args.uminit = zero_init;
1801         args.fini = NULL;
1802         args.keg = &masterkeg;
1803         args.align = 32 - 1;
1804         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1805         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1806         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1807
1808 #ifdef UMA_DEBUG
1809         printf("Filling boot free list.\n");
1810 #endif
1811         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1812                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1813                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1814                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1815                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1816         }
1817         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1818
1819 #ifdef UMA_DEBUG
1820         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1821 #endif
1822         args.name = "UMA Zones";
1823         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1824             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1825         args.ctor = zone_ctor;
1826         args.dtor = zone_dtor;
1827         args.uminit = zero_init;
1828         args.fini = NULL;
1829         args.keg = NULL;
1830         args.align = 32 - 1;
1831         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1832         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1833         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1834
1835 #ifdef UMA_DEBUG
1836         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1837 #endif
1838
1839         /* Now make a zone for slab headers */
1840         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1841                                 sizeof(struct uma_slab),
1842                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1843                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1844
1845         /*
1846          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1847          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1848          */
1849         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1850         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1851         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1852                                   slabsize,
1853                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1854                                   UMA_ALIGN_PTR,
1855                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1856
1857         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1858             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1859             NULL, NULL, NULL, NULL,
1860             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1861
1862         bucket_init();
1863
1864         booted = UMA_STARTUP;
1865
1866 #ifdef UMA_DEBUG
1867         printf("UMA startup complete.\n");
1868 #endif
1869 }
1870
1871 /* see uma.h */
1872 void
1873 uma_startup2(void)
1874 {
1875         booted = UMA_STARTUP2;
1876         bucket_enable();
1877         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
1878 #ifdef UMA_DEBUG
1879         printf("UMA startup2 complete.\n");
1880 #endif
1881 }
1882
1883 /*
1884  * Initialize our callout handle
1885  *
1886  */
1887
1888 static void
1889 uma_startup3(void)
1890 {
1891 #ifdef UMA_DEBUG
1892         printf("Starting callout.\n");
1893 #endif
1894         callout_init(&uma_callout, 1);
1895         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1896 #ifdef UMA_DEBUG
1897         printf("UMA startup3 complete.\n");
1898 #endif
1899 }
1900
1901 static uma_keg_t
1902 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1903                 int align, uint32_t flags)
1904 {
1905         struct uma_kctor_args args;
1906
1907         args.size = size;
1908         args.uminit = uminit;
1909         args.fini = fini;
1910         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1911         args.flags = flags;
1912         args.zone = zone;
1913         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1914 }
1915
1916 /* See uma.h */
1917 void
1918 uma_set_align(int align)
1919 {
1920
1921         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1922                 uma_align_cache = align;
1923 }
1924
1925 /* See uma.h */
1926 uma_zone_t
1927 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1928                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1929
1930 {
1931         struct uma_zctor_args args;
1932         uma_zone_t res;
1933         bool locked;
1934
1935         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1936         memset(&args, 0, sizeof(args));
1937         args.name = name;
1938         args.size = size;
1939         args.ctor = ctor;
1940         args.dtor = dtor;
1941         args.uminit = uminit;
1942         args.fini = fini;
1943 #ifdef  INVARIANTS
1944         /*
1945          * If a zone is being created with an empty constructor and
1946          * destructor, pass UMA constructor/destructor which checks for
1947          * memory use after free.
1948          */
1949         if ((!(flags & UMA_ZONE_ZINIT)) && ctor == NULL && dtor == NULL &&
1950             uminit == NULL && fini == NULL) {
1951                 args.ctor = trash_ctor;
1952                 args.dtor = trash_dtor;
1953                 args.uminit = trash_init;
1954                 args.fini = trash_fini;
1955         }
1956 #endif
1957         args.align = align;
1958         args.flags = flags;
1959         args.keg = NULL;
1960
1961         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1962                 locked = false;
1963         } else {
1964                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1965                 locked = true;
1966         }
1967         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1968         if (locked)
1969                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1970         return (res);
1971 }
1972
1973 /* See uma.h */
1974 uma_zone_t
1975 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1976                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1977 {
1978         struct uma_zctor_args args;
1979         uma_keg_t keg;
1980         uma_zone_t res;
1981         bool locked;
1982
1983         keg = zone_first_keg(master);
1984         memset(&args, 0, sizeof(args));
1985         args.name = name;
1986         args.size = keg->uk_size;
1987         args.ctor = ctor;
1988         args.dtor = dtor;
1989         args.uminit = zinit;
1990         args.fini = zfini;
1991         args.align = keg->uk_align;
1992         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1993         args.keg = keg;
1994
1995         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1996                 locked = false;
1997         } else {
1998                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1999                 locked = true;
2000         }
2001         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
2002         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
2003         if (locked)
2004                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2005         return (res);
2006 }
2007
2008 /* See uma.h */
2009 uma_zone_t
2010 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
2011                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
2012                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
2013 {
2014         struct uma_zctor_args args;
2015
2016         memset(&args, 0, sizeof(args));
2017         args.name = name;
2018         args.size = size;
2019         args.ctor = ctor;
2020         args.dtor = dtor;
2021         args.uminit = zinit;
2022         args.fini = zfini;
2023         args.import = zimport;
2024         args.release = zrelease;
2025         args.arg = arg;
2026         args.align = 0;
2027         args.flags = flags;
2028
2029         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
2030 }
2031
2032 static void
2033 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2034 {
2035         if (a < b) {
2036                 ZONE_LOCK(a);
2037                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2038         } else {
2039                 ZONE_LOCK(b);
2040                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2041         }
2042 }
2043
2044 static void
2045 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2046 {
2047
2048         ZONE_UNLOCK(a);
2049         ZONE_UNLOCK(b);
2050 }
2051
2052 int
2053 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2054 {
2055         uma_klink_t klink;
2056         uma_klink_t kl;
2057         int error;
2058
2059         error = 0;
2060         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2061
2062         zone_lock_pair(zone, master);
2063         /*
2064          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2065          * a secondary.
