]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/vm/uma_core.c
MFC r217453
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009 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
63 #include <sys/param.h>
64 #include <sys/systm.h>
65 #include <sys/kernel.h>
66 #include <sys/types.h>
67 #include <sys/queue.h>
68 #include <sys/malloc.h>
69 #include <sys/ktr.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/mutex.h>
73 #include <sys/proc.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/smp.h>
76 #include <sys/vmmeter.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/vm_object.h>
80 #include <vm/vm_page.h>
81 #include <vm/vm_param.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_kern.h>
84 #include <vm/vm_extern.h>
85 #include <vm/uma.h>
86 #include <vm/uma_int.h>
87 #include <vm/uma_dbg.h>
88
89 #include <machine/vmparam.h>
90
91 #include <ddb/ddb.h>
92
93 /*
94  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
95  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
96  * bss section to bootstrap us.
97  */
98 static struct uma_keg masterkeg;
99 static struct uma_zone masterzone_k;
100 static struct uma_zone masterzone_z;
101 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
102 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
103
104 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
105 static uma_zone_t slabzone;
106 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
107
108 /*
109  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
110  * prior to malloc coming up.
111  */
112 static uma_zone_t hashzone;
113
114 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
115 static int uma_align_cache = 64 - 1;
116
117 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
118
119 /*
120  * Are we allowed to allocate buckets?
121  */
122 static int bucketdisable = 1;
123
124 /* Linked list of all kegs in the system */
125 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
126
127 /* This mutex protects the keg list */
128 static struct mtx uma_mtx;
129
130 /* Linked list of boot time pages */
131 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
132     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
133
134 /* This mutex protects the boot time pages list */
135 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
136
137 /* Is the VM done starting up? */
138 static int booted = 0;
139
140 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
141 static u_int uma_max_ipers;
142 static u_int uma_max_ipers_ref;
143
144 /*
145  * This is the handle used to schedule events that need to happen
146  * outside of the allocation fast path.
147  */
148 static struct callout uma_callout;
149 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
150
151 /*
152  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
153  * a special allocation function just for zones.
154  */
155 struct uma_zctor_args {
156         char *name;
157         size_t size;
158         uma_ctor ctor;
159         uma_dtor dtor;
160         uma_init uminit;
161         uma_fini fini;
162         uma_keg_t keg;
163         int align;
164         u_int32_t flags;
165 };
166
167 struct uma_kctor_args {
168         uma_zone_t zone;
169         size_t size;
170         uma_init uminit;
171         uma_fini fini;
172         int align;
173         u_int32_t flags;
174 };
175
176 struct uma_bucket_zone {
177         uma_zone_t      ubz_zone;
178         char            *ubz_name;
179         int             ubz_entries;
180 };
181
182 #define BUCKET_MAX      128
183
184 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
185         { NULL, "16 Bucket", 16 },
186         { NULL, "32 Bucket", 32 },
187         { NULL, "64 Bucket", 64 },
188         { NULL, "128 Bucket", 128 },
189         { NULL, NULL, 0}
190 };
191
192 #define BUCKET_SHIFT    4
193 #define BUCKET_ZONES    ((BUCKET_MAX >> BUCKET_SHIFT) + 1)
194
195 /*
196  * bucket_size[] maps requested bucket sizes to zones that allocate a bucket
197  * of approximately the right size.
198  */
199 static uint8_t bucket_size[BUCKET_ZONES];
200
201 /*
202  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
203  */
204 enum zfreeskip { SKIP_NONE, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
205
206 #define ZFREE_STATFAIL  0x00000001      /* Update zone failure statistic. */
207 #define ZFREE_STATFREE  0x00000002      /* Update zone free statistic. */
208
209 /* Prototypes.. */
210
211 static void *obj_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
212 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
213 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
214 static void page_free(void *, int, u_int8_t);
215 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
216 static void cache_drain(uma_zone_t);
217 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
218 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
219 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
220 static void keg_dtor(void *, int, void *);
221 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
222 static void zone_dtor(void *, int, void *);
223 static int zero_init(void *, int, int);
224 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
225 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
226 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
227 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
228 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
229 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
230 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
231 static void uma_timeout(void *);
232 static void uma_startup3(void);
233 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
234 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip,
235     int);
236 static void bucket_enable(void);
237 static void bucket_init(void);
238 static uma_bucket_t bucket_alloc(int, int);
239 static void bucket_free(uma_bucket_t);
240 static void bucket_zone_drain(void);
241 static int zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags);
242 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
243 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
244 static void *slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab);
245 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
246     uma_fini fini, int align, u_int32_t flags);
247 static inline void zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg);
248 static inline void keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone);
249
250 void uma_print_zone(uma_zone_t);
251 void uma_print_stats(void);
252 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
253 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
254
255 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
256
257 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
258     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
259
260 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
261     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
262
263 /*
264  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
265  */
266
267 static void
268 bucket_enable(void)
269 {
270         if (cnt.v_free_count < cnt.v_free_min)
271                 bucketdisable = 1;
272         else
273                 bucketdisable = 0;
274 }
275
276 /*
277  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
278  *
279  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
280  * of the header and an array of pointers.  Initialize bucket_size[] to point
281  * the range of appropriate bucket sizes at the zone.
282  */
283 static void
284 bucket_init(void)
285 {
286         struct uma_bucket_zone *ubz;
287         int i;
288         int j;
289
290         for (i = 0, j = 0; bucket_zones[j].ubz_entries != 0; j++) {
291                 int size;
292
293                 ubz = &bucket_zones[j];
294                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
295                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
296                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
297                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
298                     UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZFLAG_BUCKET);
299                 for (; i <= ubz->ubz_entries; i += (1 << BUCKET_SHIFT))
300                         bucket_size[i >> BUCKET_SHIFT] = j;
301         }
302 }
303
304 /*
305  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
306  * to allocate the bucket.
307  */
308 static struct uma_bucket_zone *
309 bucket_zone_lookup(int entries)
310 {
311         int idx;
312
313         idx = howmany(entries, 1 << BUCKET_SHIFT);
314         return (&bucket_zones[bucket_size[idx]]);
315 }
316
317 static uma_bucket_t
318 bucket_alloc(int entries, int bflags)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321         uma_bucket_t bucket;
322
323         /*
324          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
325          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
326          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
327          * low memory situations.
328          */
329         if (bucketdisable)
330                 return (NULL);
331
332         ubz = bucket_zone_lookup(entries);
333         bucket = zone_alloc_item(ubz->ubz_zone, NULL, bflags);
334         if (bucket) {
335 #ifdef INVARIANTS
336                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
337 #endif
338                 bucket->ub_cnt = 0;
339                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
340         }
341
342         return (bucket);
343 }
344
345 static void
346 bucket_free(uma_bucket_t bucket)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349
350         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
351         zone_free_item(ubz->ubz_zone, bucket, NULL, SKIP_NONE,
352             ZFREE_STATFREE);
353 }
354
355 static void
356 bucket_zone_drain(void)
357 {
358         struct uma_bucket_zone *ubz;
359
360         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
361                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
362 }
363
364 static inline uma_keg_t
365 zone_first_keg(uma_zone_t zone)
366 {
367
368         return (LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg);
369 }
370
371 static void
372 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
373 {
374         uma_klink_t klink;
375
376         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
377                 kegfn(klink->kl_keg);
378 }
379
380 /*
381  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
382  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
383  *
384  * Arguments:
385  *      arg   Unused
386  *
387  * Returns:
388  *      Nothing
389  */
390 static void
391 uma_timeout(void *unused)
392 {
393         bucket_enable();
394         zone_foreach(zone_timeout);
395
396         /* Reschedule this event */
397         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
398 }
399
400 /*
401  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
402  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
403  *
404  *  Returns nothing.
405  */
406 static void
407 keg_timeout(uma_keg_t keg)
408 {
409
410         KEG_LOCK(keg);
411         /*
412          * Expand the keg hash table.
413          *
414          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
415          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
416          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
417          */
418         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
419             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
420                 struct uma_hash newhash;
421                 struct uma_hash oldhash;
422                 int ret;
423
424                 /*
425                  * This is so involved because allocating and freeing
426                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
427                  * I have to do everything in stages and check for
428                  * races.
429                  */
430                 newhash = keg->uk_hash;
431                 KEG_UNLOCK(keg);
432                 ret = hash_alloc(&newhash);
433                 KEG_LOCK(keg);
434                 if (ret) {
435                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
436                                 oldhash = keg->uk_hash;
437                                 keg->uk_hash = newhash;
438                         } else
439                                 oldhash = newhash;
440
441                         KEG_UNLOCK(keg);
442                         hash_free(&oldhash);
443                         KEG_LOCK(keg);
444                 }
445         }
446         KEG_UNLOCK(keg);
447 }
448
449 static void
450 zone_timeout(uma_zone_t zone)
451 {
452
453         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
454 }
455
456 /*
457  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
458  * backing store.
459  *
460  * Arguments:
461  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
462  *
463  * Returns:
464  *      1 on sucess and 0 on failure.
465  */
466 static int
467 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
468 {
469         int oldsize;
470         int alloc;
471
472         oldsize = hash->uh_hashsize;
473
474         /* We're just going to go to a power of two greater */
475         if (oldsize)  {
476                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
477                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
478                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
479                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
480         } else {
481                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
482                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
483                     M_WAITOK);
484                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
485         }
486         if (hash->uh_slab_hash) {
487                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
488                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
489                 return (1);
490         }
491
492         return (0);
493 }
494
495 /*
496  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
497  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
498  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
499  *
500  * Arguments:
501  *      oldhash  The hash you want to expand
502  *      newhash  The hash structure for the new table
503  *
504  * Returns:
505  *      Nothing
506  *
507  * Discussion:
508  */
509 static int
510 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
511 {
512         uma_slab_t slab;
513         int hval;
514         int i;
515
516         if (!newhash->uh_slab_hash)
517                 return (0);
518
519         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
520                 return (0);
521
522         /*
523          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
524          * full rehash.
