sys/vm/uma_core.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2002-2019 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
   5  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
   6  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  14  *    disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  20  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  21  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  22  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  23  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  24  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  25  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  26  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  27  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  28  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  29  */
  30
  31 /*
  32  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
  33  *
  34  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
  35  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
  36  * efficient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
  37  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
  38  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
  39  * pools of reserved memory unused.
  40  *
  41  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
  42  * are well known.
  43  *
  44  */
  45
  46 /*
  47  * TODO:
  48  *      - Improve memory usage for large allocations
  49  *      - Investigate cache size adjustments
  50  */
  51
  52 #include <sys/cdefs.h>
  53 __FBSDID("$FreeBSD$");
  54
  55 #include "opt_ddb.h"
  56 #include "opt_param.h"
  57 #include "opt_vm.h"
  58
  59 #include <sys/param.h>
  60 #include <sys/systm.h>
  61 #include <sys/bitset.h>
  62 #include <sys/domainset.h>
  63 #include <sys/eventhandler.h>
  64 #include <sys/kernel.h>
  65 #include <sys/types.h>
  66 #include <sys/limits.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/random.h>
  75 #include <sys/rwlock.h>
  76 #include <sys/sbuf.h>
  77 #include <sys/sched.h>
  78 #include <sys/sleepqueue.h>
  79 #include <sys/smp.h>
  80 #include <sys/smr.h>
  81 #include <sys/taskqueue.h>
  82 #include <sys/vmmeter.h>
  83
  84 #include <vm/vm.h>
  85 #include <vm/vm_param.h>
  86 #include <vm/vm_domainset.h>
  87 #include <vm/vm_object.h>
  88 #include <vm/vm_page.h>
  89 #include <vm/vm_pageout.h>
  90 #include <vm/vm_phys.h>
  91 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  92 #include <vm/vm_map.h>
  93 #include <vm/vm_kern.h>
  94 #include <vm/vm_extern.h>
  95 #include <vm/vm_dumpset.h>
  96 #include <vm/uma.h>
  97 #include <vm/uma_int.h>
  98 #include <vm/uma_dbg.h>
  99
 100 #include <ddb/ddb.h>
 101
 102 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 103 #include <vm/memguard.h>
 104 #endif
 105
 106 #include <machine/md_var.h>
 107
 108 #ifdef INVARIANTS
 109 #define UMA_ALWAYS_CTORDTOR     1
 110 #else
 111 #define UMA_ALWAYS_CTORDTOR     0
 112 #endif
 113
 114 /*
 115  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.
 116  */
 117 static uma_zone_t kegs;
 118 static uma_zone_t zones;
 119
 120 /*
 121  * On INVARIANTS builds, the slab contains a second bitset of the same size,
 122  * "dbg_bits", which is laid out immediately after us_free.
 123  */
 124 #ifdef INVARIANTS
 125 #define SLAB_BITSETS    2
 126 #else
 127 #define SLAB_BITSETS    1
 128 #endif
 129
 130 /*
 131  * These are the two zones from which all offpage uma_slab_ts are allocated.
 132  *
 133  * One zone is for slab headers that can represent a larger number of items,
 134  * making the slabs themselves more efficient, and the other zone is for
 135  * headers that are smaller and represent fewer items, making the headers more
 136  * efficient.
 137  */
 138 #define SLABZONE_SIZE(setsize)                                  \
 139     (sizeof(struct uma_hash_slab) + BITSET_SIZE(setsize) * SLAB_BITSETS)
 140 #define SLABZONE0_SETSIZE       (PAGE_SIZE / 16)
 141 #define SLABZONE1_SETSIZE       SLAB_MAX_SETSIZE
 142 #define SLABZONE0_SIZE  SLABZONE_SIZE(SLABZONE0_SETSIZE)
 143 #define SLABZONE1_SIZE  SLABZONE_SIZE(SLABZONE1_SETSIZE)
 144 static uma_zone_t slabzones[2];
 145
 146 /*
 147  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
 148  * prior to malloc coming up.
 149  */
 150 static uma_zone_t hashzone;
 151
 152 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
 153 int uma_align_cache = 64 - 1;
 154
 155 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
 156 static MALLOC_DEFINE(M_UMA, "UMA", "UMA Misc");
 157
 158 /*
 159  * Are we allowed to allocate buckets?
 160  */
 161 static int bucketdisable = 1;
 162
 163 /* Linked list of all kegs in the system */
 164 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
 165
 166 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
 167 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
 168     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
 169
 170 /* This RW lock protects the keg list */
 171 static struct rwlock_padalign __exclusive_cache_line uma_rwlock;
 172
 173 /*
 174  * First available virual address for boot time allocations.
 175  */
 176 static vm_offset_t bootstart;
 177 static vm_offset_t bootmem;
 178
 179 static struct sx uma_reclaim_lock;
 180
 181 /*
 182  * kmem soft limit, initialized by uma_set_limit().  Ensure that early
 183  * allocations don't trigger a wakeup of the reclaim thread.
 184  */
 185 unsigned long uma_kmem_limit = LONG_MAX;
 186 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, uma_kmem_limit, CTLFLAG_RD, &uma_kmem_limit, 0,
 187     "UMA kernel memory soft limit");
 188 unsigned long uma_kmem_total;
 189 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, uma_kmem_total, CTLFLAG_RD, &uma_kmem_total, 0,
 190     "UMA kernel memory usage");
 191
 192 /* Is the VM done starting up? */
 193 static enum {
 194         BOOT_COLD,
 195         BOOT_KVA,
 196         BOOT_PCPU,
 197         BOOT_RUNNING,
 198         BOOT_SHUTDOWN,
 199 } booted = BOOT_COLD;
 200
 201 /*
 202  * This is the handle used to schedule events that need to happen
 203  * outside of the allocation fast path.
 204  */
 205 static struct callout uma_callout;
 206 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
 207
 208 /*
 209  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
 210  * a special allocation function just for zones.
 211  */
 212 struct uma_zctor_args {
 213         const char *name;
 214         size_t size;
 215         uma_ctor ctor;
 216         uma_dtor dtor;
 217         uma_init uminit;
 218         uma_fini fini;
 219         uma_import import;
 220         uma_release release;
 221         void *arg;
 222         uma_keg_t keg;
 223         int align;
 224         uint32_t flags;
 225 };
 226
 227 struct uma_kctor_args {
 228         uma_zone_t zone;
 229         size_t size;
 230         uma_init uminit;
 231         uma_fini fini;
 232         int align;
 233         uint32_t flags;
 234 };
 235
 236 struct uma_bucket_zone {
 237         uma_zone_t      ubz_zone;
 238         const char      *ubz_name;
 239         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
 240         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
 241 };
 242
 243 /*
 244  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
 245  * of two sizes for more efficient space utilization.
 246  */
 247 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
 248     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
 249
 250 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
 251
 252 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
 253         /* Literal bucket sizes. */
 254         { NULL, "2 Bucket", 2, 4096 },
 255         { NULL, "4 Bucket", 4, 3072 },
 256         { NULL, "8 Bucket", 8, 2048 },
 257         { NULL, "16 Bucket", 16, 1024 },
 258         /* Rounded down power of 2 sizes for efficiency. */
 259         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
 260         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
 261         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
 262         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
 263         { NULL, NULL, 0}
 264 };
 265
 266 /*
 267  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
 268  */
 269 enum zfreeskip {
 270         SKIP_NONE =     0,
 271         SKIP_CNT =      0x00000001,
 272         SKIP_DTOR =     0x00010000,
 273         SKIP_FINI =     0x00020000,
 274 };
 275
 276 /* Prototypes.. */
 277
 278 void    uma_startup1(vm_offset_t);
 279 void    uma_startup2(void);
 280
 281 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 282 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 283 static void *pcpu_page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 284 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 285 static void *contig_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 286 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
 287 static void pcpu_page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
 288 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int, int, int);
 289 static void cache_drain(uma_zone_t);
 290 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
 291 static void bucket_cache_reclaim(uma_zone_t zone, bool);
 292 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
 293 static void keg_dtor(void *, int, void *);
 294 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
 295 static void zone_dtor(void *, int, void *);
 296 static inline void item_dtor(uma_zone_t zone, void *item, int size,
 297     void *udata, enum zfreeskip skip);
 298 static int zero_init(void *, int, int);
 299 static void zone_free_bucket(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata,
 300     int itemdomain, bool ws);
 301 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *), void *);
 302 static void zone_foreach_unlocked(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *), void *);
 303 static void zone_timeout(uma_zone_t zone, void *);
 304 static int hash_alloc(struct uma_hash *, u_int);
 305 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
 306 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
 307 static void uma_timeout(void *);
 308 static void uma_shutdown(void);
 309 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int, int);
 310 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
 311 static int zone_alloc_limit(uma_zone_t zone, int count, int flags);
 312 static void zone_free_limit(uma_zone_t zone, int count);
 313 static void bucket_enable(void);
 314 static void bucket_init(void);
 315 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
 316 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
 317 static void bucket_zone_drain(void);
 318 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t, void *, int, int);
 319 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
 320 static void slab_free_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
 321 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
 322     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
 323 static int zone_import(void *, void **, int, int, int);
 324 static void zone_release(void *, void **, int);
 325 static bool cache_alloc(uma_zone_t, uma_cache_t, void *, int);
 326 static bool cache_free(uma_zone_t, uma_cache_t, void *, void *, int);
 327
 328 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 329 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 330 static int sysctl_handle_uma_zone_allocs(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 331 static int sysctl_handle_uma_zone_frees(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 332 static int sysctl_handle_uma_zone_flags(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 333 static int sysctl_handle_uma_slab_efficiency(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 334 static int sysctl_handle_uma_zone_items(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 335
 336 static uint64_t uma_zone_get_allocs(uma_zone_t zone);
 337
 338 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, debug, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 339     "Memory allocation debugging");
 340
 341 #ifdef INVARIANTS
 342 static uint64_t uma_keg_get_allocs(uma_keg_t zone);
 343 static inline struct noslabbits *slab_dbg_bits(uma_slab_t slab, uma_keg_t keg);
 344
 345 static bool uma_dbg_kskip(uma_keg_t keg, void *mem);
 346 static bool uma_dbg_zskip(uma_zone_t zone, void *mem);
 347 static void uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
 348 static void uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
 349
 350 static u_int dbg_divisor = 1;
 351 SYSCTL_UINT(_vm_debug, OID_AUTO, divisor,
 352     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &dbg_divisor, 0,
 353     "Debug & thrash every this item in memory allocator");
 354
 355 static counter_u64_t uma_dbg_cnt = EARLY_COUNTER;
 356 static counter_u64_t uma_skip_cnt = EARLY_COUNTER;
 357 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_debug, OID_AUTO, trashed, CTLFLAG_RD,
 358     &uma_dbg_cnt, "memory items debugged");
 359 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_debug, OID_AUTO, skipped, CTLFLAG_RD,
 360     &uma_skip_cnt, "memory items skipped, not debugged");
 361 #endif
 362
 363 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, uma, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 364     "Universal Memory Allocator");
 365
 366 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE|CTLTYPE_INT,
 367     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
 368
 369 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE|CTLTYPE_STRUCT,
 370     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
 371
 372 static int zone_warnings = 1;
 373 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
 374     "Warn when UMA zones becomes full");
 375
 376 static int multipage_slabs = 1;
 377 TUNABLE_INT("vm.debug.uma_multipage_slabs", &multipage_slabs);
 378 SYSCTL_INT(_vm_debug, OID_AUTO, uma_multipage_slabs,
 379     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &multipage_slabs, 0,
 380     "UMA may choose larger slab sizes for better efficiency");
 381
 382 /*
 383  * Select the slab zone for an offpage slab with the given maximum item count.