2066          */
2067         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2068             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2069                 error = EINVAL;
2070                 goto out;
2071         }
2072         /*
2073          * The new master must also use vtoslab().
2074          */
2075         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2076                 error = EINVAL;
2077                 goto out;
2078         }
2079         /*
2080          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
2081          */
2082         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
2083             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
2084                 error = EINVAL;
2085                 goto out;
2086         }
2087         /*
2088          * The underlying object must be the same size.  rsize
2089          * may be different.
2090          */
2091         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2092                 error = E2BIG;
2093                 goto out;
2094         }
2095         /*
2096          * Put it at the end of the list.
2097          */
2098         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2099         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2100                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2101                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2102                         break;
2103                 }
2104         }
2105         klink = NULL;
2106         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2107         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2108
2109 out:
2110         zone_unlock_pair(zone, master);
2111         if (klink != NULL)
2112                 free(klink, M_TEMP);
2113
2114         return (error);
2115 }
2116
2117
2118 /* See uma.h */
2119 void
2120 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2121 {
2122
2123         sx_slock(&uma_drain_lock);
2124         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2125         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2126 }
2127
2128 /* See uma.h */
2129 void *
2130 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2131 {
2132         void *item;
2133         uma_cache_t cache;
2134         uma_bucket_t bucket;
2135         int lockfail;
2136         int cpu;
2137
2138         /* XXX: FIX? The entropy here is desirable, but the harvesting may be expensive */
2139         random_harvest_fast(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_FAST);
2140
2141         /* This is the fast path allocation */
2142 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2143         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2144 #endif
2145         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2146             zone->uz_name, flags);
2147
2148         if (flags & M_WAITOK) {
2149                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2150                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2151         }
2152 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2153         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2154                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2155                 if (item != NULL) {
2156                         /*
2157                          * Avoid conflict with the use-after-free
2158                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2159                          */
2160                         if (zone->uz_init != NULL &&
2161                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2162                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2163                                 return (NULL);
2164                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2165                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2166                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2167                             flags) != 0) {
2168                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2169                                 return (NULL);
2170                         }
2171                         return (item);
2172                 }
2173                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2174         }
2175 #endif
2176         /*
2177          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2178          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2179          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2180          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2181          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2182          * preemption and migration.  We release the critical section in
2183          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2184          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2185          * must detect and handle migration if it has occurred.
2186          */
2187         critical_enter();
2188         cpu = curcpu;
2189         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2190
2191 zalloc_start:
2192         bucket = cache->uc_allocbucket;
2193         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2194                 bucket->ub_cnt--;
2195                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2196 #ifdef INVARIANTS
2197                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2198 #endif
2199                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2200                 cache->uc_allocs++;
2201                 critical_exit();
2202                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2203                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2204                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2205                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2206                         return (NULL);
2207                 }
2208 #ifdef INVARIANTS
2209                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2210 #endif
2211                 if (flags & M_ZERO)
2212                         uma_zero_item(item, zone);
2213                 return (item);
2214         }
2215
2216         /*
2217          * We have run out of items in our alloc bucket.
2218          * See if we can switch with our free bucket.
2219          */
2220         bucket = cache->uc_freebucket;
2221         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2222 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2223                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2224 #endif
2225                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2226                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2227                 goto zalloc_start;
2228         }
2229
2230         /*
2231          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2232          */
2233         bucket = cache->uc_allocbucket;
2234         cache->uc_allocbucket = NULL;
2235         critical_exit();
2236         if (bucket != NULL)
2237                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2238
2239         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2240         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2241                 goto zalloc_item;
2242
2243         /*
2244          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2245          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2246          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2247          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2248          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2249          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2250          * the critical section.