525          */
526
527         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
528                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
529                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
530                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
531                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
532                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
533                             slab, us_hlink);
534                 }
535
536         return (1);
537 }
538
539 /*
540  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
541  *
542  * Arguments:
543  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
544  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
545  *
546  * Returns:
547  *      Nothing
548  */
549 static void
550 hash_free(struct uma_hash *hash)
551 {
552         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
553                 return;
554         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
555                 zone_free_item(hashzone,
556                     hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
557         else
558                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
559 }
560
561 /*
562  * Frees all outstanding items in a bucket
563  *
564  * Arguments:
565  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
566  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
567  *
568  * Returns:
569  *      Nothing
570  */
571
572 static void
573 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
574 {
575         void *item;
576
577         if (bucket == NULL)
578                 return;
579
580         while (bucket->ub_cnt > 0)  {
581                 bucket->ub_cnt--;
582                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
583 #ifdef INVARIANTS
584                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
585                 KASSERT(item != NULL,
586                     ("bucket_drain: botched ptr, item is NULL"));
587 #endif
588                 zone_free_item(zone, item, NULL, SKIP_DTOR, 0);
589         }
590 }
591
592 /*
593  * Drains the per cpu caches for a zone.
594  *
595  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
596  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
597  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
598  *
599  * Arguments:
600  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
601  *
602  * Returns:
603  *      Nothing
604  */
605 static void
606 cache_drain(uma_zone_t zone)
607 {
608         uma_cache_t cache;
609         int cpu;
610
611         /*
612          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
613          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
614          * of the caches at this point.
615          *
616          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
617          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
618          *
619          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
620          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
621          * there in some form?
622          */
623         CPU_FOREACH(cpu) {
624                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
625                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
626                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
627                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
628                         bucket_free(cache->uc_allocbucket);
629                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
630                         bucket_free(cache->uc_freebucket);
631                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
632         }
633         ZONE_LOCK(zone);
634         bucket_cache_drain(zone);
635         ZONE_UNLOCK(zone);
636 }
637
638 /*
639  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
640  */
641 static void
642 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
643 {
644         uma_bucket_t bucket;
645
646         /*
647          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
648          * cpu (alloc/free).
649          */
650         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
651                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
652                 ZONE_UNLOCK(zone);
653                 bucket_drain(zone, bucket);
654                 bucket_free(bucket);
655                 ZONE_LOCK(zone);
656         }
657
658         /* Now we do the free queue.. */
659         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
660                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
661                 bucket_free(bucket);
662         }
663 }
664
665 /*
666  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
667  * the pageout daemon.
668  *
669  * Returns nothing.
670  */
671 static void
672 keg_drain(uma_keg_t keg)
673 {
674         struct slabhead freeslabs = { 0 };
675         uma_slab_t slab;
676         uma_slab_t n;
677         u_int8_t flags;
678         u_int8_t *mem;
679         int i;
680
681         /*
682          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
683          * time
684          */
685         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
686                 return;
687
688 #ifdef UMA_DEBUG
689         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
690 #endif
691         KEG_LOCK(keg);
692         if (keg->uk_free == 0)
693                 goto finished;
694
695         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
696         while (slab) {
697                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
698
699                 /* We have no where to free these to */
700                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
701                         slab = n;
702                         continue;
703                 }
704
705                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
706                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
707                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
708
709                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
710                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
711
712                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
713
714                 slab = n;
715         }
716 finished:
717         KEG_UNLOCK(keg);
718
719         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
720                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
721                 if (keg->uk_fini)
722                         for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
723                                 keg->uk_fini(
724                                     slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
725                                     keg->uk_size);
726                 flags = slab->us_flags;
727                 mem = slab->us_data;
728
729                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
730                         vm_object_t obj;
731
732                         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
733                                 obj = kmem_object;
734                         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
735                                 obj = kernel_object;
736                         else
737                                 obj = NULL;
738                         for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
739                                 vsetobj((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
740                                     obj);
741                 }
742                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
743                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
744                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
745 #ifdef UMA_DEBUG
746                 printf("%s: Returning %d bytes.\n",
747                     keg->uk_name, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera);
748 #endif
749                 keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
750         }
751 }
752
753 static void
754 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
755 {
756
757         /*
758          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
759          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
760          * is the only call that knows the structure will still be available
761          * when it wakes up.
762          */
763         ZONE_LOCK(zone);
764         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
765                 if (waitok == M_NOWAIT)
766                         goto out;
767                 mtx_unlock(&uma_mtx);
768                 msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonedrain", 1);
769                 mtx_lock(&uma_mtx);
770         }
771         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
772         bucket_cache_drain(zone);
773         ZONE_UNLOCK(zone);
774         /*
775          * The DRAINING flag protects us from being freed while
776          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
777          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
778          */
779         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
780         ZONE_LOCK(zone);
781         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
782         wakeup(zone);
783 out:
784         ZONE_UNLOCK(zone);
785 }
786
787 void
788 zone_drain(uma_zone_t zone)
789 {
790
791         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
792 }
793
794 /*
795  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
796  *
797  * Arguments:
798  *      wait  Shall we wait?
799  *
800  * Returns:
801  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
802  *      caller specified M_NOWAIT.
803  */
804 static uma_slab_t
805 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
806 {
807         uma_slabrefcnt_t slabref;
808         uma_alloc allocf;
809         uma_slab_t slab;
810         u_int8_t *mem;
811         u_int8_t flags;
812         int i;
813
814         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
815         slab = NULL;
816
817 #ifdef UMA_DEBUG
818         printf("slab_zalloc:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
819 #endif
820         allocf = keg->uk_allocf;
821         KEG_UNLOCK(keg);
822
823         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
824                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
825                 if (slab == NULL) {
826                         KEG_LOCK(keg);
827                         return NULL;
828                 }
829         }
830
831         /*
832          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
833          * first time they are added to a zone.
834          *
835          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
836          */
837
838         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
839                 wait |= M_ZERO;
840         else
841                 wait &= ~M_ZERO;
842
843         /* zone is passed for legacy reasons. */
844         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * UMA_SLAB_SIZE, &flags, wait);
845         if (mem == NULL) {
846                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
847                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
848                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
849                 KEG_LOCK(keg);
850                 return (NULL);
851         }
852
853         /* Point the slab into the allocated memory */
854         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
855                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
856
857         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
858                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
859                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
860
861         slab->us_keg = keg;
862         slab->us_data = mem;
863         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
864         slab->us_firstfree = 0;
865         slab->us_flags = flags;
866
867         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
868                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
869                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++) {
870                         slabref->us_freelist[i].us_refcnt = 0;
871                         slabref->us_freelist[i].us_item = i+1;
872                 }
873         } else {
874                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
875                         slab->us_freelist[i].us_item = i+1;
876         }
877
878         if (keg->uk_init != NULL) {
879                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
880                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
881                             keg->uk_size, wait) != 0)
882                                 break;
883                 if (i != keg->uk_ipers) {
884                         if (keg->uk_fini != NULL) {
885                                 for (i--; i > -1; i--)
886                                         keg->uk_fini(slab->us_data +
887                                             (keg->uk_rsize * i),
888                                             keg->uk_size);
889                         }
890                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
891                                 vm_object_t obj;
892
893                                 if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
894                                         obj = kmem_object;
895                                 else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
896                                         obj = kernel_object;
897                                 else
898                                         obj = NULL;
899                                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
900                                         vsetobj((vm_offset_t)mem +
901                                             (i * PAGE_SIZE), obj);
902                         }
903                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
904                                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab,
905                                     NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
906                         keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera,
907                             flags);
908                         KEG_LOCK(keg);
909                         return (NULL);
910                 }
911         }
912         KEG_LOCK(keg);
913
914         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
915                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
916
917         keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
918         keg->uk_free += keg->uk_ipers;
919
920         return (slab);
921 }
922
923 /*
924  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
925  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
926  * the VM is ready.
927  */
928 static void *
929 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
930 {
931         uma_keg_t keg;
932         uma_slab_t tmps;
933         int pages, check_pages;
934
935         keg = zone_first_keg(zone);
936         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
937         check_pages = pages - 1;
938         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
939
940         /*
941          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
942          */
943         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
944
945         /* First check if we have enough room. */
946         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
947         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
948                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
949         if (tmps != NULL) {
950                 /*
951                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
952                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
953                  * "pages" contiguous pages of memory.
954                  */
955                 while (pages-- > 0) {
956                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
957                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
958                 }
959                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
960                 *pflag = tmps->us_flags;
961                 return (tmps->us_data);
962         }
963         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
964         if (booted == 0)
965                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
966         /*
967          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
968          */
969 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
970         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
971 #else
972         keg->uk_allocf = page_alloc;
973 #endif
974         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
975 }
976
977 /*
978  * Allocates a number of pages from the system
979  *
980  * Arguments:
981  *      bytes  The number of bytes requested
982  *      wait  Shall we wait?
983  *
984  * Returns:
985  *      A pointer to the alloced memory or possibly
986  *      NULL if M_NOWAIT is set.