 384  */
 385 static inline uma_zone_t
 386 slabzone(int ipers)
 387 {
 388
 389         return (slabzones[ipers > SLABZONE0_SETSIZE]);
 390 }
 391
 392 /*
 393  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
 394  */
 395 static void
 396 bucket_enable(void)
 397 {
 398
 399         KASSERT(booted >= BOOT_KVA, ("Bucket enable before init"));
 400         bucketdisable = vm_page_count_min();
 401 }
 402
 403 /*
 404  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
 405  *
 406  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
 407  * of the header and an array of pointers.
 408  */
 409 static void
 410 bucket_init(void)
 411 {
 412         struct uma_bucket_zone *ubz;
 413         int size;
 414
 415         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
 416                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
 417                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
 418                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
 419                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
 420                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET |
 421                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
 422         }
 423 }
 424
 425 /*
 426  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
 427  * to allocate the bucket.
 428  */
 429 static struct uma_bucket_zone *
 430 bucket_zone_lookup(int entries)
 431 {
 432         struct uma_bucket_zone *ubz;
 433
 434         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 435                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
 436                         return (ubz);
 437         ubz--;
 438         return (ubz);
 439 }
 440
 441 static int
 442 bucket_select(int size)
 443 {
 444         struct uma_bucket_zone *ubz;
 445
 446         ubz = &bucket_zones[0];
 447         if (size > ubz->ubz_maxsize)
 448                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
 449
 450         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 451                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
 452                         break;
 453         ubz--;
 454         return (ubz->ubz_entries);
 455 }
 456
 457 static uma_bucket_t
 458 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
 459 {
 460         struct uma_bucket_zone *ubz;
 461         uma_bucket_t bucket;
 462
 463         /*
 464          * Don't allocate buckets early in boot.
 465          */
 466         if (__predict_false(booted < BOOT_KVA))
 467                 return (NULL);
 468
 469         /*
 470          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
 471          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
 472          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
 473          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
 474          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
 475          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
 476          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
 477          * free path.
 478          */
 479         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
 480                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
 481         else {
 482                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
 483                         return (NULL);
 484                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
 485         }
 486         if (((uintptr_t)udata & UMA_ZONE_VM) != 0)
 487                 flags |= M_NOVM;
 488         ubz = bucket_zone_lookup(atomic_load_16(&zone->uz_bucket_size));
 489         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
 490                 ubz++;
 491         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
 492         if (bucket) {
 493 #ifdef INVARIANTS
 494                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
 495 #endif
 496                 bucket->ub_cnt = 0;
 497                 bucket->ub_entries = min(ubz->ubz_entries,
 498                     zone->uz_bucket_size_max);
 499                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
 500                 CTR3(KTR_UMA, "bucket_alloc: zone %s(%p) allocated bucket %p",
 501                     zone->uz_name, zone, bucket);
 502         }
 503
 504         return (bucket);
 505 }
 506
 507 static void
 508 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
 509 {
 510         struct uma_bucket_zone *ubz;
 511
 512         if (bucket->ub_cnt != 0)
 513                 bucket_drain(zone, bucket);
 514
 515         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
 516             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
 517         KASSERT(bucket->ub_seq == SMR_SEQ_INVALID,
 518             ("bucket_free: Freeing an SMR bucket."));
 519         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
 520                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
 521         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
 522         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
 523 }
 524
 525 static void
 526 bucket_zone_drain(void)
 527 {
 528         struct uma_bucket_zone *ubz;
 529
 530         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 531                 uma_zone_reclaim(ubz->ubz_zone, UMA_RECLAIM_DRAIN);
 532 }
 533
 534 /*
 535  * Acquire the domain lock and record contention.
 536  */
 537 static uma_zone_domain_t
 538 zone_domain_lock(uma_zone_t zone, int domain)
 539 {
 540         uma_zone_domain_t zdom;
 541         bool lockfail;
 542
 543         zdom = ZDOM_GET(zone, domain);
 544         lockfail = false;
 545         if (ZDOM_OWNED(zdom))
 546                 lockfail = true;
 547         ZDOM_LOCK(zdom);
 548         /* This is unsynchronized.  The counter does not need to be precise. */
 549         if (lockfail && zone->uz_bucket_size < zone->uz_bucket_size_max)
 550                 zone->uz_bucket_size++;
 551         return (zdom);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Search for the domain with the least cached items and return it if it
 556  * is out of balance with the preferred domain.
 557  */
 558 static __noinline int
 559 zone_domain_lowest(uma_zone_t zone, int pref)
 560 {
 561         long least, nitems, prefitems;
 562         int domain;
 563         int i;
 564
 565         prefitems = least = LONG_MAX;
 566         domain = 0;
 567         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
 568                 nitems = ZDOM_GET(zone, i)->uzd_nitems;
 569                 if (nitems < least) {
 570                         domain = i;
 571                         least = nitems;
 572                 }
 573                 if (domain == pref)
 574                         prefitems = nitems;
 575         }
 576         if (prefitems < least * 2)
 577                 return (pref);
 578
 579         return (domain);
 580 }
 581
 582 /*
 583  * Search for the domain with the most cached items and return it or the
 584  * preferred domain if it has enough to proceed.
 585  */
 586 static __noinline int
 587 zone_domain_highest(uma_zone_t zone, int pref)
 588 {
 589         long most, nitems;
 590         int domain;
 591         int i;
 592
 593         if (ZDOM_GET(zone, pref)->uzd_nitems > BUCKET_MAX)
 594                 return (pref);
 595
 596         most = 0;
 597         domain = 0;
 598         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
 599                 nitems = ZDOM_GET(zone, i)->uzd_nitems;
 600                 if (nitems > most) {
 601                         domain = i;
 602                         most = nitems;
 603                 }
 604         }
 605
 606         return (domain);
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Safely subtract cnt from imax.
 611  */
 612 static void
 613 zone_domain_imax_sub(uma_zone_domain_t zdom, int cnt)
 614 {
 615         long new;
 616         long old;
 617
 618         old = zdom->uzd_imax;
 619         do {
 620                 if (old <= cnt)
 621                         new = 0;
 622                 else
 623                         new = old - cnt;
 624         } while (atomic_fcmpset_long(&zdom->uzd_imax, &old, new) == 0);
 625 }
 626
 627 /*
 628  * Set the maximum imax value.
 629  */
 630 static void
 631 zone_domain_imax_set(uma_zone_domain_t zdom, int nitems)
 632 {
 633         long old;
 634
 635         old = zdom->uzd_imax;
 636         do {
 637                 if (old >= nitems)
 638                         break;
 639         } while (atomic_fcmpset_long(&zdom->uzd_imax, &old, nitems) == 0);
 640 }
 641
 642 /*
 643  * Attempt to satisfy an allocation by retrieving a full bucket from one of the
 644  * zone's caches.  If a bucket is found the zone is not locked on return.
 645  */
 646 static uma_bucket_t
 647 zone_fetch_bucket(uma_zone_t zone, uma_zone_domain_t zdom, bool reclaim)
 648 {
 649         uma_bucket_t bucket;
 650         int i;
 651         bool dtor = false;
 652
 653         ZDOM_LOCK_ASSERT(zdom);
 654
 655         if ((bucket = STAILQ_FIRST(&zdom->uzd_buckets)) == NULL)
 656                 return (NULL);
 657
 658         /* SMR Buckets can not be re-used until readers expire. */
 659         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0 &&
 660             bucket->ub_seq != SMR_SEQ_INVALID) {
 661                 if (!smr_poll(zone->uz_smr, bucket->ub_seq, false))
 662                         return (NULL);
 663                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
 664                 dtor = (zone->uz_dtor != NULL) || UMA_ALWAYS_CTORDTOR;
 665                 if (STAILQ_NEXT(bucket, ub_link) != NULL)
 666                         zdom->uzd_seq = STAILQ_NEXT(bucket, ub_link)->ub_seq;
 667         }
 668         STAILQ_REMOVE_HEAD(&zdom->uzd_buckets, ub_link);
 669
 670         KASSERT(zdom->uzd_nitems >= bucket->ub_cnt,
 671             ("%s: item count underflow (%ld, %d)",
 672             __func__, zdom->uzd_nitems, bucket->ub_cnt));
 673         KASSERT(bucket->ub_cnt > 0,
 674             ("%s: empty bucket in bucket cache", __func__));
 675         zdom->uzd_nitems -= bucket->ub_cnt;
 676
 677         /*
 678          * Shift the bounds of the current WSS interval to avoid
 679          * perturbing the estimate.
 680          */
 681         if (reclaim) {
 682                 zdom->uzd_imin -= lmin(zdom->uzd_imin, bucket->ub_cnt);
 683                 zone_domain_imax_sub(zdom, bucket->ub_cnt);
 684         } else if (zdom->uzd_imin > zdom->uzd_nitems)
 685                 zdom->uzd_imin = zdom->uzd_nitems;
 686
 687         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 688         if (dtor)
 689                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
 690                         item_dtor(zone, bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
 691                             NULL, SKIP_NONE);
 692
 693         return (bucket);
 694 }
 695
 696 /*
 697  * Insert a full bucket into the specified cache.  The "ws" parameter indicates
 698  * whether the bucket's contents should be counted as part of the zone's working
 699  * set.  The bucket may be freed if it exceeds the bucket limit.