2251          */
2252         lockfail = 0;
2253         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2254                 /* Record contention to size the buckets. */
2255                 ZONE_LOCK(zone);
2256                 lockfail = 1;
2257         }
2258         critical_enter();
2259         cpu = curcpu;
2260         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2261
2262         /*
2263          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2264          */
2265         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2266         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2267         cache->uc_allocs = 0;
2268         cache->uc_frees = 0;
2269
2270         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2271         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2272                 ZONE_UNLOCK(zone);
2273                 goto zalloc_start;
2274         }
2275
2276         /*
2277          * Check the zone's cache of buckets.
2278          */
2279         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2280                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2281                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2282
2283                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2284                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2285                 ZONE_UNLOCK(zone);
2286                 goto zalloc_start;
2287         }
2288         /* We are no longer associated with this CPU. */
2289         critical_exit();
2290
2291         /*
2292          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2293          * handle the working set.
2294          */
2295         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2296                 zone->uz_count++;
2297         ZONE_UNLOCK(zone);
2298
2299         /*
2300          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2301          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2302          * will use the just filled bucket.
2303          */
2304         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2305         if (bucket != NULL) {
2306                 ZONE_LOCK(zone);
2307                 critical_enter();
2308                 cpu = curcpu;
2309                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2310                 /*
2311                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2312                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2313                  * the memory directly.
2314                  */
2315                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2316                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2317                 else
2318                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2319                 ZONE_UNLOCK(zone);
2320                 goto zalloc_start;
2321         }
2322
2323         /*
2324          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2325          */
2326 #ifdef UMA_DEBUG
2327         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2328 #endif
2329
2330 zalloc_item:
2331         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2332
2333         return (item);
2334 }
2335
2336 static uma_slab_t
2337 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2338 {
2339         uma_slab_t slab;
2340         int reserve;
2341
2342         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2343         slab = NULL;
2344         reserve = 0;
2345         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2346                 reserve = keg->uk_reserve;
2347
2348         for (;;) {
2349                 /*
2350                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2351                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2352                  * fragmentation.
2353                  */
2354                 if (keg->uk_free > reserve) {
2355                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2356                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2357                         } else {
2358                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2359                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2360                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2361                                     us_link);
2362                         }
2363                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2364                         return (slab);
2365                 }
2366
2367                 /*
2368                  * M_NOVM means don't ask at all!
2369                  */
2370                 if (flags & M_NOVM)
2371                         break;
2372
2373                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2374                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2375                         /*
2376                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2377                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2378                          */
2379                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2380                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2381                                 zone_log_warning(zone);
2382                         }
2383                         if (flags & M_NOWAIT)
2384                                 break;
2385                         zone->uz_sleeps++;
2386                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2387                         continue;
2388                 }
2389                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2390                 /*
2391                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2392                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2393                  * at least one item.
2394                  */
2395                 if (slab) {
2396                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2397                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2398                         return (slab);
2399                 }
2400                 /*
2401                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2402                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2403                  * fail.
2404                  */
2405                 flags |= M_NOVM;
2406         }
2407         return (slab);
2408 }
2409
2410 static uma_slab_t
2411 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2412 {
2413         uma_slab_t slab;
2414
2415         if (keg == NULL) {
2416                 keg = zone_first_keg(zone);
2417                 KEG_LOCK(keg);
2418         }
2419
2420         for (;;) {
2421                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2422                 if (slab)
2423                         return (slab);
2424                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2425                         break;
2426         }
2427         KEG_UNLOCK(keg);
2428         return (NULL);
2429 }
2430
2431 /*
2432  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2433  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2434  *
2435  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2436  */
2437 static uma_slab_t
2438 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2439 {
2440         uma_klink_t klink;
2441         uma_slab_t slab;
2442         uma_keg_t keg;
2443         int flags;
2444         int empty;
2445         int full;
2446
2447         /*
2448          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2449          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2450          * without blocking.
2451          */
2452         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2453         /*
2454          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2455          * the search.
2456          */
2457         if (last != NULL) {
2458                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2459                 if (slab)
2460                         return (slab);
2461                 KEG_UNLOCK(last);
2462         }
2463         /*
2464          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2465          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2466          * required but we've done it for so long now.
2467          */
2468         for (;;) {
2469                 empty = 0;
2470                 full = 0;
2471                 /*
2472                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2473                  * correct lock while calling into the keg layer.