987  */
988 static void *
989 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
990 {
991         void *p;        /* Returned page */
992
993         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
994         p = (void *) kmem_malloc(kmem_map, bytes, wait);
995
996         return (p);
997 }
998
999 /*
1000  * Allocates a number of pages from within an object
1001  *
1002  * Arguments:
1003  *      bytes  The number of bytes requested
1004  *      wait   Shall we wait?
1005  *
1006  * Returns:
1007  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1008  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1009  */
1010 static void *
1011 obj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
1012 {
1013         vm_object_t object;
1014         vm_offset_t retkva, zkva;
1015         vm_page_t p;
1016         int pages, startpages;
1017         uma_keg_t keg;
1018
1019         keg = zone_first_keg(zone);
1020         object = keg->uk_obj;
1021         retkva = 0;
1022
1023         /*
1024          * This looks a little weird since we're getting one page at a time.
1025          */
1026         VM_OBJECT_LOCK(object);
1027         p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1028         pages = p != NULL ? p->pindex + 1 : 0;
1029         startpages = pages;
1030         zkva = keg->uk_kva + pages * PAGE_SIZE;
1031         for (; bytes > 0; bytes -= PAGE_SIZE) {
1032                 p = vm_page_alloc(object, pages,
1033                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_WIRED);
1034                 if (p == NULL) {
1035                         if (pages != startpages)
1036                                 pmap_qremove(retkva, pages - startpages);
1037                         while (pages != startpages) {
1038                                 pages--;
1039                                 p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1040                                 vm_page_lock_queues();
1041                                 vm_page_unwire(p, 0);
1042                                 vm_page_free(p);
1043                                 vm_page_unlock_queues();
1044                         }
1045                         retkva = 0;
1046                         goto done;
1047                 }
1048                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1049                 if (retkva == 0)
1050                         retkva = zkva;
1051                 zkva += PAGE_SIZE;
1052                 pages += 1;
1053         }
1054 done:
1055         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1056         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1057
1058         return ((void *)retkva);
1059 }
1060
1061 /*
1062  * Frees a number of pages to the system
1063  *
1064  * Arguments:
1065  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1066  *      size  The size of the memory being freed
1067  *      flags The original p->us_flags field
1068  *
1069  * Returns:
1070  *      Nothing
1071  */
1072 static void
1073 page_free(void *mem, int size, u_int8_t flags)
1074 {
1075         vm_map_t map;
1076
1077         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1078                 map = kmem_map;
1079         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1080                 map = kernel_map;
1081         else
1082                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1083
1084         kmem_free(map, (vm_offset_t)mem, size);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Zero fill initializer
1089  *
1090  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1091  */
1092 static int
1093 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1094 {
1095         bzero(mem, size);
1096         return (0);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1101  *
1102  * Arguments
1103  *      keg  The zone we should initialize
1104  *
1105  * Returns
1106  *      Nothing
1107  */
1108 static void
1109 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1110 {
1111         u_int rsize;
1112         u_int memused;
1113         u_int wastedspace;
1114         u_int shsize;
1115
1116         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_small_init"));
1117         rsize = keg->uk_size;
1118
1119         if (rsize < UMA_SMALLEST_UNIT)
1120                 rsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1121         if (rsize & keg->uk_align)
1122                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1123
1124         keg->uk_rsize = rsize;
1125         keg->uk_ppera = 1;
1126
1127         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1128                 rsize += UMA_FRITMREF_SZ;       /* linkage & refcnt */
1129                 shsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1130         } else {
1131                 rsize += UMA_FRITM_SZ;  /* Account for linkage */
1132                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1133         }
1134
1135         keg->uk_ipers = (UMA_SLAB_SIZE - shsize) / rsize;
1136         KASSERT(keg->uk_ipers != 0, ("keg_small_init: ipers is 0"));
1137         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1138         wastedspace = UMA_SLAB_SIZE - memused;
1139
1140         /*
1141          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1142          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1143          * may end up going to the VM (kmem_map) for slabs which we
1144          * do not want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a
1145          * result of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1146          */
1147         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1148             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1149                 return;
1150
1151         if ((wastedspace >= UMA_MAX_WASTE) &&
1152             (keg->uk_ipers < (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize))) {
1153                 keg->uk_ipers = UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize;
1154                 KASSERT(keg->uk_ipers <= 255,
1155                     ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high!"));
1156 #ifdef UMA_DEBUG
1157                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1158                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1159                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1160                     "calculated ipers = %d, "
1161                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1162                     UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1163                     UMA_SLAB_SIZE - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1164 #endif
1165                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1166                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1167                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1168         }
1169 }
1170
1171 /*
1172  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1173  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1174  * more complicated.
1175  *
1176  * Arguments
1177  *      keg  The keg we should initialize
1178  *
1179  * Returns
1180  *      Nothing
1181  */
1182 static void
1183 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1184 {
1185         int pages;
1186
1187         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1188         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1189             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1190
1191         pages = keg->uk_size / UMA_SLAB_SIZE;
1192
1193         /* Account for remainder */
1194         if ((pages * UMA_SLAB_SIZE) < keg->uk_size)
1195                 pages++;
1196
1197         keg->uk_ppera = pages;
1198         keg->uk_ipers = 1;
1199         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1200
1201         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1202         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1203                 return;
1204
1205         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1206         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1207                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1208 }
1209
1210 static void
1211 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1212 {
1213         int alignsize;
1214         int trailer;
1215         int pages;
1216         int rsize;
1217
1218         alignsize = keg->uk_align + 1;
1219         rsize = keg->uk_size;
1220         /*
1221          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1222          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1223          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1224          * would fall on the same boundary every time.
1225          */
1226         if (rsize & keg->uk_align)
1227                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1228         if ((rsize & alignsize) == 0)
1229                 rsize += alignsize;
1230         trailer = rsize - keg->uk_size;
1231         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1232         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1233         keg->uk_rsize = rsize;
1234         keg->uk_ppera = pages;
1235         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1236         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1237         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1238             ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers",
1239             keg->uk_ipers));
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1244  * the keg onto the global keg list.
1245  *
1246  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1247  *      udata  Actually uma_kctor_args
1248  */
1249 static int
1250 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1251 {
1252         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1253         uma_keg_t keg = mem;
1254         uma_zone_t zone;
1255
1256         bzero(keg, size);
1257         keg->uk_size = arg->size;
1258         keg->uk_init = arg->uminit;
1259         keg->uk_fini = arg->fini;
1260         keg->uk_align = arg->align;
1261         keg->uk_free = 0;
1262         keg->uk_pages = 0;
1263         keg->uk_flags = arg->flags;
1264         keg->uk_allocf = page_alloc;
1265         keg->uk_freef = page_free;
1266         keg->uk_recurse = 0;
1267         keg->uk_slabzone = NULL;
1268
1269         /*
1270          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1271          */
1272         zone = arg->zone;
1273         keg->uk_name = zone->uz_name;
1274
1275         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1276                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1277
1278         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1279                 keg->uk_init = zero_init;
1280
1281         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1282                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1283
1284         /*
1285          * The +UMA_FRITM_SZ added to uk_size is to account for the
1286          * linkage that is added to the size in keg_small_init().  If
1287          * we don't account for this here then we may end up in
1288          * keg_small_init() with a calculated 'ipers' of 0.
1289          */
1290         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1291                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1292                         keg_cachespread_init(keg);
1293                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITMREF_SZ) >
1294                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)))
1295                         keg_large_init(keg);
1296                 else
1297                         keg_small_init(keg);
1298         } else {
1299                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1300                         keg_cachespread_init(keg);
1301                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITM_SZ) >
1302                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1303                         keg_large_init(keg);
1304                 else
1305                         keg_small_init(keg);
1306         }
1307
1308         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1309                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1310                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1311                 else
1312                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1313         }
1314
1315         /*
1316          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1317          * startup cache until the vm is ready.
1318          */
1319         if (keg->uk_ppera == 1) {
1320 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1321                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1322                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1323 #endif
1324                 if (booted == 0)
1325                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1326         } else if (booted == 0 && (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1327                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1328
1329         /*
1330          * Initialize keg's lock (shared among zones).
1331          */
1332         if (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS)
1333                 KEG_LOCK_INIT(keg, 1);
1334         else
1335                 KEG_LOCK_INIT(keg, 0);
1336
1337         /*
1338          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1339          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1340          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1341          */
1342         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1343                 u_int totsize;
1344
1345                 /* Size of the slab struct and free list */
1346                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1347                         totsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt) +
1348                             keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1349                 else
1350                         totsize = sizeof(struct uma_slab) +
1351                             keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1352
1353                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1354                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1355                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1356                 keg->uk_pgoff = (UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1357
1358                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1359                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab_refcnt)
1360                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1361                 else
1362                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab)
1363                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1364
1365                 /*
1366                  * The only way the following is possible is if with our
1367                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1368                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1369                  * mathematically possible for all cases, so we make
1370                  * sure here anyway.