 700  */
 701 static void
 702 zone_put_bucket(uma_zone_t zone, int domain, uma_bucket_t bucket, void *udata,
 703     const bool ws)
 704 {
 705         uma_zone_domain_t zdom;
 706
 707         /* We don't cache empty buckets.  This can happen after a reclaim. */
 708         if (bucket->ub_cnt == 0)
 709                 goto out;
 710         zdom = zone_domain_lock(zone, domain);
 711
 712         /*
 713          * Conditionally set the maximum number of items.
 714          */
 715         zdom->uzd_nitems += bucket->ub_cnt;
 716         if (__predict_true(zdom->uzd_nitems < zone->uz_bucket_max)) {
 717                 if (ws)
 718                         zone_domain_imax_set(zdom, zdom->uzd_nitems);
 719                 if (STAILQ_EMPTY(&zdom->uzd_buckets))
 720                         zdom->uzd_seq = bucket->ub_seq;
 721
 722                 /*
 723                  * Try to promote reuse of recently used items.  For items
 724                  * protected by SMR, try to defer reuse to minimize polling.
 725                  */
 726                 if (bucket->ub_seq == SMR_SEQ_INVALID)
 727                         STAILQ_INSERT_HEAD(&zdom->uzd_buckets, bucket, ub_link);
 728                 else
 729                         STAILQ_INSERT_TAIL(&zdom->uzd_buckets, bucket, ub_link);
 730                 ZDOM_UNLOCK(zdom);
 731                 return;
 732         }
 733         zdom->uzd_nitems -= bucket->ub_cnt;
 734         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 735 out:
 736         bucket_free(zone, bucket, udata);
 737 }
 738
 739 /* Pops an item out of a per-cpu cache bucket. */
 740 static inline void *
 741 cache_bucket_pop(uma_cache_t cache, uma_cache_bucket_t bucket)
 742 {
 743         void *item;
 744
 745         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 746
 747         bucket->ucb_cnt--;
 748         item = bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt];
 749 #ifdef INVARIANTS
 750         bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt] = NULL;
 751         KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
 752 #endif
 753         cache->uc_allocs++;
 754
 755         return (item);
 756 }
 757
 758 /* Pushes an item into a per-cpu cache bucket. */
 759 static inline void
 760 cache_bucket_push(uma_cache_t cache, uma_cache_bucket_t bucket, void *item)
 761 {
 762
 763         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 764         KASSERT(bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt] == NULL,
 765             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
 766
 767         bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt] = item;
 768         bucket->ucb_cnt++;
 769         cache->uc_frees++;
 770 }
 771
 772 /*
 773  * Unload a UMA bucket from a per-cpu cache.
 774  */
 775 static inline uma_bucket_t
 776 cache_bucket_unload(uma_cache_bucket_t bucket)
 777 {
 778         uma_bucket_t b;
 779
 780         b = bucket->ucb_bucket;
 781         if (b != NULL) {
 782                 MPASS(b->ub_entries == bucket->ucb_entries);
 783                 b->ub_cnt = bucket->ucb_cnt;
 784                 bucket->ucb_bucket = NULL;
 785                 bucket->ucb_entries = bucket->ucb_cnt = 0;
 786         }
 787
 788         return (b);
 789 }
 790
 791 static inline uma_bucket_t
 792 cache_bucket_unload_alloc(uma_cache_t cache)
 793 {
 794
 795         return (cache_bucket_unload(&cache->uc_allocbucket));
 796 }
 797
 798 static inline uma_bucket_t
 799 cache_bucket_unload_free(uma_cache_t cache)
 800 {
 801
 802         return (cache_bucket_unload(&cache->uc_freebucket));
 803 }
 804
 805 static inline uma_bucket_t
 806 cache_bucket_unload_cross(uma_cache_t cache)
 807 {
 808
 809         return (cache_bucket_unload(&cache->uc_crossbucket));
 810 }
 811
 812 /*
 813  * Load a bucket into a per-cpu cache bucket.
 814  */
 815 static inline void
 816 cache_bucket_load(uma_cache_bucket_t bucket, uma_bucket_t b)
 817 {
 818
 819         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 820         MPASS(bucket->ucb_bucket == NULL);
 821         MPASS(b->ub_seq == SMR_SEQ_INVALID);
 822
 823         bucket->ucb_bucket = b;
 824         bucket->ucb_cnt = b->ub_cnt;
 825         bucket->ucb_entries = b->ub_entries;
 826 }
 827
 828 static inline void
 829 cache_bucket_load_alloc(uma_cache_t cache, uma_bucket_t b)
 830 {
 831
 832         cache_bucket_load(&cache->uc_allocbucket, b);
 833 }
 834
 835 static inline void
 836 cache_bucket_load_free(uma_cache_t cache, uma_bucket_t b)
 837 {
 838
 839         cache_bucket_load(&cache->uc_freebucket, b);
 840 }
 841
 842 #ifdef NUMA
 843 static inline void
 844 cache_bucket_load_cross(uma_cache_t cache, uma_bucket_t b)
 845 {
 846
 847         cache_bucket_load(&cache->uc_crossbucket, b);
 848 }
 849 #endif
 850
 851 /*
 852  * Copy and preserve ucb_spare.
 853  */
 854 static inline void
 855 cache_bucket_copy(uma_cache_bucket_t b1, uma_cache_bucket_t b2)
 856 {
 857
 858         b1->ucb_bucket = b2->ucb_bucket;
 859         b1->ucb_entries = b2->ucb_entries;
 860         b1->ucb_cnt = b2->ucb_cnt;
 861 }
 862
 863 /*
 864  * Swap two cache buckets.
 865  */
 866 static inline void
 867 cache_bucket_swap(uma_cache_bucket_t b1, uma_cache_bucket_t b2)
 868 {
 869         struct uma_cache_bucket b3;
 870
 871         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 872
 873         cache_bucket_copy(&b3, b1);
 874         cache_bucket_copy(b1, b2);
 875         cache_bucket_copy(b2, &b3);
 876 }
 877
 878 /*
 879  * Attempt to fetch a bucket from a zone on behalf of the current cpu cache.
 880  */
 881 static uma_bucket_t
 882 cache_fetch_bucket(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, int domain)
 883 {
 884         uma_zone_domain_t zdom;
 885         uma_bucket_t bucket;
 886
 887         /*
 888          * Avoid the lock if possible.
 889          */
 890         zdom = ZDOM_GET(zone, domain);
 891         if (zdom->uzd_nitems == 0)
 892                 return (NULL);
 893
 894         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_SMR) != 0 &&
 895             !smr_poll(zone->uz_smr, zdom->uzd_seq, false))
 896                 return (NULL);
 897
 898         /*
 899          * Check the zone's cache of buckets.
 900          */
 901         zdom = zone_domain_lock(zone, domain);
 902         if ((bucket = zone_fetch_bucket(zone, zdom, false)) != NULL)
 903                 return (bucket);
 904         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 905
 906         return (NULL);
 907 }
 908
 909 static void
 910 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
 911 {
 912         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
 913
 914         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
 915                 return;
 916
 917         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
 918                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
 919 }
 920
 921 static inline void
 922 zone_maxaction(uma_zone_t zone)
 923 {
 924
 925         if (zone->uz_maxaction.ta_func != NULL)
 926                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &zone->uz_maxaction);
 927 }
 928
 929 /*
 930  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
 931  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
 932  *
 933  * Arguments:
 934  *      arg   Unused
 935  *
 936  * Returns:
 937  *      Nothing
 938  */
 939 static void
 940 uma_timeout(void *unused)
 941 {
 942         bucket_enable();
 943         zone_foreach(zone_timeout, NULL);
 944
 945         /* Reschedule this event */
 946         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
 947 }
 948
 949 /*
 950  * Update the working set size estimate for the zone's bucket cache.
 951  * The constants chosen here are somewhat arbitrary.  With an update period of
 952  * 20s (UMA_TIMEOUT), this estimate is dominated by zone activity over the
 953  * last 100s.
 954  */
 955 static void
 956 zone_domain_update_wss(uma_zone_domain_t zdom)
 957 {
 958         long wss;
 959
 960         ZDOM_LOCK(zdom);
 961         MPASS(zdom->uzd_imax >= zdom->uzd_imin);
 962         wss = zdom->uzd_imax - zdom->uzd_imin;
 963         zdom->uzd_imax = zdom->uzd_imin = zdom->uzd_nitems;
 964         zdom->uzd_wss = (4 * wss + zdom->uzd_wss) / 5;
 965         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 966 }
 967
 968 /*
 969  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
 970  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
 971  *
 972  *  Returns nothing.
 973  */
 974 static void
 975 zone_timeout(uma_zone_t zone, void *unused)
 976 {
 977         uma_keg_t keg;
 978         u_int slabs, pages;
 979
 980         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) == 0)
 981                 goto update_wss;
 982
 983         keg = zone->uz_keg;
 984
 985         /*
 986          * Hash zones are non-numa by definition so the first domain
 987          * is the only one present.
 988          */
 989         KEG_LOCK(keg, 0);
 990         pages = keg->uk_domain[0].ud_pages;
 991
 992         /*
 993          * Expand the keg hash table.
 994          *
 995          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
 996          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
 997          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
 998          */
 999         if ((slabs = pages / keg->uk_ppera) > keg->uk_hash.uh_hashsize) {
1000                 struct uma_hash newhash;
1001                 struct uma_hash oldhash;
1002                 int ret;
1003
1004                 /*
1005                  * This is so involved because allocating and freeing
1006                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
1007                  * I have to do everything in stages and check for
1008                  * races.
1009                  */
1010                 KEG_UNLOCK(keg, 0);
1011                 ret = hash_alloc(&newhash, 1 << fls(slabs));
1012                 KEG_LOCK(keg, 0);
1013                 if (ret) {
1014                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
1015                                 oldhash = keg->uk_hash;
1016                                 keg->uk_hash = newhash;
1017                         } else
1018                                 oldhash = newhash;
1019
1020                         KEG_UNLOCK(keg, 0);
1021                         hash_free(&oldhash);
1022                         goto update_wss;
1023                 }
1024         }
1025         KEG_UNLOCK(keg, 0);
1026
1027 update_wss:
1028         for (int i = 0; i < vm_ndomains; i++)
1029                 zone_domain_update_wss(ZDOM_GET(zone, i));
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
1034  * backing store.
1035  *
1036  * Arguments:
1037  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
1038  *
1039  * Returns:
1040  *      1 on success and 0 on failure.