2474                  */
2475                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2476                         keg = klink->kl_keg;
2477                         KEG_LOCK(keg);
2478                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2479                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2480                                 if (slab)
2481                                         return (slab);
2482                         }
2483                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2484                                 full++;
2485                         else
2486                                 empty++;
2487                         KEG_UNLOCK(keg);
2488                 }
2489                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2490                         break;
2491                 flags = rflags;
2492                 /*
2493                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2494                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2495                  */
2496                 if (full && !empty) {
2497                         ZONE_LOCK(zone);
2498                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2499                         zone->uz_sleeps++;
2500                         zone_log_warning(zone);
2501                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2502                             "zonelimit", hz/100);
2503                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2504                         ZONE_UNLOCK(zone);
2505                         continue;
2506                 }
2507         }
2508         return (NULL);
2509 }
2510
2511 static void *
2512 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2513 {
2514         void *item;
2515         uint8_t freei;
2516
2517         MPASS(keg == slab->us_keg);
2518         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2519
2520         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2521         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2522         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2523         slab->us_freecount--;
2524         keg->uk_free--;
2525
2526         /* Move this slab to the full list */
2527         if (slab->us_freecount == 0) {
2528                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2529                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2530         }
2531
2532         return (item);
2533 }
2534
2535 static int
2536 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2537 {
2538         uma_slab_t slab;
2539         uma_keg_t keg;
2540         int i;
2541
2542         slab = NULL;
2543         keg = NULL;
2544         /* Try to keep the buckets totally full */
2545         for (i = 0; i < max; ) {
2546                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2547                         break;
2548                 keg = slab->us_keg;
2549                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2550                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2551                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2552                                 break;
2553                 }
2554                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2555                 flags &= ~M_WAITOK;
2556                 flags |= M_NOWAIT;
2557         }
2558         if (slab != NULL)
2559                 KEG_UNLOCK(keg);
2560
2561         return i;
2562 }
2563
2564 static uma_bucket_t
2565 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2566 {
2567         uma_bucket_t bucket;
2568         int max;
2569
2570         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2571         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2572         if (bucket == NULL)
2573                 return (NULL);
2574
2575         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2576         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2577             max, flags);
2578
2579         /*
2580          * Initialize the memory if necessary.
2581          */
2582         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2583                 int i;
2584
2585                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2586                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2587                             flags) != 0)
2588                                 break;
2589                 /*
2590                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2591                  * rest back onto the freelist.
2592                  */
2593                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2594                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2595                             bucket->ub_cnt - i);
2596 #ifdef INVARIANTS
2597                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2598                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2599 #endif
2600                         bucket->ub_cnt = i;
2601                 }
2602         }
2603
2604         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2605                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2606                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2607                 return (NULL);
2608         }
2609
2610         return (bucket);
2611 }
2612
2613 /*
2614  * Allocates a single item from a zone.
2615  *
2616  * Arguments
2617  *      zone   The zone to alloc for.
2618  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2619  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2620  *
2621  * Returns
2622  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2623  *      An item if successful
2624  */
2625
2626 static void *
2627 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2628 {
2629         void *item;
2630
2631         item = NULL;
2632
2633 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2634         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2635 #endif
2636         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2637                 goto fail;
2638         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2639
2640         /*
2641          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2642          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2643          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2644          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2645          */
2646         if (zone->uz_init != NULL) {
2647                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2648                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2649                         goto fail;
2650                 }
2651         }
2652         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2653                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2654                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2655                         goto fail;
2656                 }
2657         }
2658 #ifdef INVARIANTS
2659         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2660 #endif
2661         if (flags & M_ZERO)
2662                 uma_zero_item(item, zone);
2663
2664         return (item);
2665
2666 fail:
2667         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2668         return (NULL);
2669 }
2670
2671 /* See uma.h */
2672 void
2673 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2674 {
2675         uma_cache_t cache;
2676         uma_bucket_t bucket;
2677         int lockfail;
2678         int cpu;
2679
2680         /* XXX: FIX? The entropy here is desirable, but the harvesting may be expensive */
2681         random_harvest_fast(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_FAST);
2682
2683 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2684         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2685 #endif
2686         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2687             zone->uz_name);
2688
2689         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2690         if (item == NULL)
2691                 return;
2692 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2693         if (is_memguard_addr(item)) {
2694                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2695                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2696                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2697                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2698                 memguard_free(item);
2699                 return;
2700         }
2701 #endif
2702 #ifdef INVARIANTS
2703         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2704                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2705         else
2706                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2707 #endif
2708         if (zone->uz_dtor != NULL)
2709                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2710
2711         /*
2712          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2713          * a little longer for the limits to be reset.
2714          */
2715         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2716                 goto zfree_item;
2717
2718         /*
2719          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2720          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2721          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2722          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2723          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2724          * preemption and migration.  We release the critical section in
2725          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2726          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2727          * detect and handle migration if it has occurred.