1371                  */
1372                 if (totsize > UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) {
1373                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1374                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1375                             keg->uk_size);
1376                         panic("UMA slab won't fit.");
1377                 }
1378         }
1379
1380         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1381                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1382
1383 #ifdef UMA_DEBUG
1384         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1385             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1386             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1387             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1388 #endif
1389
1390         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1391
1392         mtx_lock(&uma_mtx);
1393         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1394         mtx_unlock(&uma_mtx);
1395         return (0);
1396 }
1397
1398 /*
1399  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1400  *
1401  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1402  *      udata  Actually uma_zctor_args
1403  */
1404 static int
1405 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1406 {
1407         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1408         uma_zone_t zone = mem;
1409         uma_zone_t z;
1410         uma_keg_t keg;
1411
1412         bzero(zone, size);
1413         zone->uz_name = arg->name;
1414         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1415         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1416         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1417         zone->uz_init = NULL;
1418         zone->uz_fini = NULL;
1419         zone->uz_allocs = 0;
1420         zone->uz_frees = 0;
1421         zone->uz_fails = 0;
1422         zone->uz_fills = zone->uz_count = 0;
1423         zone->uz_flags = 0;
1424         keg = arg->keg;
1425
1426         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1427                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1428                 zone->uz_init = arg->uminit;
1429                 zone->uz_fini = arg->fini;
1430                 zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1431                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1432                 mtx_lock(&uma_mtx);
1433                 ZONE_LOCK(zone);
1434                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1435                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1436                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1437                                 break;
1438                         }
1439                 }
1440                 ZONE_UNLOCK(zone);
1441                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1442         } else if (keg == NULL) {
1443                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1444                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1445                         return (ENOMEM);
1446         } else {
1447                 struct uma_kctor_args karg;
1448                 int error;
1449
1450                 /* We should only be here from uma_startup() */
1451                 karg.size = arg->size;
1452                 karg.uminit = arg->uminit;
1453                 karg.fini = arg->fini;
1454                 karg.align = arg->align;
1455                 karg.flags = arg->flags;
1456                 karg.zone = zone;
1457                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1458                     flags);
1459                 if (error)
1460                         return (error);
1461         }
1462         /*
1463          * Link in the first keg.
1464          */
1465         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1466         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1467         zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1468         zone->uz_size = keg->uk_size;
1469         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1470             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1471
1472         /*
1473          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1474          * caches.  If we're internal, bail out here.
1475          */
1476         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1477                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1478                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1479                 return (0);
1480         }
1481
1482         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET)
1483                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1484         else if (keg->uk_ipers <= BUCKET_MAX)
1485                 zone->uz_count = keg->uk_ipers;
1486         else
1487                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1488         return (0);
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1493  * table and removes the keg from the global list.
1494  *
1495  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1496  *      udata  unused
1497  */
1498 static void
1499 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1500 {
1501         uma_keg_t keg;
1502
1503         keg = (uma_keg_t)arg;
1504         KEG_LOCK(keg);
1505         if (keg->uk_free != 0) {
1506                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1507                     " Lost %d pages of memory.\n",
1508                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1509         }
1510         KEG_UNLOCK(keg);
1511
1512         hash_free(&keg->uk_hash);
1513
1514         KEG_LOCK_FINI(keg);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Zone header dtor.
1519  *
1520  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1521  *      udata  unused
1522  */
1523 static void
1524 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1525 {
1526         uma_klink_t klink;
1527         uma_zone_t zone;
1528         uma_keg_t keg;
1529
1530         zone = (uma_zone_t)arg;
1531         keg = zone_first_keg(zone);
1532
1533         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1534                 cache_drain(zone);
1535
1536         mtx_lock(&uma_mtx);
1537         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1538         mtx_unlock(&uma_mtx);
1539         /*
1540          * XXX there are some races here where
1541          * the zone can be drained but zone lock
1542          * released and then refilled before we
1543          * remove it... we dont care for now
1544          */
1545         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1546         /*
1547          * Unlink all of our kegs.
1548          */
1549         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1550                 klink->kl_keg = NULL;
1551                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1552                 if (klink == &zone->uz_klink)
1553                         continue;
1554                 free(klink, M_TEMP);
1555         }
1556         /*
1557          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1558          */
1559         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1560                 mtx_lock(&uma_mtx);
1561                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1562                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1563                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE,
1564                     ZFREE_STATFREE);
1565         }
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1570  *
1571  * Arguments:
1572  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1573  *              as an argument.
1574  *
1575  * Returns:
1576  *      Nothing
1577  */
1578 static void
1579 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1580 {
1581         uma_keg_t keg;
1582         uma_zone_t zone;
1583
1584         mtx_lock(&uma_mtx);
1585         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1586                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1587                         zfunc(zone);
1588         }
1589         mtx_unlock(&uma_mtx);
1590 }
1591
1592 /* Public functions */
1593 /* See uma.h */
1594 void
1595 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1596 {
1597         struct uma_zctor_args args;
1598         uma_slab_t slab;
1599         u_int slabsize;
1600         u_int objsize, totsize, wsize;
1601         int i;
1602
1603 #ifdef UMA_DEBUG
1604         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1605 #endif
1606         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1607
1608         /*
1609          * Figure out the maximum number of items-per-slab we'll have if
1610          * we're using the OFFPAGE slab header to track free items, given
1611          * all possible object sizes and the maximum desired wastage
1612          * (UMA_MAX_WASTE).
1613          *
1614          * We iterate until we find an object size for
1615          * which the calculated wastage in keg_small_init() will be
1616          * enough to warrant OFFPAGE.  Since wastedspace versus objsize
1617          * is an overall increasing see-saw function, we find the smallest
1618          * objsize such that the wastage is always acceptable for objects
1619          * with that objsize or smaller.  Since a smaller objsize always
1620          * generates a larger possible uma_max_ipers, we use this computed
1621          * objsize to calculate the largest ipers possible.  Since the
1622          * ipers calculated for OFFPAGE slab headers is always larger than
1623          * the ipers initially calculated in keg_small_init(), we use
1624          * the former's equation (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize) to
1625          * obtain the maximum ipers possible for offpage slab headers.
1626          *
1627          * It should be noted that ipers versus objsize is an inversly
1628          * proportional function which drops off rather quickly so as
1629          * long as our UMA_MAX_WASTE is such that the objsize we calculate
1630          * falls into the portion of the inverse relation AFTER the steep
1631          * falloff, then uma_max_ipers shouldn't be too high (~10 on i386).
1632          *
1633          * Note that we have 8-bits (1 byte) to use as a freelist index
1634          * inside the actual slab header itself and this is enough to
1635          * accomodate us.  In the worst case, a UMA_SMALLEST_UNIT sized
1636          * object with offpage slab header would have ipers =
1637          * UMA_SLAB_SIZE / UMA_SMALLEST_UNIT (currently = 256), which is
1638          * 1 greater than what our byte-integer freelist index can
1639          * accomodate, but we know that this situation never occurs as
1640          * for UMA_SMALLEST_UNIT-sized objects, we will never calculate
1641          * that we need to go to offpage slab headers.  Or, if we do,
1642          * then we trap that condition below and panic in the INVARIANTS case.
1643          */
1644         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab) - UMA_MAX_WASTE;
1645         totsize = wsize;
1646         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1647         while (totsize >= wsize) {
1648                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)) /
1649                     (objsize + UMA_FRITM_SZ);
1650                 totsize *= (UMA_FRITM_SZ + objsize);
1651                 objsize++;
1652         }
1653         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1654                 objsize--;
1655         uma_max_ipers = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1656
1657         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) - UMA_MAX_WASTE;
1658         totsize = wsize;
1659         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1660         while (totsize >= wsize) {
1661                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)) /
1662                     (objsize + UMA_FRITMREF_SZ);
1663                 totsize *= (UMA_FRITMREF_SZ + objsize);
1664                 objsize++;
1665         }
1666         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1667                 objsize--;
1668         uma_max_ipers_ref = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1669
1670         KASSERT((uma_max_ipers_ref <= 255) && (uma_max_ipers <= 255),
1671             ("uma_startup: calculated uma_max_ipers values too large!"));
1672
1673 #ifdef UMA_DEBUG
1674         printf("Calculated uma_max_ipers (for OFFPAGE) is %d\n", uma_max_ipers);
1675         printf("Calculated uma_max_ipers_slab (for OFFPAGE) is %d\n",
1676             uma_max_ipers_ref);
1677 #endif
1678
1679         /* "manually" create the initial zone */
1680         args.name = "UMA Kegs";
1681         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1682         args.ctor = keg_ctor;
1683         args.dtor = keg_dtor;
1684         args.uminit = zero_init;
1685         args.fini = NULL;
1686         args.keg = &masterkeg;
1687         args.align = 32 - 1;
1688         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1689         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1690         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1691
1692 #ifdef UMA_DEBUG
1693         printf("Filling boot free list.\n");
1694 #endif
1695         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1696                 slab = (uma_slab_t)((u_int8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1697                 slab->us_data = (u_int8_t *)slab;
1698                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1699                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1700         }
1701         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1702
1703 #ifdef UMA_DEBUG
1704         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1705 #endif
1706         args.name = "UMA Zones";
1707         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1708             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1709         args.ctor = zone_ctor;
1710         args.dtor = zone_dtor;
1711         args.uminit = zero_init;
1712         args.fini = NULL;
1713         args.keg = NULL;
1714         args.align = 32 - 1;
1715         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1716         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1717         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1718
1719 #ifdef UMA_DEBUG
1720         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1721 #endif
1722 #ifdef UMA_DEBUG
1723         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1724 #endif
1725
1726         /*
1727          * This is the max number of free list items we'll have with
1728          * offpage slabs.