1041  */
1042 static int
1043 hash_alloc(struct uma_hash *hash, u_int size)
1044 {
1045         size_t alloc;
1046
1047         KASSERT(powerof2(size), ("hash size must be power of 2"));
1048         if (size > UMA_HASH_SIZE_INIT)  {
1049                 hash->uh_hashsize = size;
1050                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
1051                 hash->uh_slab_hash = malloc(alloc, M_UMAHASH, M_NOWAIT);
1052         } else {
1053                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
1054                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
1055                     UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
1056                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
1057         }
1058         if (hash->uh_slab_hash) {
1059                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
1060                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
1061                 return (1);
1062         }
1063
1064         return (0);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
1069  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
1070  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
1071  *
1072  * Arguments:
1073  *      oldhash  The hash you want to expand
1074  *      newhash  The hash structure for the new table
1075  *
1076  * Returns:
1077  *      Nothing
1078  *
1079  * Discussion:
1080  */
1081 static int
1082 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
1083 {
1084         uma_hash_slab_t slab;
1085         u_int hval;
1086         u_int idx;
1087
1088         if (!newhash->uh_slab_hash)
1089                 return (0);
1090
1091         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
1092                 return (0);
1093
1094         /*
1095          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
1096          * full rehash.
1097          */
1098
1099         for (idx = 0; idx < oldhash->uh_hashsize; idx++)
1100                 while (!LIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[idx])) {
1101                         slab = LIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[idx]);
1102                         LIST_REMOVE(slab, uhs_hlink);
1103                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->uhs_data);
1104                         LIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
1105                             slab, uhs_hlink);
1106                 }
1107
1108         return (1);
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
1113  *
1114  * Arguments:
1115  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
1116  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
1117  *
1118  * Returns:
1119  *      Nothing
1120  */
1121 static void
1122 hash_free(struct uma_hash *hash)
1123 {
1124         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
1125                 return;
1126         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
1127                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
1128         else
1129                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Frees all outstanding items in a bucket
1134  *
1135  * Arguments:
1136  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
1137  *      bucket The free/alloc bucket with items.
1138  *
1139  * Returns:
1140  *      Nothing
1141  */
1142 static void
1143 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
1144 {
1145         int i;
1146
1147         if (bucket->ub_cnt == 0)
1148                 return;
1149
1150         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0 &&
1151             bucket->ub_seq != SMR_SEQ_INVALID) {
1152                 smr_wait(zone->uz_smr, bucket->ub_seq);
1153                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
1154                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
1155                         item_dtor(zone, bucket->ub_bucket[i],
1156                             zone->uz_size, NULL, SKIP_NONE);
1157         }
1158         if (zone->uz_fini)
1159                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
1160                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
1161         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
1162         if (zone->uz_max_items > 0)
1163                 zone_free_limit(zone, bucket->ub_cnt);
1164 #ifdef INVARIANTS
1165         bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * bucket->ub_cnt);
1166 #endif
1167         bucket->ub_cnt = 0;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * Drains the per cpu caches for a zone.
1172  *
1173  * NOTE: This may only be called while the zone is being torn down, and not
1174  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
1175  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
1176  *
1177  * Arguments:
1178  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
1179  *
1180  * Returns:
1181  *      Nothing
1182  */
1183 static void
1184 cache_drain(uma_zone_t zone)
1185 {
1186         uma_cache_t cache;
1187         uma_bucket_t bucket;
1188         smr_seq_t seq;
1189         int cpu;
1190
1191         /*
1192          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
1193          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
1194          * of the caches at this point.
1195          *
1196          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
1197          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
1198          */
1199         seq = SMR_SEQ_INVALID;
1200         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
1201                 seq = smr_advance(zone->uz_smr);
1202         CPU_FOREACH(cpu) {
1203                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
1204                 bucket = cache_bucket_unload_alloc(cache);
1205                 if (bucket != NULL)
1206                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1207                 bucket = cache_bucket_unload_free(cache);
1208                 if (bucket != NULL) {
1209                         bucket->ub_seq = seq;
1210                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1211                 }
1212                 bucket = cache_bucket_unload_cross(cache);
1213                 if (bucket != NULL) {
1214                         bucket->ub_seq = seq;
1215                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1216                 }
1217         }
1218         bucket_cache_reclaim(zone, true);
1219 }
1220
1221 static void
1222 cache_shrink(uma_zone_t zone, void *unused)
1223 {
1224
1225         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1226                 return;
1227
1228         zone->uz_bucket_size =
1229             (zone->uz_bucket_size_min + zone->uz_bucket_size) / 2;
1230 }
1231
1232 static void
1233 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone, void *unused)
1234 {
1235         uma_cache_t cache;
1236         uma_bucket_t b1, b2, b3;
1237         int domain;
1238
1239         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1240                 return;
1241
1242         b1 = b2 = b3 = NULL;
1243         critical_enter();
1244         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
1245         domain = PCPU_GET(domain);
1246         b1 = cache_bucket_unload_alloc(cache);
1247
1248         /*
1249          * Don't flush SMR zone buckets.  This leaves the zone without a
1250          * bucket and forces every free to synchronize().
1251          */
1252         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0) {
1253                 b2 = cache_bucket_unload_free(cache);
1254                 b3 = cache_bucket_unload_cross(cache);
1255         }
1256         critical_exit();
1257
1258         if (b1 != NULL)
1259                 zone_free_bucket(zone, b1, NULL, domain, false);
1260         if (b2 != NULL)
1261                 zone_free_bucket(zone, b2, NULL, domain, false);
1262         if (b3 != NULL) {
1263                 /* Adjust the domain so it goes to zone_free_cross. */
1264                 domain = (domain + 1) % vm_ndomains;
1265                 zone_free_bucket(zone, b3, NULL, domain, false);
1266         }
1267 }
1268
1269 /*
1270  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
1271  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
1272  * one by one and enter a critical section on each of them in order
1273  * to safely access their cache buckets.
1274  * Zone lock must not be held on call this function.
1275  */
1276 static void
1277 pcpu_cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
1278 {
1279         int cpu;
1280
1281         /*
1282          * Polite bucket sizes shrinking was not enough, shrink aggressively.
1283          */
1284         if (zone)
1285                 cache_shrink(zone, NULL);
1286         else
1287                 zone_foreach(cache_shrink, NULL);
1288
1289         CPU_FOREACH(cpu) {
1290                 thread_lock(curthread);
1291                 sched_bind(curthread, cpu);
1292                 thread_unlock(curthread);
1293
1294                 if (zone)
1295                         cache_drain_safe_cpu(zone, NULL);
1296                 else
1297                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu, NULL);
1298         }
1299         thread_lock(curthread);
1300         sched_unbind(curthread);
1301         thread_unlock(curthread);
1302 }
1303
1304 /*
1305  * Reclaim cached buckets from a zone.  All buckets are reclaimed if the caller
1306  * requested a drain, otherwise the per-domain caches are trimmed to either
1307  * estimated working set size.
1308  */
1309 static void
1310 bucket_cache_reclaim(uma_zone_t zone, bool drain)
1311 {
1312         uma_zone_domain_t zdom;
1313         uma_bucket_t bucket;
1314         long target;
1315         int i;
1316
1317         /*
1318          * Shrink the zone bucket size to ensure that the per-CPU caches
1319          * don't grow too large.
1320          */
1321         if (zone->uz_bucket_size > zone->uz_bucket_size_min)
1322                 zone->uz_bucket_size--;
1323
1324         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
1325                 /*
1326                  * The cross bucket is partially filled and not part of
1327                  * the item count.  Reclaim it individually here.
1328                  */
1329                 zdom = ZDOM_GET(zone, i);
1330                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0 || drain) {
1331                         ZONE_CROSS_LOCK(zone);
1332                         bucket = zdom->uzd_cross;
1333                         zdom->uzd_cross = NULL;
1334                         ZONE_CROSS_UNLOCK(zone);
1335                         if (bucket != NULL)
1336                                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
1337                 }
1338
1339                 /*
1340                  * If we were asked to drain the zone, we are done only once
1341                  * this bucket cache is empty.  Otherwise, we reclaim items in
1342                  * excess of the zone's estimated working set size.  If the
1343                  * difference nitems - imin is larger than the WSS estimate,
1344                  * then the estimate will grow at the end of this interval and
1345                  * we ignore the historical average.
1346                  */
1347                 ZDOM_LOCK(zdom);
1348                 target = drain ? 0 : lmax(zdom->uzd_wss, zdom->uzd_nitems -
1349                     zdom->uzd_imin);
1350                 while (zdom->uzd_nitems > target) {
1351                         bucket = zone_fetch_bucket(zone, zdom, true);
1352                         if (bucket == NULL)
1353                                 break;
1354                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1355                         ZDOM_LOCK(zdom);
1356                 }
1357                 ZDOM_UNLOCK(zdom);
1358         }
1359 }
1360
1361 static void
1362 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
1363 {
1364         uint8_t *mem;
1365         int i;
1366         uint8_t flags;
1367
1368         CTR4(KTR_UMA, "keg_free_slab keg %s(%p) slab %p, returning %d bytes",
1369             keg->uk_name, keg, slab, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
1370
1371         mem = slab_data(slab, keg);
1372         flags = slab->us_flags;
1373         i = start;
1374         if (keg->uk_fini != NULL) {
1375                 for (i--; i > -1; i--)
1376 #ifdef INVARIANTS
1377                 /*
1378                  * trash_fini implies that dtor was trash_dtor. trash_fini
1379                  * would check that memory hasn't been modified since free,
1380                  * which executed trash_dtor.
1381                  * That's why we need to run uma_dbg_kskip() check here,
1382                  * albeit we don't make skip check for other init/fini
1383                  * invocations.
1384                  */
1385                 if (!uma_dbg_kskip(keg, slab_item(slab, keg, i)) ||
1386                     keg->uk_fini != trash_fini)
1387 #endif
1388                         keg->uk_fini(slab_item(slab, keg, i), keg->uk_size);
1389         }
1390         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE)
1391                 zone_free_item(slabzone(keg->uk_ipers), slab_tohashslab(slab),
1392                     NULL, SKIP_NONE);
1393         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
1394         uma_total_dec(PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
1395 }
1396
1397 static void
1398 keg_drain_domain(uma_keg_t keg, int domain)
1399 {
1400         struct slabhead freeslabs;
1401         uma_domain_t dom;
1402         uma_slab_t slab, tmp;
1403         uint32_t i, stofree, stokeep, partial;
1404
1405         dom = &keg->uk_domain[domain];
1406         LIST_INIT(&freeslabs);
1407
1408         CTR4(KTR_UMA, "keg_drain %s(%p) domain %d free items: %u",
1409             keg->uk_name, keg, domain, dom->ud_free_items);
1410
1411         KEG_LOCK(keg, domain);
1412
1413         /*
1414          * Are the free items in partially allocated slabs sufficient to meet
1415          * the reserve? If not, compute the number of fully free slabs that must
1416          * be kept.