2728          */
2729 zfree_restart:
2730         critical_enter();
2731         cpu = curcpu;
2732         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2733
2734 zfree_start:
2735         /*
2736          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2737          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2738          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2739          */
2740         bucket = cache->uc_allocbucket;
2741         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2742                 bucket = cache->uc_freebucket;
2743         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2744                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2745                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2746                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2747                 bucket->ub_cnt++;
2748                 cache->uc_frees++;
2749                 critical_exit();
2750                 return;
2751         }
2752
2753         /*
2754          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2755          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2756          * section.  Since the critical section is released, we may be
2757          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2758          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2759          * the critical section.
2760          */
2761         critical_exit();
2762         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2763                 goto zfree_item;
2764
2765         lockfail = 0;
2766         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2767                 /* Record contention to size the buckets. */
2768                 ZONE_LOCK(zone);
2769                 lockfail = 1;
2770         }
2771         critical_enter();
2772         cpu = curcpu;
2773         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2774
2775         /*
2776          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2777          */
2778         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2779         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2780         cache->uc_allocs = 0;
2781         cache->uc_frees = 0;
2782
2783         bucket = cache->uc_freebucket;
2784         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2785                 ZONE_UNLOCK(zone);
2786                 goto zfree_start;
2787         }
2788         cache->uc_freebucket = NULL;
2789
2790         /* Can we throw this on the zone full list? */
2791         if (bucket != NULL) {
2792 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2793                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2794 #endif
2795                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2796                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2797                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2798                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2799         }
2800
2801         /* We are no longer associated with this CPU. */
2802         critical_exit();
2803
2804         /*
2805          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2806          * handle the working set.
2807          */
2808         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2809                 zone->uz_count++;
2810         ZONE_UNLOCK(zone);
2811
2812 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2813         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2814 #endif
2815         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2816         if (bucket) {
2817                 critical_enter();
2818                 cpu = curcpu;
2819                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2820                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2821                         cache->uc_freebucket = bucket;
2822                         goto zfree_start;
2823                 }
2824                 /*
2825                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2826                  * critical section to free the bucket.
2827                  */
2828                 critical_exit();
2829                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2830                 goto zfree_restart;
2831         }
2832
2833         /*
2834          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2835          */
2836 zfree_item:
2837         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2838
2839         return;
2840 }
2841
2842 static void
2843 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2844 {
2845         uint8_t freei;
2846
2847         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2848         MPASS(keg == slab->us_keg);
2849
2850         /* Do we need to remove from any lists? */
2851         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2852                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2853                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2854         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2855                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2856                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2857         }
2858
2859         /* Slab management. */
2860         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2861         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2862         slab->us_freecount++;
2863
2864         /* Keg statistics. */
2865         keg->uk_free++;
2866 }
2867
2868 static void
2869 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2870 {
2871         void *item;
2872         uma_slab_t slab;
2873         uma_keg_t keg;
2874         uint8_t *mem;
2875         int clearfull;
2876         int i;
2877
2878         clearfull = 0;
2879         keg = zone_first_keg(zone);
2880         KEG_LOCK(keg);
2881         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2882                 item = bucket[i];
2883                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2884                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2885                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2886                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2887                         } else {
2888                                 mem += keg->uk_pgoff;
2889                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2890                         }
2891                 } else {
2892                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2893                         if (slab->us_keg != keg) {
2894                                 KEG_UNLOCK(keg);
2895                                 keg = slab->us_keg;
2896                                 KEG_LOCK(keg);
2897                         }
2898                 }
2899                 slab_free_item(keg, slab, item);
2900                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2901                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2902                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2903                                 clearfull = 1;
2904                         }
2905
2906                         /* 
2907                          * We can handle one more allocation. Since we're
2908                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2909                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2910                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2911                          * threads etc).
2912                          */
2913                         wakeup(keg);
2914                 }
2915         }
2916         KEG_UNLOCK(keg);
2917         if (clearfull) {
2918                 ZONE_LOCK(zone);
2919                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2920                 wakeup(zone);
2921                 ZONE_UNLOCK(zone);
2922         }
2923
2924 }
2925
2926 /*
2927  * Frees a single item to any zone.