1729          */
1730         slabsize = uma_max_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1731         slabsize += sizeof(struct uma_slab);
1732
1733         /* Now make a zone for slab headers */
1734         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1735                                 slabsize,
1736                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1737                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1738
1739         /*
1740          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1741          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1742          */
1743         slabsize = uma_max_ipers_ref * UMA_FRITMREF_SZ;
1744         slabsize += sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1745         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1746                                   slabsize,
1747                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1748                                   UMA_ALIGN_PTR,
1749                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1750
1751         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1752             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1753             NULL, NULL, NULL, NULL,
1754             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1755
1756         bucket_init();
1757
1758 #if defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC) && !defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC_NEEDS_VM)
1759         booted = 1;
1760 #endif
1761
1762 #ifdef UMA_DEBUG
1763         printf("UMA startup complete.\n");
1764 #endif
1765 }
1766
1767 /* see uma.h */
1768 void
1769 uma_startup2(void)
1770 {
1771         booted = 1;
1772         bucket_enable();
1773 #ifdef UMA_DEBUG
1774         printf("UMA startup2 complete.\n");
1775 #endif
1776 }
1777
1778 /*
1779  * Initialize our callout handle
1780  *
1781  */
1782
1783 static void
1784 uma_startup3(void)
1785 {
1786 #ifdef UMA_DEBUG
1787         printf("Starting callout.\n");
1788 #endif
1789         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1790         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1791 #ifdef UMA_DEBUG
1792         printf("UMA startup3 complete.\n");
1793 #endif
1794 }
1795
1796 static uma_keg_t
1797 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1798                 int align, u_int32_t flags)
1799 {
1800         struct uma_kctor_args args;
1801
1802         args.size = size;
1803         args.uminit = uminit;
1804         args.fini = fini;
1805         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1806         args.flags = flags;
1807         args.zone = zone;
1808         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1809 }
1810
1811 /* See uma.h */
1812 void
1813 uma_set_align(int align)
1814 {
1815
1816         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1817                 uma_align_cache = align;
1818 }
1819
1820 /* See uma.h */
1821 uma_zone_t
1822 uma_zcreate(char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1823                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, u_int32_t flags)
1824
1825 {
1826         struct uma_zctor_args args;
1827
1828         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1829         args.name = name;
1830         args.size = size;
1831         args.ctor = ctor;
1832         args.dtor = dtor;
1833         args.uminit = uminit;
1834         args.fini = fini;
1835         args.align = align;
1836         args.flags = flags;
1837         args.keg = NULL;
1838
1839         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1840 }
1841
1842 /* See uma.h */
1843 uma_zone_t
1844 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1845                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1846 {
1847         struct uma_zctor_args args;
1848         uma_keg_t keg;
1849
1850         keg = zone_first_keg(master);
1851         args.name = name;
1852         args.size = keg->uk_size;
1853         args.ctor = ctor;
1854         args.dtor = dtor;
1855         args.uminit = zinit;
1856         args.fini = zfini;
1857         args.align = keg->uk_align;
1858         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1859         args.keg = keg;
1860
1861         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1862         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1863 }
1864
1865 static void
1866 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1867 {
1868         if (a < b) {
1869                 ZONE_LOCK(a);
1870                 mtx_lock_flags(b->uz_lock, MTX_DUPOK);
1871         } else {
1872                 ZONE_LOCK(b);
1873                 mtx_lock_flags(a->uz_lock, MTX_DUPOK);
1874         }
1875 }
1876
1877 static void
1878 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1879 {
1880
1881         ZONE_UNLOCK(a);
1882         ZONE_UNLOCK(b);
1883 }
1884
1885 int
1886 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1887 {
1888         uma_klink_t klink;
1889         uma_klink_t kl;
1890         int error;
1891
1892         error = 0;
1893         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1894
1895         zone_lock_pair(zone, master);
1896         /*
1897          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1898          * a secondary.
1899          */
1900         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1901             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1902                 error = EINVAL;
1903                 goto out;
1904         }
1905         /*
1906          * The new master must also use vtoslab().
1907          */
1908         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1909                 error = EINVAL;
1910                 goto out;
1911         }
1912         /*
1913          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1914          */
1915         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1916             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1917                 error = EINVAL;
1918                 goto out;
1919         }
1920         /*
1921          * The underlying object must be the same size.  rsize
1922          * may be different.
1923          */
1924         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1925                 error = E2BIG;
1926                 goto out;
1927         }
1928         /*
1929          * Put it at the end of the list.
1930          */
1931         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1932         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1933                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1934                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1935                         break;
1936                 }
1937         }
1938         klink = NULL;
1939         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1940         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1941
1942 out:
1943         zone_unlock_pair(zone, master);
1944         if (klink != NULL)
1945                 free(klink, M_TEMP);
1946
1947         return (error);
1948 }
1949
1950
1951 /* See uma.h */
1952 void
1953 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1954 {
1955
1956         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
1957 }
1958
1959 /* See uma.h */
1960 void *
1961 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1962 {
1963         void *item;
1964         uma_cache_t cache;
1965         uma_bucket_t bucket;
1966         int cpu;
1967
1968         /* This is the fast path allocation */
1969 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1970         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1971 #endif
1972         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1973             zone->uz_name, flags);
1974
1975         if (flags & M_WAITOK) {
1976                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
1977                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
1978         }
1979
1980         /*
1981          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
1982          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
1983          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
1984          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
1985          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
1986          * preemption and migration.  We release the critical section in
1987          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
1988          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
1989          * must detect and handle migration if it has occurred.
1990          */
1991 zalloc_restart:
1992         critical_enter();
1993         cpu = curcpu;
1994         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
1995
1996 zalloc_start:
1997         bucket = cache->uc_allocbucket;
1998
1999         if (bucket) {
2000                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2001                         bucket->ub_cnt--;
2002                         item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2003 #ifdef INVARIANTS
2004                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2005 #endif
2006                         KASSERT(item != NULL,
2007                             ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2008                         cache->uc_allocs++;
2009                         critical_exit();
2010 #ifdef INVARIANTS
2011                         ZONE_LOCK(zone);
2012                         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2013                         ZONE_UNLOCK(zone);
2014 #endif
2015                         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2016                                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size,
2017                                     udata, flags) != 0) {
2018                                         zone_free_item(zone, item, udata,
2019                                             SKIP_DTOR, ZFREE_STATFAIL |
2020                                             ZFREE_STATFREE);
2021                                         return (NULL);
2022                                 }
2023                         }
2024                         if (flags & M_ZERO)
2025                                 bzero(item, zone->uz_size);
2026                         return (item);
2027                 } else if (cache->uc_freebucket) {
2028                         /*
2029                          * We have run out of items in our allocbucket.
2030                          * See if we can switch with our free bucket.
2031                          */
2032                         if (cache->uc_freebucket->ub_cnt > 0) {
2033 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2034                                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with"
2035                                     " alloc.\n");
2036 #endif
2037                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2038                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2039                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2040
2041                                 goto zalloc_start;
2042                         }
2043                 }
2044         }
2045         /*
2046          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2047          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2048          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2049          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2050          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2051          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2052          * the critical section.
2053          */
2054         critical_exit();
2055         ZONE_LOCK(zone);
2056         critical_enter();
2057         cpu = curcpu;
2058         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2059         bucket = cache->uc_allocbucket;
2060         if (bucket != NULL) {
2061                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2062                         ZONE_UNLOCK(zone);
2063                         goto zalloc_start;
2064                 }
2065                 bucket = cache->uc_freebucket;
2066                 if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2067                         ZONE_UNLOCK(zone);
2068                         goto zalloc_start;
2069                 }
2070         }
2071
2072         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2073         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2074         cache->uc_allocs = 0;
2075         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2076         cache->uc_frees = 0;
2077
2078         /* Our old one is now a free bucket */
2079         if (cache->uc_allocbucket) {
2080                 KASSERT(cache->uc_allocbucket->ub_cnt == 0,
2081                     ("uma_zalloc_arg: Freeing a non free bucket."));
2082                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2083                     cache->uc_allocbucket, ub_link);
2084                 cache->uc_allocbucket = NULL;
2085         }
2086
2087         /* Check the free list for a new alloc bucket */
2088         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
2089                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2090                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2091
2092                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2093                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2094                 ZONE_UNLOCK(zone);
2095                 goto zalloc_start;
2096         }
2097         /* We are no longer associated with this CPU. */
2098         critical_exit();
2099
2100         /* Bump up our uz_count so we get here less */
2101         if (zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2102                 zone->uz_count++;
2103
2104         /*
2105          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2106          * works we'll restart the allocation from the begining.
2107          */
2108         if (zone_alloc_bucket(zone, flags)) {
2109                 ZONE_UNLOCK(zone);
2110                 goto zalloc_restart;
2111         }
2112         ZONE_UNLOCK(zone);
2113         /*
2114          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2115          */
2116 #ifdef UMA_DEBUG
2117         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2118 #endif
2119
2120         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2121         return (item);
2122 }
2123
2124 static uma_slab_t
2125 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2126 {
2127         uma_slab_t slab;
2128
2129         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2130         slab = NULL;
2131
2132         for (;;) {
2133                 /*
2134                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2135                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2136                  * fragmentation.
2137                  */
2138                 if (keg->uk_free != 0) {
2139                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2140                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2141                         } else {
2142                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2143                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2144                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2145                                     us_link);
2146                         }
2147                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2148                         return (slab);
2149                 }
2150
2151                 /*
2152                  * M_NOVM means don't ask at all!
2153                  */
2154                 if (flags & M_NOVM)
2155                         break;
2156
2157                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2158                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2159                         /*
2160                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2161                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2162                          */
2163                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0)
2164                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2165                         if (flags & M_NOWAIT)
2166                                 break;
2167                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2168                         continue;
2169                 }
2170                 keg->uk_recurse++;
2171                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2172                 keg->uk_recurse--;
2173                 /*
2174                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2175                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2176                  * at least one item.