1417          */
1418         partial = dom->ud_free_items - dom->ud_free_slabs * keg->uk_ipers;
1419         if (partial < keg->uk_reserve) {
1420                 stokeep = min(dom->ud_free_slabs,
1421                     howmany(keg->uk_reserve - partial, keg->uk_ipers));
1422         } else {
1423                 stokeep = 0;
1424         }
1425         stofree = dom->ud_free_slabs - stokeep;
1426
1427         /*
1428          * Partition the free slabs into two sets: those that must be kept in
1429          * order to maintain the reserve, and those that may be released back to
1430          * the system.  Since one set may be much larger than the other,
1431          * populate the smaller of the two sets and swap them if necessary.
1432          */
1433         for (i = min(stofree, stokeep); i > 0; i--) {
1434                 slab = LIST_FIRST(&dom->ud_free_slab);
1435                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
1436                 LIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_link);
1437         }
1438         if (stofree > stokeep)
1439                 LIST_SWAP(&freeslabs, &dom->ud_free_slab, uma_slab, us_link);
1440
1441         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0) {
1442                 LIST_FOREACH(slab, &freeslabs, us_link)
1443                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab);
1444         }
1445         dom->ud_free_items -= stofree * keg->uk_ipers;
1446         dom->ud_free_slabs -= stofree;
1447         dom->ud_pages -= stofree * keg->uk_ppera;
1448         KEG_UNLOCK(keg, domain);
1449
1450         LIST_FOREACH_SAFE(slab, &freeslabs, us_link, tmp)
1451                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
1456  * the pageout daemon.
1457  *
1458  * Returns nothing.
1459  */
1460 static void
1461 keg_drain(uma_keg_t keg)
1462 {
1463         int i;
1464
1465         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE) != 0)
1466                 return;
1467         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
1468                 keg_drain_domain(keg, i);
1469 }
1470
1471 static void
1472 zone_reclaim(uma_zone_t zone, int waitok, bool drain)
1473 {
1474
1475         /*
1476          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
1477          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
1478          * is the only call that knows the structure will still be available
1479          * when it wakes up.
1480          */
1481         ZONE_LOCK(zone);
1482         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_RECLAIMING) {
1483                 if (waitok == M_NOWAIT)
1484                         goto out;
1485                 msleep(zone, &ZDOM_GET(zone, 0)->uzd_lock, PVM, "zonedrain",
1486                     1);
1487         }
1488         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_RECLAIMING;
1489         ZONE_UNLOCK(zone);
1490         bucket_cache_reclaim(zone, drain);
1491
1492         /*
1493          * The DRAINING flag protects us from being freed while
1494          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
1495          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
1496          */
1497         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) == 0)
1498                 keg_drain(zone->uz_keg);
1499         ZONE_LOCK(zone);
1500         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_RECLAIMING;
1501         wakeup(zone);
1502 out:
1503         ZONE_UNLOCK(zone);
1504 }
1505
1506 static void
1507 zone_drain(uma_zone_t zone, void *unused)
1508 {
1509
1510         zone_reclaim(zone, M_NOWAIT, true);
1511 }
1512
1513 static void
1514 zone_trim(uma_zone_t zone, void *unused)
1515 {
1516
1517         zone_reclaim(zone, M_NOWAIT, false);
1518 }
1519
1520 /*
1521  * Allocate a new slab for a keg and inserts it into the partial slab list.
1522  * The keg should be unlocked on entry.  If the allocation succeeds it will
1523  * be locked on return.
1524  *
1525  * Arguments:
1526  *      flags   Wait flags for the item initialization routine
1527  *      aflags  Wait flags for the slab allocation
1528  *
1529  * Returns:
1530  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
1531  *      caller specified M_NOWAIT.
1532  */
1533 static uma_slab_t
1534 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int domain, int flags,
1535     int aflags)
1536 {
1537         uma_domain_t dom;
1538         uma_alloc allocf;
1539         uma_slab_t slab;
1540         unsigned long size;
1541         uint8_t *mem;
1542         uint8_t sflags;
1543         int i;
1544
1545         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
1546             ("keg_alloc_slab: domain %d out of range", domain));
1547
1548         allocf = keg->uk_allocf;
1549         slab = NULL;
1550         mem = NULL;
1551         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) {
1552                 uma_hash_slab_t hslab;
1553                 hslab = zone_alloc_item(slabzone(keg->uk_ipers), NULL,
1554                     domain, aflags);
1555                 if (hslab == NULL)
1556                         goto fail;
1557                 slab = &hslab->uhs_slab;
1558         }
1559
1560         /*
1561          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
1562          * first time they are added to a zone.
1563          *
1564          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
1565          */
1566
1567         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
1568                 aflags |= M_ZERO;
1569         else
1570                 aflags &= ~M_ZERO;
1571
1572         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
1573                 aflags |= M_NODUMP;
1574
1575         /* zone is passed for legacy reasons. */
1576         size = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1577         mem = allocf(zone, size, domain, &sflags, aflags);
1578         if (mem == NULL) {
1579                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE)
1580                         zone_free_item(slabzone(keg->uk_ipers),
1581                             slab_tohashslab(slab), NULL, SKIP_NONE);
1582                 goto fail;
1583         }
1584         uma_total_inc(size);
1585
1586         /* For HASH zones all pages go to the same uma_domain. */
1587         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0)
1588                 domain = 0;
1589
1590         /* Point the slab into the allocated memory */
1591         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE))
1592                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
1593         else
1594                 slab_tohashslab(slab)->uhs_data = mem;
1595
1596         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_VTOSLAB)
1597                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
1598                         vsetzoneslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
1599                             zone, slab);
1600
1601         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
1602         slab->us_flags = sflags;
1603         slab->us_domain = domain;
1604
1605         BIT_FILL(keg->uk_ipers, &slab->us_free);
1606 #ifdef INVARIANTS
1607         BIT_ZERO(keg->uk_ipers, slab_dbg_bits(slab, keg));
1608 #endif
1609
1610         if (keg->uk_init != NULL) {
1611                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1612                         if (keg->uk_init(slab_item(slab, keg, i),
1613                             keg->uk_size, flags) != 0)
1614                                 break;
1615                 if (i != keg->uk_ipers) {
1616                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1617                         goto fail;
1618                 }
1619         }
1620         KEG_LOCK(keg, domain);
1621
1622         CTR3(KTR_UMA, "keg_alloc_slab: allocated slab %p for %s(%p)",
1623             slab, keg->uk_name, keg);
1624
1625         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH)
1626                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1627
1628         /*
1629          * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
1630          * and return.  We assume that the caller is going to remove
1631          * at least one item.
1632          */
1633         dom = &keg->uk_domain[domain];
1634         LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
1635         dom->ud_pages += keg->uk_ppera;
1636         dom->ud_free_items += keg->uk_ipers;
1637
1638         return (slab);
1639
1640 fail:
1641         return (NULL);
1642 }
1643
1644 /*
1645  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1646  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1647  * the VM is ready.
1648  */
1649 static void *
1650 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1651     int wait)
1652 {
1653         vm_paddr_t pa;
1654         vm_page_t m;
1655         void *mem;
1656         int pages;
1657         int i;
1658
1659         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1660         KASSERT(pages > 0, ("%s can't reserve 0 pages", __func__));
1661
1662         *pflag = UMA_SLAB_BOOT;
1663         m = vm_page_alloc_contig_domain(NULL, 0, domain,
1664             malloc2vm_flags(wait) | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED, pages,
1665             (vm_paddr_t)0, ~(vm_paddr_t)0, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1666         if (m == NULL)
1667                 return (NULL);
1668
1669         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1670         for (i = 0; i < pages; i++, pa += PAGE_SIZE) {
1671 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
1672     defined(__riscv) || defined(__powerpc64__)
1673                 if ((wait & M_NODUMP) == 0)
1674                         dump_add_page(pa);
1675 #endif
1676         }
1677         /* Allocate KVA and indirectly advance bootmem. */
1678         mem = (void *)pmap_map(&bootmem, m->phys_addr,
1679             m->phys_addr + (pages * PAGE_SIZE), VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
1680         if ((wait & M_ZERO) != 0)
1681                 bzero(mem, pages * PAGE_SIZE);
1682
1683         return (mem);
1684 }
1685
1686 static void
1687 startup_free(void *mem, vm_size_t bytes)
1688 {
1689         vm_offset_t va;
1690         vm_page_t m;
1691
1692         va = (vm_offset_t)mem;
1693         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract(va));
1694         pmap_remove(kernel_pmap, va, va + bytes);
1695         for (; bytes != 0; bytes -= PAGE_SIZE, m++) {
1696 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
1697     defined(__riscv) || defined(__powerpc64__)
1698                 dump_drop_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1699 #endif
1700                 vm_page_unwire_noq(m);
1701                 vm_page_free(m);
1702         }
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Allocates a number of pages from the system
1707  *
1708  * Arguments:
1709  *      bytes  The number of bytes requested
1710  *      wait  Shall we wait?
1711  *
1712  * Returns:
1713  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1714  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1715  */
1716 static void *
1717 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1718     int wait)
1719 {
1720         void *p;        /* Returned page */
1721
1722         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1723         p = (void *)kmem_malloc_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain), bytes, wait);
1724
1725         return (p);
1726 }
1727
1728 static void *
1729 pcpu_page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1730     int wait)
1731 {
1732         struct pglist alloctail;
1733         vm_offset_t addr, zkva;
1734         int cpu, flags;
1735         vm_page_t p, p_next;
1736 #ifdef NUMA
1737         struct pcpu *pc;
1738 #endif
1739
1740         MPASS(bytes == (mp_maxid + 1) * PAGE_SIZE);
1741
1742         TAILQ_INIT(&alloctail);
1743         flags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1744             malloc2vm_flags(wait);
1745         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1746         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
1747                 if (CPU_ABSENT(cpu)) {
1748                         p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1749                 } else {
1750 #ifndef NUMA
1751                         p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1752 #else
1753                         pc = pcpu_find(cpu);
1754                         if (__predict_false(VM_DOMAIN_EMPTY(pc->pc_domain)))
1755                                 p = NULL;
1756                         else
1757                                 p = vm_page_alloc_domain(NULL, 0,
1758                                     pc->pc_domain, flags);
1759                         if (__predict_false(p == NULL))
1760                                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1761 #endif
1762                 }
1763                 if (__predict_false(p == NULL))
1764                         goto fail;
1765                 TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1766         }
1767         if ((addr = kva_alloc(bytes)) == 0)
1768                 goto fail;
1769         zkva = addr;
1770         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1771                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1772                 zkva += PAGE_SIZE;
1773         }
1774         return ((void*)addr);
1775 fail:
1776         TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1777                 vm_page_unwire_noq(p);
1778                 vm_page_free(p);
1779         }
1780         return (NULL);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Allocates a number of pages from within an object
1785  *
1786  * Arguments:
1787  *      bytes  The number of bytes requested
1788  *      wait   Shall we wait?