2928  *
2929  * Arguments:
2930  *      zone   The zone to free to
2931  *      item   The item we're freeing
2932  *      udata  User supplied data for the dtor
2933  *      skip   Skip dtors and finis
2934  */
2935 static void
2936 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2937 {
2938
2939 #ifdef INVARIANTS
2940         if (skip == SKIP_NONE) {
2941                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2942                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2943                 else
2944                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2945         }
2946 #endif
2947         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2948                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2949
2950         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2951                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2952
2953         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2954         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2955 }
2956
2957 /* See uma.h */
2958 int
2959 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2960 {
2961         uma_keg_t keg;
2962
2963         keg = zone_first_keg(zone);
2964         if (keg == NULL)
2965                 return (0);
2966         KEG_LOCK(keg);
2967         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2968         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2969                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2970         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2971         KEG_UNLOCK(keg);
2972
2973         return (nitems);
2974 }
2975
2976 /* See uma.h */
2977 int
2978 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2979 {
2980         int nitems;
2981         uma_keg_t keg;
2982
2983         keg = zone_first_keg(zone);
2984         if (keg == NULL)
2985                 return (0);
2986         KEG_LOCK(keg);
2987         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2988         KEG_UNLOCK(keg);
2989
2990         return (nitems);
2991 }
2992
2993 /* See uma.h */
2994 void
2995 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2996 {
2997
2998         ZONE_LOCK(zone);
2999         zone->uz_warning = warning;
3000         ZONE_UNLOCK(zone);
3001 }
3002
3003 /* See uma.h */
3004 int
3005 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
3006 {
3007         int64_t nitems;
3008         u_int i;
3009
3010         ZONE_LOCK(zone);
3011         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
3012         CPU_FOREACH(i) {
3013                 /*
3014                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
3015                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
3016                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
3017                  */
3018                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
3019                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
3020         }
3021         ZONE_UNLOCK(zone);
3022
3023         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
3024 }
3025
3026 /* See uma.h */
3027 void
3028 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
3029 {
3030         uma_keg_t keg;
3031
3032         keg = zone_first_keg(zone);
3033         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3034         KEG_LOCK(keg);
3035         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3036             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
3037         keg->uk_init = uminit;
3038         KEG_UNLOCK(keg);
3039 }
3040
3041 /* See uma.h */
3042 void
3043 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3044 {
3045         uma_keg_t keg;
3046
3047         keg = zone_first_keg(zone);
3048         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
3049         KEG_LOCK(keg);
3050         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3051             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3052         keg->uk_fini = fini;
3053         KEG_UNLOCK(keg);
3054 }
3055
3056 /* See uma.h */
3057 void
3058 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3059 {
3060
3061         ZONE_LOCK(zone);
3062         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3063             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3064         zone->uz_init = zinit;
3065         ZONE_UNLOCK(zone);
3066 }
3067
3068 /* See uma.h */
3069 void
3070 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3071 {
3072
3073         ZONE_LOCK(zone);
3074         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3075             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3076         zone->uz_fini = zfini;
3077         ZONE_UNLOCK(zone);
3078 }
3079
3080 /* See uma.h */
3081 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3082 void
3083 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3084 {
3085         uma_keg_t keg;
3086
3087         keg = zone_first_keg(zone);
3088         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3089         KEG_LOCK(keg);
3090         keg->uk_freef = freef;
3091         KEG_UNLOCK(keg);
3092 }
3093
3094 /* See uma.h */
3095 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3096 void
3097 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3098 {
3099         uma_keg_t keg;
3100
3101         keg = zone_first_keg(zone);
3102         KEG_LOCK(keg);
3103         keg->uk_allocf = allocf;
3104         KEG_UNLOCK(keg);
3105 }
3106
3107 /* See uma.h */
3108 void
3109 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3110 {
3111         uma_keg_t keg;
3112
3113         keg = zone_first_keg(zone);
3114         if (keg == NULL)
3115                 return;
3116         KEG_LOCK(keg);
3117         keg->uk_reserve = items;
3118         KEG_UNLOCK(keg);
3119
3120         return;
3121 }
3122
3123 /* See uma.h */
3124 int
3125 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3126 {
3127         uma_keg_t keg;
3128         vm_offset_t kva;
3129         int pages;
3130
3131         keg = zone_first_keg(zone);
3132         if (keg == NULL)
3133                 return (0);
3134         pages = count / keg->uk_ipers;
3135
3136         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3137                 pages++;
3138
3139 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3140         if (keg->uk_ppera > 1) {
3141 #else
3142         if (1) {
3143 #endif
3144                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
3145                 if (kva == 0)
3146                         return (0);
3147         } else
3148                 kva = 0;
3149         KEG_LOCK(keg);
3150         keg->uk_kva = kva;
3151         keg->uk_offset = 0;
3152         keg->uk_maxpages = pages;
3153 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3154         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3155 #else
3156         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3157 #endif
3158         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3159         KEG_UNLOCK(keg);
3160
3161         return (1);
3162 }
3163
3164 /* See uma.h */
3165 void
3166 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3167 {
3168         int slabs;
3169         uma_slab_t slab;
3170         uma_keg_t keg;
3171
3172         keg = zone_first_keg(zone);
3173         if (keg == NULL)
3174                 return;
3175         KEG_LOCK(keg);
3176         slabs = items / keg->uk_ipers;