2177                  */
2178                 if (slab) {
2179                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2180                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2181                         return (slab);
2182                 }
2183                 /*
2184                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2185                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2186                  * fail.
2187                  */
2188                 flags |= M_NOVM;
2189         }
2190         return (slab);
2191 }
2192
2193 static inline void
2194 zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg)
2195 {
2196         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2197                 KEG_UNLOCK(keg);
2198                 ZONE_LOCK(zone);
2199         }
2200 }
2201
2202 static inline void
2203 keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone)
2204 {
2205         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2206                 ZONE_UNLOCK(zone);
2207                 KEG_LOCK(keg);
2208         }
2209 }
2210
2211 static uma_slab_t
2212 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2213 {
2214         uma_slab_t slab;
2215
2216         if (keg == NULL)
2217                 keg = zone_first_keg(zone);
2218         /*
2219          * This is to prevent us from recursively trying to allocate
2220          * buckets.  The problem is that if an allocation forces us to
2221          * grab a new bucket we will call page_alloc, which will go off
2222          * and cause the vm to allocate vm_map_entries.  If we need new
2223          * buckets there too we will recurse in kmem_alloc and bad
2224          * things happen.  So instead we return a NULL bucket, and make
2225          * the code that allocates buckets smart enough to deal with it
2226          */
2227         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET && keg->uk_recurse != 0)
2228                 return (NULL);
2229
2230         for (;;) {
2231                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2232                 if (slab)
2233                         return (slab);
2234                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2235                         break;
2236         }
2237         return (NULL);
2238 }
2239
2240 /*
2241  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2242  * with the keg locked.  Caller must call zone_relock() afterwards if the
2243  * zone lock is required.  On NULL the zone lock is held.
2244  *
2245  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2246  */
2247 static uma_slab_t
2248 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2249 {
2250         uma_klink_t klink;
2251         uma_slab_t slab;
2252         uma_keg_t keg;
2253         int flags;
2254         int empty;
2255         int full;
2256
2257         /*
2258          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2259          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2260          * without blocking.
2261          */
2262         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2263         /*
2264          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2265          * the search.
2266          */
2267         if (last) {
2268                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2269                 if (slab)
2270                         return (slab);
2271                 zone_relock(zone, last);
2272                 last = NULL;
2273         }
2274         /*
2275          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2276          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2277          * required but we've done it for so long now.
2278          */
2279         for (;;) {
2280                 empty = 0;
2281                 full = 0;
2282                 /*
2283                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2284                  * correct lock while calling into the keg layer.
2285                  */
2286                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2287                         keg = klink->kl_keg;
2288                         keg_relock(keg, zone);
2289                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2290                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2291                                 if (slab)
2292                                         return (slab);
2293                         }
2294                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2295                                 full++;
2296                         else
2297                                 empty++;
2298                         zone_relock(zone, keg);
2299                 }
2300                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2301                         break;
2302                 flags = rflags;
2303                 /*
2304                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2305                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2306                  */
2307                 if (full && !empty) {
2308                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2309                         msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonelimit", hz/100);
2310                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2311                         continue;
2312                 }
2313         }
2314         return (NULL);
2315 }
2316
2317 static void *
2318 slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab)
2319 {
2320         uma_keg_t keg;
2321         uma_slabrefcnt_t slabref;
2322         void *item;
2323         u_int8_t freei;
2324
2325         keg = slab->us_keg;
2326         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2327
2328         freei = slab->us_firstfree;
2329         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2330                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2331                 slab->us_firstfree = slabref->us_freelist[freei].us_item;
2332         } else {
2333                 slab->us_firstfree = slab->us_freelist[freei].us_item;
2334         }
2335         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2336
2337         slab->us_freecount--;
2338         keg->uk_free--;
2339 #ifdef INVARIANTS
2340         uma_dbg_alloc(zone, slab, item);
2341 #endif
2342         /* Move this slab to the full list */
2343         if (slab->us_freecount == 0) {
2344                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2345                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2346         }
2347
2348         return (item);
2349 }
2350
2351 static int
2352 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags)
2353 {
2354         uma_bucket_t bucket;
2355         uma_slab_t slab;
2356         uma_keg_t keg;
2357         int16_t saved;
2358         int max, origflags = flags;
2359
2360         /*
2361          * Try this zone's free list first so we don't allocate extra buckets.
2362          */
2363         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2364                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
2365                     ("zone_alloc_bucket: Bucket on free list is not empty."));
2366                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2367         } else {
2368                 int bflags;
2369
2370                 bflags = (flags & ~M_ZERO);
2371                 if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2372                         bflags |= M_NOVM;
2373
2374                 ZONE_UNLOCK(zone);
2375                 bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2376                 ZONE_LOCK(zone);
2377         }
2378
2379         if (bucket == NULL) {
2380                 return (0);
2381         }
2382
2383 #ifdef SMP
2384         /*
2385          * This code is here to limit the number of simultaneous bucket fills
2386          * for any given zone to the number of per cpu caches in this zone. This
2387          * is done so that we don't allocate more memory than we really need.
2388          */
2389         if (zone->uz_fills >= mp_ncpus)
2390                 goto done;
2391
2392 #endif
2393         zone->uz_fills++;
2394
2395         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2396         /* Try to keep the buckets totally full */
2397         saved = bucket->ub_cnt;
2398         slab = NULL;
2399         keg = NULL;
2400         while (bucket->ub_cnt < max &&
2401             (slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) != NULL) {
2402                 keg = slab->us_keg;
2403                 while (slab->us_freecount && bucket->ub_cnt < max) {
2404                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt++] =
2405                             slab_alloc_item(zone, slab);
2406                 }
2407
2408                 /* Don't block on the next fill */
2409                 flags |= M_NOWAIT;
2410         }
2411         if (slab)
2412                 zone_relock(zone, keg);
2413
2414         /*
2415          * We unlock here because we need to call the zone's init.
2416          * It should be safe to unlock because the slab dealt with
2417          * above is already on the appropriate list within the keg
2418          * and the bucket we filled is not yet on any list, so we
2419          * own it.
2420          */
2421         if (zone->uz_init != NULL) {
2422                 int i;
2423
2424                 ZONE_UNLOCK(zone);
2425                 for (i = saved; i < bucket->ub_cnt; i++)
2426                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2427                             origflags) != 0)
2428                                 break;
2429                 /*
2430                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2431                  * rest back onto the freelist.
2432                  */
2433                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2434                         int j;
2435
2436                         for (j = i; j < bucket->ub_cnt; j++) {
2437                                 zone_free_item(zone, bucket->ub_bucket[j],
2438                                     NULL, SKIP_FINI, 0);
2439 #ifdef INVARIANTS
2440                                 bucket->ub_bucket[j] = NULL;
2441 #endif
2442                         }
2443                         bucket->ub_cnt = i;
2444                 }
2445                 ZONE_LOCK(zone);
2446         }
2447
2448         zone->uz_fills--;
2449         if (bucket->ub_cnt != 0) {
2450                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2451                     bucket, ub_link);
2452                 return (1);
2453         }
2454 #ifdef SMP
2455 done:
2456 #endif
2457         bucket_free(bucket);
2458
2459         return (0);
2460 }
2461 /*
2462  * Allocates an item for an internal zone
2463  *
2464  * Arguments
2465  *      zone   The zone to alloc for.
2466  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2467  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2468  *
2469  * Returns
2470  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2471  *      An item if successful
2472  */
2473
2474 static void *
2475 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2476 {
2477         uma_slab_t slab;
2478         void *item;
2479
2480         item = NULL;
2481
2482 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2483         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2484 #endif
2485         ZONE_LOCK(zone);
2486
2487         slab = zone->uz_slab(zone, NULL, flags);
2488         if (slab == NULL) {
2489                 zone->uz_fails++;
2490                 ZONE_UNLOCK(zone);
2491                 return (NULL);
2492         }
2493
2494         item = slab_alloc_item(zone, slab);
2495
2496         zone_relock(zone, slab->us_keg);
2497         zone->uz_allocs++;
2498         ZONE_UNLOCK(zone);
2499
2500         /*
2501          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2502          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2503          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2504          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2505          */
2506         if (zone->uz_init != NULL) {
2507                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2508                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI,
2509                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2510                         return (NULL);
2511                 }
2512         }
2513         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2514                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2515                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR,
2516                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2517                         return (NULL);
2518                 }
2519         }
2520         if (flags & M_ZERO)
2521                 bzero(item, zone->uz_size);
2522
2523         return (item);
2524 }
2525
2526 /* See uma.h */
2527 void
2528 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2529 {
2530         uma_cache_t cache;
2531         uma_bucket_t bucket;
2532         int bflags;
2533         int cpu;
2534
2535 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2536         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2537 #endif
2538         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2539             zone->uz_name);
2540
2541         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2542         if (item == NULL)
2543                 return;
2544
2545         if (zone->uz_dtor)
2546                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2547
2548 #ifdef INVARIANTS
2549         ZONE_LOCK(zone);
2550         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2551                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2552         else
2553                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2554         ZONE_UNLOCK(zone);
2555 #endif
2556         /*
2557          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2558          * a little longer for the limits to be reset.
2559          */
2560         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2561                 goto zfree_internal;
2562
2563         /*
2564          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2565          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2566          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2567          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2568          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2569          * preemption and migration.  We release the critical section in
2570          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2571          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2572          * detect and handle migration if it has occurred.