1789  *
1790  * Returns:
1791  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1792  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1793  */
1794 static void *
1795 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
1796     int wait)
1797 {
1798         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1799         u_long npages;
1800         vm_offset_t retkva, zkva;
1801         vm_page_t p, p_next;
1802         uma_keg_t keg;
1803
1804         TAILQ_INIT(&alloctail);
1805         keg = zone->uz_keg;
1806
1807         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1808         while (npages > 0) {
1809                 p = vm_page_alloc_domain(NULL, 0, domain, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1810                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1811                     ((wait & M_WAITOK) != 0 ? VM_ALLOC_WAITOK :
1812                     VM_ALLOC_NOWAIT));
1813                 if (p != NULL) {
1814                         /*
1815                          * Since the page does not belong to an object, its
1816                          * listq is unused.
1817                          */
1818                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1819                         npages--;
1820                         continue;
1821                 }
1822                 /*
1823                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1824                  * exit.
1825                  */
1826                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1827                         vm_page_unwire_noq(p);
1828                         vm_page_free(p);
1829                 }
1830                 return (NULL);
1831         }
1832         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1833         zkva = keg->uk_kva +
1834             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1835         retkva = zkva;
1836         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1837                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1838                 zkva += PAGE_SIZE;
1839         }
1840
1841         return ((void *)retkva);
1842 }
1843
1844 /*
1845  * Allocate physically contiguous pages.
1846  */
1847 static void *
1848 contig_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1849     int wait)
1850 {
1851
1852         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1853         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
1854             bytes, wait, 0, ~(vm_paddr_t)0, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
1855 }
1856
1857 /*
1858  * Frees a number of pages to the system
1859  *
1860  * Arguments:
1861  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1862  *      size  The size of the memory being freed
1863  *      flags The original p->us_flags field
1864  *
1865  * Returns:
1866  *      Nothing
1867  */
1868 static void
1869 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1870 {
1871
1872         if ((flags & UMA_SLAB_BOOT) != 0) {
1873                 startup_free(mem, size);
1874                 return;
1875         }
1876
1877         KASSERT((flags & UMA_SLAB_KERNEL) != 0,
1878             ("UMA: page_free used with invalid flags %x", flags));
1879
1880         kmem_free((vm_offset_t)mem, size);
1881 }
1882
1883 /*
1884  * Frees pcpu zone allocations
1885  *
1886  * Arguments:
1887  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1888  *      size  The size of the memory being freed
1889  *      flags The original p->us_flags field
1890  *
1891  * Returns:
1892  *      Nothing
1893  */
1894 static void
1895 pcpu_page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1896 {
1897         vm_offset_t sva, curva;
1898         vm_paddr_t paddr;
1899         vm_page_t m;
1900
1901         MPASS(size == (mp_maxid+1)*PAGE_SIZE);
1902
1903         if ((flags & UMA_SLAB_BOOT) != 0) {
1904                 startup_free(mem, size);
1905                 return;
1906         }
1907
1908         sva = (vm_offset_t)mem;
1909         for (curva = sva; curva < sva + size; curva += PAGE_SIZE) {
1910                 paddr = pmap_kextract(curva);
1911                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(paddr);
1912                 vm_page_unwire_noq(m);
1913                 vm_page_free(m);
1914         }
1915         pmap_qremove(sva, size >> PAGE_SHIFT);
1916         kva_free(sva, size);
1917 }
1918
1919 /*
1920  * Zero fill initializer
1921  *
1922  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1923  */
1924 static int
1925 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1926 {
1927         bzero(mem, size);
1928         return (0);
1929 }
1930
1931 #ifdef INVARIANTS
1932 static struct noslabbits *
1933 slab_dbg_bits(uma_slab_t slab, uma_keg_t keg)
1934 {
1935
1936         return ((void *)((char *)&slab->us_free + BITSET_SIZE(keg->uk_ipers)));
1937 }
1938 #endif
1939
1940 /*
1941  * Actual size of embedded struct slab (!OFFPAGE).
1942  */
1943 static size_t
1944 slab_sizeof(int nitems)
1945 {
1946         size_t s;
1947
1948         s = sizeof(struct uma_slab) + BITSET_SIZE(nitems) * SLAB_BITSETS;
1949         return (roundup(s, UMA_ALIGN_PTR + 1));
1950 }
1951
1952 #define UMA_FIXPT_SHIFT 31
1953 #define UMA_FRAC_FIXPT(n, d)                                            \
1954         ((uint32_t)(((uint64_t)(n) << UMA_FIXPT_SHIFT) / (d)))
1955 #define UMA_FIXPT_PCT(f)                                                \
1956         ((u_int)(((uint64_t)100 * (f)) >> UMA_FIXPT_SHIFT))
1957 #define UMA_PCT_FIXPT(pct)      UMA_FRAC_FIXPT((pct), 100)
1958 #define UMA_MIN_EFF     UMA_PCT_FIXPT(100 - UMA_MAX_WASTE)
1959
1960 /*
1961  * Compute the number of items that will fit in a slab.  If hdr is true, the
1962  * item count may be limited to provide space in the slab for an inline slab
1963  * header.  Otherwise, all slab space will be provided for item storage.
1964  */
1965 static u_int
1966 slab_ipers_hdr(u_int size, u_int rsize, u_int slabsize, bool hdr)
1967 {
1968         u_int ipers;
1969         u_int padpi;
1970
1971         /* The padding between items is not needed after the last item. */
1972         padpi = rsize - size;
1973
1974         if (hdr) {
1975                 /*
1976                  * Start with the maximum item count and remove items until
1977                  * the slab header first alongside the allocatable memory.
1978                  */
1979                 for (ipers = MIN(SLAB_MAX_SETSIZE,
1980                     (slabsize + padpi - slab_sizeof(1)) / rsize);
1981                     ipers > 0 &&
1982                     ipers * rsize - padpi + slab_sizeof(ipers) > slabsize;
1983                     ipers--)
1984                         continue;
1985         } else {
1986                 ipers = MIN((slabsize + padpi) / rsize, SLAB_MAX_SETSIZE);
1987         }
1988
1989         return (ipers);
1990 }
1991
1992 struct keg_layout_result {
1993         u_int format;
1994         u_int slabsize;
1995         u_int ipers;
1996         u_int eff;
1997 };
1998
1999 static void
2000 keg_layout_one(uma_keg_t keg, u_int rsize, u_int slabsize, u_int fmt,
2001     struct keg_layout_result *kl)
2002 {
2003         u_int total;
2004
2005         kl->format = fmt;
2006         kl->slabsize = slabsize;
2007
2008         /* Handle INTERNAL as inline with an extra page. */
2009         if ((fmt & UMA_ZFLAG_INTERNAL) != 0) {
2010                 kl->format &= ~UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2011                 kl->slabsize += PAGE_SIZE;
2012         }
2013
2014         kl->ipers = slab_ipers_hdr(keg->uk_size, rsize, kl->slabsize,
2015             (fmt & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) == 0);
2016
2017         /* Account for memory used by an offpage slab header. */
2018         total = kl->slabsize;
2019         if ((fmt & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) != 0)
2020                 total += slabzone(kl->ipers)->uz_keg->uk_rsize;
2021
2022         kl->eff = UMA_FRAC_FIXPT(kl->ipers * rsize, total);
2023 }
2024
2025 /*
2026  * Determine the format of a uma keg.  This determines where the slab header
2027  * will be placed (inline or offpage) and calculates ipers, rsize, and ppera.
2028  *
2029  * Arguments
2030  *      keg  The zone we should initialize
2031  *
2032  * Returns
2033  *      Nothing
2034  */
2035 static void
2036 keg_layout(uma_keg_t keg)
2037 {
2038         struct keg_layout_result kl = {}, kl_tmp;
2039         u_int fmts[2];
2040         u_int alignsize;
2041         u_int nfmt;
2042         u_int pages;
2043         u_int rsize;
2044         u_int slabsize;
2045         u_int i, j;
2046
2047         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
2048             (keg->uk_size <= UMA_PCPU_ALLOC_SIZE &&
2049              (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) == 0),
2050             ("%s: cannot configure for PCPU: keg=%s, size=%u, flags=0x%b",
2051              __func__, keg->uk_name, keg->uk_size, keg->uk_flags,
2052              PRINT_UMA_ZFLAGS));
2053         KASSERT((keg->uk_flags & (UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZONE_VM)) == 0 ||
2054             (keg->uk_flags & (UMA_ZONE_NOTOUCH | UMA_ZONE_PCPU)) == 0,
2055             ("%s: incompatible flags 0x%b", __func__, keg->uk_flags,
2056              PRINT_UMA_ZFLAGS));
2057
2058         alignsize = keg->uk_align + 1;
2059
2060         /*
2061          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
2062          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
2063          * allocation bits for we round it up.
2064          */
2065         rsize = MAX(keg->uk_size, UMA_SMALLEST_UNIT);
2066         rsize = roundup2(rsize, alignsize);
2067
2068         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) != 0) {
2069                 /*
2070                  * We want one item to start on every align boundary in a page.
2071                  * To do this we will span pages.  We will also extend the item
2072                  * by the size of align if it is an even multiple of align.
2073                  * Otherwise, it would fall on the same boundary every time.
2074                  */
2075                 if ((rsize & alignsize) == 0)
2076                         rsize += alignsize;
2077                 slabsize = rsize * (PAGE_SIZE / alignsize);
2078                 slabsize = MIN(slabsize, rsize * SLAB_MAX_SETSIZE);
2079                 slabsize = MIN(slabsize, UMA_CACHESPREAD_MAX_SIZE);
2080                 slabsize = round_page(slabsize);
2081         } else {
2082                 /*
2083                  * Start with a slab size of as many pages as it takes to
2084                  * represent a single item.  We will try to fit as many
2085                  * additional items into the slab as possible.