3177         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3178                 slabs++;
3179         while (slabs > 0) {
3180                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3181                 if (slab == NULL)
3182                         break;
3183                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3184                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3185                 slabs--;
3186         }
3187         KEG_UNLOCK(keg);
3188 }
3189
3190 /* See uma.h */
3191 uint32_t *
3192 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3193 {
3194         uma_slabrefcnt_t slabref;
3195         uma_slab_t slab;
3196         uma_keg_t keg;
3197         uint32_t *refcnt;
3198         int idx;
3199
3200         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3201         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3202         keg = slab->us_keg;
3203         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3204             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3205         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3206         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3207         return refcnt;
3208 }
3209
3210 /* See uma.h */
3211 static void
3212 uma_reclaim_locked(bool kmem_danger)
3213 {
3214
3215 #ifdef UMA_DEBUG
3216         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3217 #endif
3218         sx_assert(&uma_drain_lock, SA_XLOCKED);
3219         bucket_enable();
3220         zone_foreach(zone_drain);
3221         if (vm_page_count_min() || kmem_danger) {
3222                 cache_drain_safe(NULL);
3223                 zone_foreach(zone_drain);
3224         }
3225         /*
3226          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3227          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3228          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3229          */
3230         zone_drain(slabzone);
3231         zone_drain(slabrefzone);
3232         bucket_zone_drain();
3233 }
3234
3235 void
3236 uma_reclaim(void)
3237 {
3238
3239         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3240         uma_reclaim_locked(false);
3241         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3242 }
3243
3244 static int uma_reclaim_needed;
3245
3246 void
3247 uma_reclaim_wakeup(void)
3248 {
3249
3250         uma_reclaim_needed = 1;
3251         wakeup(&uma_reclaim_needed);
3252 }
3253
3254 void
3255 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
3256 {
3257
3258         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3259         for (;;) {
3260                 sx_sleep(&uma_reclaim_needed, &uma_drain_lock, PVM,
3261                     "umarcl", 0);
3262                 if (uma_reclaim_needed) {
3263                         uma_reclaim_needed = 0;
3264                         uma_reclaim_locked(true);
3265                 }
3266         }
3267 }
3268
3269 /* See uma.h */
3270 int
3271 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3272 {
3273         int full;
3274
3275         ZONE_LOCK(zone);
3276         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3277         ZONE_UNLOCK(zone);
3278         return (full);  
3279 }
3280
3281 int
3282 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3283 {
3284         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3285 }
3286
3287 void *
3288 uma_large_malloc(vm_size_t size, int wait)
3289 {
3290         void *mem;
3291         uma_slab_t slab;
3292         uint8_t flags;
3293
3294         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3295         if (slab == NULL)
3296                 return (NULL);
3297         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3298         if (mem) {
3299                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3300                 slab->us_data = mem;
3301                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3302                 slab->us_size = size;
3303         } else {
3304                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3305         }
3306
3307         return (mem);
3308 }
3309
3310 void
3311 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3312 {
3313
3314         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3315         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3316 }
3317
3318 static void
3319 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3320 {
3321
3322         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3323                 for (int i = 0; i < mp_ncpus; i++)
3324                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3325         } else
3326                 bzero(item, zone->uz_size);
3327 }
3328
3329 void
3330 uma_print_stats(void)
3331 {
3332         zone_foreach(uma_print_zone);
3333 }
3334
3335 static void
3336 slab_print(uma_slab_t slab)
3337 {
3338         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3339                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3340 }
3341
3342 static void
3343 cache_print(uma_cache_t cache)
3344 {
3345         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3346                 cache->uc_allocbucket,
3347                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3348                 cache->uc_freebucket,
3349                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3350 }
3351
3352 static void
3353 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3354 {
3355         uma_slab_t slab;
3356
3357         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3358             "out %d free %d limit %d\n",
3359             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3360             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3361             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3362             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3363         printf("Part slabs:\n");
3364         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3365                 slab_print(slab);
3366         printf("Free slabs:\n");
3367         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3368                 slab_print(slab);
3369         printf("Full slabs:\n");
3370         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3371                 slab_print(slab);
3372 }
3373
3374 void
3375 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3376 {
3377         uma_cache_t cache;
3378         uma_klink_t kl;
3379         int i;
3380
3381         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3382             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3383         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3384                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3385         CPU_FOREACH(i) {
3386                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3387                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3388                 cache_print(cache);
3389         }
3390 }
3391
3392 #ifdef DDB
3393 /*
3394  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3395  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3396  *
3397  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3398  * per-CPU cache statistic.
3399  *
3400  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3401  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3402  * directly so that we don't have to.