2573          */
2574 zfree_restart:
2575         critical_enter();
2576         cpu = curcpu;
2577         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2578
2579 zfree_start:
2580         bucket = cache->uc_freebucket;
2581
2582         if (bucket) {
2583                 /*
2584                  * Do we have room in our bucket? It is OK for this uz count
2585                  * check to be slightly out of sync.
2586                  */
2587
2588                 if (bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2589                         KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2590                             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2591                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2592                         bucket->ub_cnt++;
2593                         cache->uc_frees++;
2594                         critical_exit();
2595                         return;
2596                 } else if (cache->uc_allocbucket) {
2597 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2598                         printf("uma_zfree: Swapping buckets.\n");
2599 #endif
2600                         /*
2601                          * We have run out of space in our freebucket.
2602                          * See if we can switch with our alloc bucket.
2603                          */
2604                         if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2605                             cache->uc_freebucket->ub_cnt) {
2606                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2607                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2608                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2609                                 goto zfree_start;
2610                         }
2611                 }
2612         }
2613         /*
2614          * We can get here for two reasons:
2615          *
2616          * 1) The buckets are NULL
2617          * 2) The alloc and free buckets are both somewhat full.
2618          *
2619          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2620          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2621          * section.  Since the critical section is released, we may be
2622          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2623          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2624          * the critical section.
2625          */
2626         critical_exit();
2627         ZONE_LOCK(zone);
2628         critical_enter();
2629         cpu = curcpu;
2630         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2631         if (cache->uc_freebucket != NULL) {
2632                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt <
2633                     cache->uc_freebucket->ub_entries) {
2634                         ZONE_UNLOCK(zone);
2635                         goto zfree_start;
2636                 }
2637                 if (cache->uc_allocbucket != NULL &&
2638                     (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2639                     cache->uc_freebucket->ub_cnt)) {
2640                         ZONE_UNLOCK(zone);
2641                         goto zfree_start;
2642                 }
2643         }
2644
2645         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2646         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2647         cache->uc_allocs = 0;
2648         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2649         cache->uc_frees = 0;
2650
2651         bucket = cache->uc_freebucket;
2652         cache->uc_freebucket = NULL;
2653
2654         /* Can we throw this on the zone full list? */
2655         if (bucket != NULL) {
2656 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2657                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2658 #endif
2659                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2660                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2661                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2662                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2663                     bucket, ub_link);
2664         }
2665         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2666                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2667                 ZONE_UNLOCK(zone);
2668                 cache->uc_freebucket = bucket;
2669                 goto zfree_start;
2670         }
2671         /* We are no longer associated with this CPU. */
2672         critical_exit();
2673
2674         /* And the zone.. */
2675         ZONE_UNLOCK(zone);
2676
2677 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2678         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2679 #endif
2680         bflags = M_NOWAIT;
2681
2682         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2683                 bflags |= M_NOVM;
2684         bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2685         if (bucket) {
2686                 ZONE_LOCK(zone);
2687                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2688                     bucket, ub_link);
2689                 ZONE_UNLOCK(zone);
2690                 goto zfree_restart;
2691         }
2692
2693         /*
2694          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2695          */
2696 zfree_internal:
2697         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR, ZFREE_STATFREE);
2698
2699         return;
2700 }
2701
2702 /*
2703  * Frees an item to an INTERNAL zone or allocates a free bucket
2704  *
2705  * Arguments:
2706  *      zone   The zone to free to
2707  *      item   The item we're freeing
2708  *      udata  User supplied data for the dtor
2709  *      skip   Skip dtors and finis
2710  */
2711 static void
2712 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata,
2713     enum zfreeskip skip, int flags)
2714 {
2715         uma_slab_t slab;
2716         uma_slabrefcnt_t slabref;
2717         uma_keg_t keg;
2718         u_int8_t *mem;
2719         u_int8_t freei;
2720         int clearfull;
2721
2722         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2723                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2724
2725         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2726                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2727
2728         ZONE_LOCK(zone);
2729
2730         if (flags & ZFREE_STATFAIL)
2731                 zone->uz_fails++;
2732         if (flags & ZFREE_STATFREE)
2733                 zone->uz_frees++;
2734
2735         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2736                 mem = (u_int8_t *)((unsigned long)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2737                 keg = zone_first_keg(zone); /* Must only be one. */
2738                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2739                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2740                 } else {
2741                         mem += keg->uk_pgoff;
2742                         slab = (uma_slab_t)mem;
2743                 }
2744         } else {
2745                 /* This prevents redundant lookups via free(). */
2746                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) && udata != NULL)
2747                         slab = (uma_slab_t)udata;
2748                 else
2749                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2750                 keg = slab->us_keg;
2751                 keg_relock(keg, zone);
2752         }
2753         MPASS(keg == slab->us_keg);
2754
2755         /* Do we need to remove from any lists? */
2756         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2757                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2758                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2759         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2760                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2761                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2762         }
2763
2764         /* Slab management stuff */
2765         freei = ((unsigned long)item - (unsigned long)slab->us_data)
2766                 / keg->uk_rsize;
2767
2768 #ifdef INVARIANTS
2769         if (!skip)
2770                 uma_dbg_free(zone, slab, item);
2771 #endif
2772
2773         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2774                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2775                 slabref->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2776         } else {
2777                 slab->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2778         }
2779         slab->us_firstfree = freei;
2780         slab->us_freecount++;
2781
2782         /* Zone statistics */
2783         keg->uk_free++;
2784
2785         clearfull = 0;
2786         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2787                 if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2788                         keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2789                         clearfull = 1;
2790                 }
2791
2792                 /* 
2793                  * We can handle one more allocation. Since we're clearing ZFLAG_FULL,
2794                  * wake up all procs blocked on pages. This should be uncommon, so 
2795                  * keeping this simple for now (rather than adding count of blocked 
2796                  * threads etc).
2797                  */
2798                 wakeup(keg);
2799         }
2800         if (clearfull) {
2801                 zone_relock(zone, keg);
2802                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2803                 wakeup(zone);
2804                 ZONE_UNLOCK(zone);
2805         } else
2806                 KEG_UNLOCK(keg);
2807 }
2808
2809 /* See uma.h */
2810 void
2811 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2812 {
2813         uma_keg_t keg;
2814
2815         ZONE_LOCK(zone);
2816         keg = zone_first_keg(zone);
2817         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2818         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2819                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2820
2821         ZONE_UNLOCK(zone);
2822 }
2823
2824 /* See uma.h */
2825 int
2826 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2827 {
2828         int nitems;
2829         uma_keg_t keg;
2830
2831         ZONE_LOCK(zone);
2832         keg = zone_first_keg(zone);
2833         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2834         ZONE_UNLOCK(zone);
2835
2836         return (nitems);
2837 }
2838
2839 /* See uma.h */
2840 int
2841 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2842 {
2843         int64_t nitems;
2844         u_int i;
2845
2846         ZONE_LOCK(zone);
2847         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2848         CPU_FOREACH(i) {
2849                 /*
2850                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2851                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2852                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2853                  */
2854                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2855                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2856         }
2857         ZONE_UNLOCK(zone);
2858
2859         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2860 }
2861
2862 /* See uma.h */
2863 void
2864 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2865 {
2866         uma_keg_t keg;
2867
2868         ZONE_LOCK(zone);
2869         keg = zone_first_keg(zone);
2870         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2871             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2872         keg->uk_init = uminit;
2873         ZONE_UNLOCK(zone);
2874 }
2875
2876 /* See uma.h */
2877 void
2878 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2879 {
2880         uma_keg_t keg;
2881
2882         ZONE_LOCK(zone);
2883         keg = zone_first_keg(zone);
2884         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2885             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2886         keg->uk_fini = fini;
2887         ZONE_UNLOCK(zone);
2888 }
2889
2890 /* See uma.h */
2891 void
2892 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2893 {
2894         ZONE_LOCK(zone);
2895         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2896             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2897         zone->uz_init = zinit;
2898         ZONE_UNLOCK(zone);
2899 }
2900
2901 /* See uma.h */
2902 void
2903 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2904 {
2905         ZONE_LOCK(zone);
2906         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2907             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2908         zone->uz_fini = zfini;
2909         ZONE_UNLOCK(zone);
2910 }
2911
2912 /* See uma.h */
2913 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2914 void
2915 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2916 {
2917
2918         ZONE_LOCK(zone);
2919         zone_first_keg(zone)->uk_freef = freef;
2920         ZONE_UNLOCK(zone);
2921 }
2922
2923 /* See uma.h */
2924 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2925 void
2926 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2927 {
2928         uma_keg_t keg;
2929
2930         ZONE_LOCK(zone);
2931         keg = zone_first_keg(zone);
2932         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2933         keg->uk_allocf = allocf;
2934         ZONE_UNLOCK(zone);
2935 }
2936
2937 /* See uma.h */
2938 int
2939 uma_zone_set_obj(uma_zone_t zone, struct vm_object *obj, int count)
2940 {
2941         uma_keg_t keg;
2942         vm_offset_t kva;
2943         int pages;
2944
2945         keg = zone_first_keg(zone);
2946         pages = count / keg->uk_ipers;
2947
2948         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2949                 pages++;
2950
2951         kva = kmem_alloc_nofault(kernel_map, pages * UMA_SLAB_SIZE);
2952
2953         if (kva == 0)
2954                 return (0);
2955         if (obj == NULL) {
2956                 obj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
2957                     pages);
2958         } else {
2959                 VM_OBJECT_LOCK_INIT(obj, "uma object");
2960                 _vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
2961                     pages, obj);
2962         }
2963         ZONE_LOCK(zone);
2964         keg->uk_kva = kva;
2965         keg->uk_obj = obj;
2966         keg->uk_maxpages = pages;
2967         keg->uk_allocf = obj_alloc;
2968         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2969         ZONE_UNLOCK(zone);
2970         return (1);
2971 }
2972
2973 /* See uma.h */
2974 void
2975 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2976 {
2977         int slabs;
2978         uma_slab_t slab;
2979         uma_keg_t keg;
2980
2981         keg = zone_first_keg(zone);
2982         ZONE_LOCK(zone);
2983         slabs = items / keg->uk_ipers;
2984         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
2985                 slabs++;
2986         while (slabs > 0) {
2987                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
2988                 if (slab == NULL)