2086                  */
2087                 slabsize = round_page(keg->uk_size);
2088         }
2089
2090         /* Build a list of all of the available formats for this keg. */
2091         nfmt = 0;
2092
2093         /* Evaluate an inline slab layout. */
2094         if ((keg->uk_flags & (UMA_ZONE_NOTOUCH | UMA_ZONE_PCPU)) == 0)
2095                 fmts[nfmt++] = 0;
2096
2097         /* TODO: vm_page-embedded slab. */
2098
2099         /*
2100          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
2101          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
2102          * may end up going to the VM for slabs which we do not want
2103          * to do if we're UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
2104          * In those cases, evaluate a pseudo-format called INTERNAL
2105          * which has an inline slab header and one extra page to
2106          * guarantee that it fits.
2107          *
2108          * Otherwise, see if using an OFFPAGE slab will improve our
2109          * efficiency.
2110          */
2111         if ((keg->uk_flags & (UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZONE_VM)) != 0)
2112                 fmts[nfmt++] = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2113         else
2114                 fmts[nfmt++] = UMA_ZFLAG_OFFPAGE;
2115
2116         /*
2117          * Choose a slab size and format which satisfy the minimum efficiency.
2118          * Prefer the smallest slab size that meets the constraints.
2119          *
2120          * Start with a minimum slab size, to accommodate CACHESPREAD.  Then,
2121          * for small items (up to PAGE_SIZE), the iteration increment is one
2122          * page; and for large items, the increment is one item.
2123          */
2124         i = (slabsize + rsize - keg->uk_size) / MAX(PAGE_SIZE, rsize);
2125         KASSERT(i >= 1, ("keg %s(%p) flags=0x%b slabsize=%u, rsize=%u, i=%u",
2126             keg->uk_name, keg, keg->uk_flags, PRINT_UMA_ZFLAGS, slabsize,
2127             rsize, i));
2128         for ( ; ; i++) {
2129                 slabsize = (rsize <= PAGE_SIZE) ? ptoa(i) :
2130                     round_page(rsize * (i - 1) + keg->uk_size);
2131
2132                 for (j = 0; j < nfmt; j++) {
2133                         /* Only if we have no viable format yet. */
2134                         if ((fmts[j] & UMA_ZFLAG_INTERNAL) != 0 &&
2135                             kl.ipers > 0)
2136                                 continue;
2137
2138                         keg_layout_one(keg, rsize, slabsize, fmts[j], &kl_tmp);
2139                         if (kl_tmp.eff <= kl.eff)
2140                                 continue;
2141
2142                         kl = kl_tmp;
2143
2144                         CTR6(KTR_UMA, "keg %s layout: format %#x "
2145                             "(ipers %u * rsize %u) / slabsize %#x = %u%% eff",
2146                             keg->uk_name, kl.format, kl.ipers, rsize,
2147                             kl.slabsize, UMA_FIXPT_PCT(kl.eff));
2148
2149                         /* Stop when we reach the minimum efficiency. */
2150                         if (kl.eff >= UMA_MIN_EFF)
2151                                 break;
2152                 }
2153
2154                 if (kl.eff >= UMA_MIN_EFF || !multipage_slabs ||
2155                     slabsize >= SLAB_MAX_SETSIZE * rsize ||
2156                     (keg->uk_flags & (UMA_ZONE_PCPU | UMA_ZONE_CONTIG)) != 0)
2157                         break;
2158         }
2159
2160         pages = atop(kl.slabsize);
2161         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) != 0)
2162                 pages *= mp_maxid + 1;
2163
2164         keg->uk_rsize = rsize;
2165         keg->uk_ipers = kl.ipers;
2166         keg->uk_ppera = pages;
2167         keg->uk_flags |= kl.format;
2168
2169         /*
2170          * How do we find the slab header if it is offpage or if not all item
2171          * start addresses are in the same page?  We could solve the latter
2172          * case with vaddr alignment, but we don't.
2173          */
2174         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) != 0 ||
2175             (keg->uk_ipers - 1) * rsize >= PAGE_SIZE) {
2176                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOTPAGE) != 0)
2177                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_HASH;
2178                 else
2179                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_VTOSLAB;
2180         }
2181
2182         CTR6(KTR_UMA, "%s: keg=%s, flags=%#x, rsize=%u, ipers=%u, ppera=%u",
2183             __func__, keg->uk_name, keg->uk_flags, rsize, keg->uk_ipers,
2184             pages);
2185         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_MAX_SETSIZE,
2186             ("%s: keg=%s, flags=0x%b, rsize=%u, ipers=%u, ppera=%u", __func__,
2187              keg->uk_name, keg->uk_flags, PRINT_UMA_ZFLAGS, rsize,
2188              keg->uk_ipers, pages));
2189 }
2190
2191 /*
2192  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
2193  * the keg onto the global keg list.
2194  *
2195  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
2196  *      udata  Actually uma_kctor_args
2197  */
2198 static int
2199 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
2200 {
2201         struct uma_kctor_args *arg = udata;
2202         uma_keg_t keg = mem;
2203         uma_zone_t zone;
2204         int i;
2205
2206         bzero(keg, size);
2207         keg->uk_size = arg->size;
2208         keg->uk_init = arg->uminit;
2209         keg->uk_fini = arg->fini;
2210         keg->uk_align = arg->align;
2211         keg->uk_reserve = 0;
2212         keg->uk_flags = arg->flags;
2213
2214         /*
2215          * We use a global round-robin policy by default.  Zones with
2216          * UMA_ZONE_FIRSTTOUCH set will use first-touch instead, in which
2217          * case the iterator is never run.
2218          */
2219         keg->uk_dr.dr_policy = DOMAINSET_RR();
2220         keg->uk_dr.dr_iter = 0;
2221
2222         /*
2223          * The primary zone is passed to us at keg-creation time.
2224          */
2225         zone = arg->zone;
2226         keg->uk_name = zone->uz_name;
2227
2228         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
2229                 keg->uk_init = zero_init;
2230
2231         if (arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2232                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_VTOSLAB;
2233
2234 #ifndef SMP
2235         keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
2236 #endif
2237
2238         keg_layout(keg);
2239
2240         /*
2241          * Use a first-touch NUMA policy for kegs that pmap_extract() will
2242          * work on.  Use round-robin for everything else.
2243          *
2244          * Zones may override the default by specifying either.
2245          */
2246 #ifdef NUMA
2247         if ((keg->uk_flags &
2248             (UMA_ZONE_ROUNDROBIN | UMA_ZFLAG_CACHE | UMA_ZONE_NOTPAGE)) == 0)
2249                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_FIRSTTOUCH;
2250         else if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) == 0)
2251                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_ROUNDROBIN;
2252 #endif
2253
2254         /*
2255          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
2256          * startup cache until the vm is ready.
2257          */
2258 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2259         if (keg->uk_ppera == 1)
2260                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
2261         else
2262 #endif
2263         if (booted < BOOT_KVA)
2264                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
2265         else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2266                 keg->uk_allocf = pcpu_page_alloc;
2267         else if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_CONTIG) != 0 && keg->uk_ppera > 1)
2268                 keg->uk_allocf = contig_alloc;
2269         else
2270                 keg->uk_allocf = page_alloc;
2271 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2272         if (keg->uk_ppera == 1)
2273                 keg->uk_freef = uma_small_free;
2274         else
2275 #endif
2276         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2277                 keg->uk_freef = pcpu_page_free;
2278         else
2279                 keg->uk_freef = page_free;
2280
2281         /*
2282          * Initialize keg's locks.
2283          */
2284         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
2285                 KEG_LOCK_INIT(keg, i, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
2286
2287         /*
2288          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
2289          * figure out where in each page it goes.  See slab_sizeof
2290          * definition.
2291          */
2292         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE)) {
2293                 size_t shsize;
2294
2295                 shsize = slab_sizeof(keg->uk_ipers);
2296                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - shsize;
2297                 /*
2298                  * The only way the following is possible is if with our
2299                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
2300                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
2301                  * mathematically possible for all cases, so we make
2302                  * sure here anyway.
2303                  */
2304                 KASSERT(keg->uk_pgoff + shsize <= PAGE_SIZE * keg->uk_ppera,
2305                     ("zone %s ipers %d rsize %d size %d slab won't fit",
2306                     zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize, keg->uk_size));
2307         }
2308
2309         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH)
2310                 hash_alloc(&keg->uk_hash, 0);
2311
2312         CTR3(KTR_UMA, "keg_ctor %p zone %s(%p)", keg, zone->uz_name, zone);
2313
2314         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
2315
2316         rw_wlock(&uma_rwlock);
2317         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
2318         rw_wunlock(&uma_rwlock);
2319         return (0);
2320 }
2321
2322 static void
2323 zone_kva_available(uma_zone_t zone, void *unused)
2324 {
2325         uma_keg_t keg;
2326
2327         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0)
2328                 return;
2329         KEG_GET(zone, keg);
2330
2331         if (keg->uk_allocf == startup_alloc) {
2332                 /* Switch to the real allocator. */
2333                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2334                         keg->uk_allocf = pcpu_page_alloc;
2335                 else if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_CONTIG) != 0 &&
2336                     keg->uk_ppera > 1)
2337                         keg->uk_allocf = contig_alloc;
2338                 else
2339                         keg->uk_allocf = page_alloc;
2340         }
2341 }
2342
2343 static void
2344 zone_alloc_counters(uma_zone_t zone, void *unused)
2345 {
2346
2347         zone->uz_allocs = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2348         zone->uz_frees = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2349         zone->uz_fails = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2350         zone->uz_xdomain = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2351 }
2352
2353 static void
2354 zone_alloc_sysctl(uma_zone_t zone, void *unused)
2355 {
2356         uma_zone_domain_t zdom;
2357         uma_domain_t dom;
2358         uma_keg_t keg;
2359         struct sysctl_oid *oid, *domainoid;
2360         int domains, i, cnt;
2361         static const char *nokeg = "cache zone";
2362         char *c;
2363
2364         /*
2365          * Make a sysctl safe copy of the zone name by removing
2366          * any special characters and handling dups by appending
2367          * an index.
2368          */
2369         if (zone->uz_namecnt != 0) {
2370                 /* Count the number of decimal digits and '_' separator. */
2371                 for (i = 1, cnt = zone->uz_namecnt; cnt != 0; i++)
2372                         cnt /= 10;
2373                 zone->uz_ctlname = malloc(strlen(zone->uz_name) + i + 1,
2374                     M_UMA, M_WAITOK);
2375                 sprintf(zone->uz_ctlname, "%s_%d", zone->uz_name,
2376                     zone->uz_namecnt);
2377         } else
2378                 zone->uz_ctlname = strdup(zone->uz_name, M_UMA);
2379         for (c = zone->uz_ctlname; *c != '\0'; c++)
2380                 if (strchr("./\\ -", *c) != NULL)
2381                         *c = '_';
2382
2383         /*
2384          * Basic parameters at the root.