3403  */
3404 static void
3405 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3406     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3407 {
3408         uma_cache_t cache;
3409         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3410         int cachefree, cpu;
3411
3412         allocs = frees = sleeps = 0;
3413         cachefree = 0;
3414         CPU_FOREACH(cpu) {
3415                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3416                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3417                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3418                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3419                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3420                 allocs += cache->uc_allocs;
3421                 frees += cache->uc_frees;
3422         }
3423         allocs += z->uz_allocs;
3424         frees += z->uz_frees;
3425         sleeps += z->uz_sleeps;
3426         if (cachefreep != NULL)
3427                 *cachefreep = cachefree;
3428         if (allocsp != NULL)
3429                 *allocsp = allocs;
3430         if (freesp != NULL)
3431                 *freesp = frees;
3432         if (sleepsp != NULL)
3433                 *sleepsp = sleeps;
3434 }
3435 #endif /* DDB */
3436
3437 static int
3438 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3439 {
3440         uma_keg_t kz;
3441         uma_zone_t z;
3442         int count;
3443
3444         count = 0;
3445         rw_rlock(&uma_rwlock);
3446         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3447                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3448                         count++;
3449         }
3450         rw_runlock(&uma_rwlock);
3451         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3452 }
3453
3454 static int
3455 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3456 {
3457         struct uma_stream_header ush;
3458         struct uma_type_header uth;
3459         struct uma_percpu_stat ups;
3460         uma_bucket_t bucket;
3461         struct sbuf sbuf;
3462         uma_cache_t cache;
3463         uma_klink_t kl;
3464         uma_keg_t kz;
3465         uma_zone_t z;
3466         uma_keg_t k;
3467         int count, error, i;
3468
3469         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3470         if (error != 0)
3471                 return (error);
3472         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3473         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
3474
3475         count = 0;
3476         rw_rlock(&uma_rwlock);
3477         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3478                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3479                         count++;
3480         }
3481
3482         /*
3483          * Insert stream header.
3484          */
3485         bzero(&ush, sizeof(ush));
3486         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3487         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3488         ush.ush_count = count;
3489         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3490
3491         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3492                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3493                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3494                         ZONE_LOCK(z);
3495                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3496                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3497                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3498                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3499                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3500                                 k = kl->kl_keg;
3501                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3502                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3503                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3504                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3505                                     * k->uk_ipers;
3506                         }
3507
3508                         /*
3509                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3510                          * on the keg's zone list.
3511                          */
3512                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3513                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3514                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3515
3516                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3517                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3518                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3519                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3520                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3521                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3522                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3523                         /*
3524                          * While it is not normally safe to access the cache
3525                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3526                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3527                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3528                          * accept the possible race associated with bucket
3529                          * exchange during monitoring.
3530                          */
3531                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3532                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3533                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3534                                         goto skip;
3535                                 if (CPU_ABSENT(i))
3536                                         goto skip;
3537                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3538                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3539                                         ups.ups_cache_free +=
3540                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3541                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3542                                         ups.ups_cache_free +=
3543                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3544                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3545                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3546 skip:
3547                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3548                         }
3549                         ZONE_UNLOCK(z);
3550                 }
3551         }
3552         rw_runlock(&uma_rwlock);
3553         error = sbuf_finish(&sbuf);
3554         sbuf_delete(&sbuf);
3555         return (error);
3556 }
3557
3558 int
3559 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3560 {
3561         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3562         int error, max;
3563
3564         max = uma_zone_get_max(zone);
3565         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3566         if (error || !req->newptr)
3567                 return (error);
3568
3569         uma_zone_set_max(zone, max);
3570
3571         return (0);
3572 }
3573
3574 int
3575 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3576 {
3577         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3578         int cur;
3579
3580         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3581         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3582 }
3583
3584 #ifdef DDB
3585 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3586 {
3587         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3588         uma_bucket_t bucket;
3589         uma_keg_t kz;
3590         uma_zone_t z;
3591         int cachefree;
3592
3593         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3594             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3595         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3596                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3597                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3598                                 allocs = z->uz_allocs;
3599                                 frees = z->uz_frees;
3600                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3601                                 cachefree = 0;
3602                         } else
3603                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3604                                     &frees, &sleeps);
3605                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3606                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3607                                 cachefree += kz->uk_free;
3608                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3609                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3610                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3611                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3612                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3613                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3614                         if (db_pager_quit)
3615                                 return;
3616                 }
3617         }
3618 }
3619
3620 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3621 {
3622         uint64_t allocs, frees;
3623         uma_bucket_t bucket;
3624         uma_zone_t z;
3625         int cachefree;
3626
3627         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3628             "Requests", "Bucket");
3629         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3630                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3631                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3632                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3633                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3634                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3635                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3636                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3637                 if (db_pager_quit)
3638                         return;
3639         }
3640 }
3641 #endif