2989                         break;
2990                 MPASS(slab->us_keg == keg);
2991                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2992                 slabs--;
2993         }
2994         ZONE_UNLOCK(zone);
2995 }
2996
2997 /* See uma.h */
2998 u_int32_t *
2999 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3000 {
3001         uma_slabrefcnt_t slabref;
3002         uma_keg_t keg;
3003         u_int32_t *refcnt;
3004         int idx;
3005
3006         slabref = (uma_slabrefcnt_t)vtoslab((vm_offset_t)item &
3007             (~UMA_SLAB_MASK));
3008         keg = slabref->us_keg;
3009         KASSERT(slabref != NULL && slabref->us_keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3010             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3011         idx = ((unsigned long)item - (unsigned long)slabref->us_data)
3012             / keg->uk_rsize;
3013         refcnt = &slabref->us_freelist[idx].us_refcnt;
3014         return refcnt;
3015 }
3016
3017 /* See uma.h */
3018 void
3019 uma_reclaim(void)
3020 {
3021 #ifdef UMA_DEBUG
3022         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3023 #endif
3024         bucket_enable();
3025         zone_foreach(zone_drain);
3026         /*
3027          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3028          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3029          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3030          */
3031         zone_drain(slabzone);
3032         zone_drain(slabrefzone);
3033         bucket_zone_drain();
3034 }
3035
3036 /* See uma.h */
3037 int
3038 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3039 {
3040         int full;
3041
3042         ZONE_LOCK(zone);
3043         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3044         ZONE_UNLOCK(zone);
3045         return (full);  
3046 }
3047
3048 int
3049 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3050 {
3051         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3052 }
3053
3054 void *
3055 uma_large_malloc(int size, int wait)
3056 {
3057         void *mem;
3058         uma_slab_t slab;
3059         u_int8_t flags;
3060
3061         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3062         if (slab == NULL)
3063                 return (NULL);
3064         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3065         if (mem) {
3066                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3067                 slab->us_data = mem;
3068                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3069                 slab->us_size = size;
3070         } else {
3071                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE,
3072                     ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
3073         }
3074
3075         return (mem);
3076 }
3077
3078 void
3079 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3080 {
3081         vsetobj((vm_offset_t)slab->us_data, kmem_object);
3082         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3083         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
3084 }
3085
3086 void
3087 uma_print_stats(void)
3088 {
3089         zone_foreach(uma_print_zone);
3090 }
3091
3092 static void
3093 slab_print(uma_slab_t slab)
3094 {
3095         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d, firstfree %d\n",
3096                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount,
3097                 slab->us_firstfree);
3098 }
3099
3100 static void
3101 cache_print(uma_cache_t cache)
3102 {
3103         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3104                 cache->uc_allocbucket,
3105                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3106                 cache->uc_freebucket,
3107                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3108 }
3109
3110 static void
3111 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3112 {
3113         uma_slab_t slab;
3114
3115         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d "
3116             "out %d free %d limit %d\n",
3117             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3118             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3119             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3120             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3121         printf("Part slabs:\n");
3122         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3123                 slab_print(slab);
3124         printf("Free slabs:\n");
3125         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3126                 slab_print(slab);
3127         printf("Full slabs:\n");
3128         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3129                 slab_print(slab);
3130 }
3131
3132 void
3133 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3134 {
3135         uma_cache_t cache;
3136         uma_klink_t kl;
3137         int i;
3138
3139         printf("zone: %s(%p) size %d flags %d\n",
3140             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3141         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3142                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3143         CPU_FOREACH(i) {
3144                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3145                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3146                 cache_print(cache);
3147         }
3148 }
3149
3150 #ifdef DDB
3151 /*
3152  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3153  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3154  *
3155  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3156  * per-CPU cache statistic.
3157  *
3158  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3159  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3160  * directly so that we don't have to.
3161  */
3162 static void
3163 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, u_int64_t *allocsp,
3164     u_int64_t *freesp)
3165 {
3166         uma_cache_t cache;
3167         u_int64_t allocs, frees;
3168         int cachefree, cpu;
3169
3170         allocs = frees = 0;
3171         cachefree = 0;
3172         CPU_FOREACH(cpu) {
3173                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3174                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3175                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3176                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3177                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3178                 allocs += cache->uc_allocs;
3179                 frees += cache->uc_frees;
3180         }
3181         allocs += z->uz_allocs;
3182         frees += z->uz_frees;
3183         if (cachefreep != NULL)
3184                 *cachefreep = cachefree;
3185         if (allocsp != NULL)
3186                 *allocsp = allocs;
3187         if (freesp != NULL)
3188                 *freesp = frees;
3189 }
3190 #endif /* DDB */
3191
3192 static int
3193 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3194 {
3195         uma_keg_t kz;
3196         uma_zone_t z;
3197         int count;
3198
3199         count = 0;
3200         mtx_lock(&uma_mtx);
3201         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3202                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3203                         count++;
3204         }
3205         mtx_unlock(&uma_mtx);
3206         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3207 }
3208
3209 static int
3210 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3211 {
3212         struct uma_stream_header ush;
3213         struct uma_type_header uth;
3214         struct uma_percpu_stat ups;
3215         uma_bucket_t bucket;
3216         struct sbuf sbuf;
3217         uma_cache_t cache;
3218         uma_klink_t kl;
3219         uma_keg_t kz;
3220         uma_zone_t z;
3221         uma_keg_t k;
3222         char *buffer;
3223         int buflen, count, error, i;
3224
3225         mtx_lock(&uma_mtx);
3226 restart:
3227         mtx_assert(&uma_mtx, MA_OWNED);
3228         count = 0;
3229         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3230                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3231                         count++;
3232         }
3233         mtx_unlock(&uma_mtx);
3234
3235         buflen = sizeof(ush) + count * (sizeof(uth) + sizeof(ups) *
3236             (mp_maxid + 1)) + 1;
3237         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3238
3239         mtx_lock(&uma_mtx);
3240         i = 0;
3241         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3242                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3243                         i++;
3244         }
3245         if (i > count) {
3246                 free(buffer, M_TEMP);
3247                 goto restart;
3248         }
3249         count =  i;
3250
3251         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
3252
3253         /*
3254          * Insert stream header.
3255          */
3256         bzero(&ush, sizeof(ush));
3257         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3258         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3259         ush.ush_count = count;
3260         if (sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush)) < 0) {
3261                 mtx_unlock(&uma_mtx);
3262                 error = ENOMEM;
3263                 goto out;
3264         }
3265
3266         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3267                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3268                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3269                         ZONE_LOCK(z);
3270                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3271                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3272                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3273                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3274                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3275                                 k = kl->kl_keg;
3276                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3277                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3278                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3279                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3280                                     * k->uk_ipers;
3281                         }
3282
3283                         /*
3284                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3285                          * on the keg's zone list.
3286                          */
3287                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3288                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3289                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3290
3291                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3292                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3293                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3294                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3295                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3296                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth)) < 0) {
3297                                 ZONE_UNLOCK(z);
3298                                 mtx_unlock(&uma_mtx);
3299                                 error = ENOMEM;
3300                                 goto out;
3301                         }
3302                         /*
3303                          * While it is not normally safe to access the cache
3304                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3305                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3306                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3307                          * accept the possible race associated with bucket
3308                          * exchange during monitoring.
3309                          */
3310                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3311                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3312                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3313                                         goto skip;
3314                                 if (CPU_ABSENT(i))
3315                                         goto skip;
3316                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3317                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3318                                         ups.ups_cache_free +=
3319                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3320                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3321                                         ups.ups_cache_free +=
3322                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3323                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3324                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3325 skip:
3326                                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups)) < 0) {
3327                                         ZONE_UNLOCK(z);
3328                                         mtx_unlock(&uma_mtx);
3329                                         error = ENOMEM;
3330                                         goto out;
3331                                 }
3332                         }
3333                         ZONE_UNLOCK(z);
3334                 }
3335         }
3336         mtx_unlock(&uma_mtx);
3337         sbuf_finish(&sbuf);
3338         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
3339 out:
3340         free(buffer, M_TEMP);
3341         return (error);
3342 }
3343
3344 #ifdef DDB
3345 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3346 {
3347         u_int64_t allocs, frees;
3348         uma_bucket_t bucket;
3349         uma_keg_t kz;
3350         uma_zone_t z;
3351         int cachefree;
3352
3353         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3354             "Requests");
3355         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3356                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3357                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3358                                 allocs = z->uz_allocs;
3359                                 frees = z->uz_frees;
3360                                 cachefree = 0;
3361                         } else
3362                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3363                                     &frees);
3364                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3365                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3366                                 cachefree += kz->uk_free;
3367                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3368                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3369                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju\n", z->uz_name,
3370                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3371                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3372                             (uintmax_t)allocs);
3373                 }
3374         }
3375 }
3376 #endif