2385          */
2386         zone->uz_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_vm_uma),
2387             OID_AUTO, zone->uz_ctlname, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2388         oid = zone->uz_oid;
2389         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2390             "size", CTLFLAG_RD, &zone->uz_size, 0, "Allocation size");
2391         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2392             "flags", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_MPSAFE,
2393             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_flags, "A",
2394             "Allocator configuration flags");
2395         SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2396             "bucket_size", CTLFLAG_RD, &zone->uz_bucket_size, 0,
2397             "Desired per-cpu cache size");
2398         SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2399             "bucket_size_max", CTLFLAG_RD, &zone->uz_bucket_size_max, 0,
2400             "Maximum allowed per-cpu cache size");
2401
2402         /*
2403          * keg if present.
2404          */
2405         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) == 0)
2406                 domains = vm_ndomains;
2407         else
2408                 domains = 1;
2409         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid), OID_AUTO,
2410             "keg", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2411         keg = zone->uz_keg;
2412         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) == 0) {
2413                 SYSCTL_ADD_CONST_STRING(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2414                     "name", CTLFLAG_RD, keg->uk_name, "Keg name");
2415                 SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2416                     "rsize", CTLFLAG_RD, &keg->uk_rsize, 0,
2417                     "Real object size with alignment");
2418                 SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2419                     "ppera", CTLFLAG_RD, &keg->uk_ppera, 0,
2420                     "pages per-slab allocation");
2421                 SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2422                     "ipers", CTLFLAG_RD, &keg->uk_ipers, 0,
2423                     "items available per-slab");
2424                 SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2425                     "align", CTLFLAG_RD, &keg->uk_align, 0,
2426                     "item alignment mask");
2427                 SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2428                     "reserve", CTLFLAG_RD, &keg->uk_reserve, 0,
2429                     "number of reserved items");
2430                 SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2431                     "efficiency", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE,
2432                     keg, 0, sysctl_handle_uma_slab_efficiency, "I",
2433                     "Slab utilization (100 - internal fragmentation %)");
2434                 domainoid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid),
2435                     OID_AUTO, "domain", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2436                 for (i = 0; i < domains; i++) {
2437                         dom = &keg->uk_domain[i];
2438                         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(domainoid),
2439                             OID_AUTO, VM_DOMAIN(i)->vmd_name,
2440                             CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2441                         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2442                             "pages", CTLFLAG_RD, &dom->ud_pages, 0,
2443                             "Total pages currently allocated from VM");
2444                         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2445                             "free_items", CTLFLAG_RD, &dom->ud_free_items, 0,
2446                             "items free in the slab layer");
2447                 }
2448         } else
2449                 SYSCTL_ADD_CONST_STRING(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2450                     "name", CTLFLAG_RD, nokeg, "Keg name");
2451
2452         /*
2453          * Information about zone limits.
2454          */
2455         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid), OID_AUTO,
2456             "limit", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2457         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2458             "items", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_MPSAFE,
2459             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_items, "QU",
2460             "Current number of allocated items if limit is set");
2461         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2462             "max_items", CTLFLAG_RD, &zone->uz_max_items, 0,
2463             "Maximum number of allocated and cached items");
2464         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2465             "sleepers", CTLFLAG_RD, &zone->uz_sleepers, 0,
2466             "Number of threads sleeping at limit");
2467         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2468             "sleeps", CTLFLAG_RD, &zone->uz_sleeps, 0,
2469             "Total zone limit sleeps");
2470         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2471             "bucket_max", CTLFLAG_RD, &zone->uz_bucket_max, 0,
2472             "Maximum number of items in each domain's bucket cache");
2473
2474         /*
2475          * Per-domain zone information.
2476          */
2477         domainoid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid),
2478             OID_AUTO, "domain", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2479         for (i = 0; i < domains; i++) {
2480                 zdom = ZDOM_GET(zone, i);
2481                 oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(domainoid),
2482                     OID_AUTO, VM_DOMAIN(i)->vmd_name,
2483                     CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2484                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2485                     "nitems", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_nitems,
2486                     "number of items in this domain");
2487                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2488                     "imax", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_imax,
2489                     "maximum item count in this period");
2490                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2491                     "imin", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_imin,
2492                     "minimum item count in this period");
2493                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2494                     "wss", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_wss,
2495                     "Working set size");
2496         }
2497
2498         /*
2499          * General statistics.
2500          */
2501         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid), OID_AUTO,
2502             "stats", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2503         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2504             "current", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE,
2505             zone, 1, sysctl_handle_uma_zone_cur, "I",
2506             "Current number of allocated items");
2507         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2508             "allocs", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_MPSAFE,
2509             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_allocs, "QU",
2510             "Total allocation calls");
2511         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2512             "frees", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_MPSAFE,
2513             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_frees, "QU",
2514             "Total free calls");
2515         SYSCTL_ADD_COUNTER_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2516             "fails", CTLFLAG_RD, &zone->uz_fails,
2517             "Number of allocation failures");
2518         SYSCTL_ADD_COUNTER_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2519             "xdomain", CTLFLAG_RD, &zone->uz_xdomain,
2520             "Free calls from the wrong domain");
2521 }
2522
2523 struct uma_zone_count {
2524         const char      *name;
2525         int             count;
2526 };
2527
2528 static void
2529 zone_count(uma_zone_t zone, void *arg)
2530 {
2531         struct uma_zone_count *cnt;
2532
2533         cnt = arg;
2534         /*
2535          * Some zones are rapidly created with identical names and
2536          * destroyed out of order.  This can lead to gaps in the count.
2537          * Use one greater than the maximum observed for this name.
2538          */
2539         if (strcmp(zone->uz_name, cnt->name) == 0)
2540                 cnt->count = MAX(cnt->count,
2541                     zone->uz_namecnt + 1);
2542 }
2543
2544 static void
2545 zone_update_caches(uma_zone_t zone)
2546 {
2547         int i;
2548
2549         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
2550                 cache_set_uz_size(&zone->uz_cpu[i], zone->uz_size);
2551                 cache_set_uz_flags(&zone->uz_cpu[i], zone->uz_flags);
2552         }
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
2557  *
2558  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
2559  *      udata  Actually uma_zctor_args
2560  */
2561 static int
2562 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
2563 {
2564         struct uma_zone_count cnt;
2565         struct uma_zctor_args *arg = udata;
2566         uma_zone_domain_t zdom;
2567         uma_zone_t zone = mem;
2568         uma_zone_t z;
2569         uma_keg_t keg;
2570         int i;
2571
2572         bzero(zone, size);
2573         zone->uz_name = arg->name;
2574         zone->uz_ctor = arg->ctor;
2575         zone->uz_dtor = arg->dtor;
2576         zone->uz_init = NULL;
2577         zone->uz_fini = NULL;
2578         zone->uz_sleeps = 0;
2579         zone->uz_bucket_size = 0;
2580         zone->uz_bucket_size_min = 0;
2581         zone->uz_bucket_size_max = BUCKET_MAX;
2582         zone->uz_flags = (arg->flags & UMA_ZONE_SMR);
2583         zone->uz_warning = NULL;
2584         /* The domain structures follow the cpu structures. */
2585         zone->uz_bucket_max = ULONG_MAX;
2586         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
2587
2588         /* Count the number of duplicate names. */
2589         cnt.name = arg->name;
2590         cnt.count = 0;
2591         zone_foreach(zone_count, &cnt);
2592         zone->uz_namecnt = cnt.count;
2593         ZONE_CROSS_LOCK_INIT(zone);
2594
2595         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
2596                 zdom = ZDOM_GET(zone, i);
2597                 ZDOM_LOCK_INIT(zone, zdom, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
2598                 STAILQ_INIT(&zdom->uzd_buckets);
2599         }
2600
2601 #ifdef INVARIANTS
2602         if (arg->uminit == trash_init && arg->fini == trash_fini)
2603                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_TRASH | UMA_ZFLAG_CTORDTOR;
2604 #endif
2605
2606         /*
2607          * This is a pure cache zone, no kegs.
2608          */
2609         if (arg->import) {
2610                 KASSERT((arg->flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0,
2611                     ("zone_ctor: Import specified for non-cache zone."));
2612                 zone->uz_flags = arg->flags;
2613                 zone->uz_size = arg->size;
2614                 zone->uz_import = arg->import;
2615                 zone->uz_release = arg->release;
2616                 zone->uz_arg = arg->arg;
2617 #ifdef NUMA
2618                 /*
2619                  * Cache zones are round-robin unless a policy is
2620                  * specified because they may have incompatible
2621                  * constraints.
2622                  */
2623                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) == 0)
2624                         zone->uz_flags |= UMA_ZONE_ROUNDROBIN;
2625 #endif
2626                 rw_wlock(&uma_rwlock);
2627                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
2628                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
2629                 goto out;
2630         }
2631
2632         /*
2633          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
2634          */
2635         zone->uz_import = zone_import;
2636         zone->uz_release = zone_release;
2637         zone->uz_arg = zone;
2638         keg = arg->keg;
2639
2640         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
2641                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
2642                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
2643                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
2644                 zone->uz_init = arg->uminit;
2645                 zone->uz_fini = arg->fini;
2646                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
2647                 rw_wlock(&uma_rwlock);
2648                 ZONE_LOCK(zone);
2649                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
2650                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
2651                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
2652                                 break;
2653                         }
2654                 }
2655                 ZONE_UNLOCK(zone);
2656                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
2657         } else if (keg == NULL) {
2658                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
2659                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
2660                         return (ENOMEM);
2661         } else {
2662                 struct uma_kctor_args karg;
2663                 int error;
2664
2665                 /* We should only be here from uma_startup() */
2666                 karg.size = arg->size;
2667                 karg.uminit = arg->uminit;
2668                 karg.fini = arg->fini;
2669                 karg.align = arg->align;
2670                 karg.flags = (arg->flags & ~UMA_ZONE_SMR);
2671                 karg.zone = zone;
2672                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
2673                     flags);
2674                 if (error)
2675                         return (error);
2676         }
2677
2678         /* Inherit properties from the keg. */
2679         zone->uz_keg = keg;
2680         zone->uz_size = keg->uk_size;
2681         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
2682             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
2683
2684 out:
2685         if (booted >= BOOT_PCPU) {
2686                 zone_alloc_counters(zone, NULL);
2687                 if (booted >= BOOT_RUNNING)
2688                         zone_alloc_sysctl(zone, NULL);
2689         } else {
2690                 zone->uz_allocs = EARLY_COUNTER;
2691                 zone->uz_frees = EARLY_COUNTER;
2692                 zone->uz_fails = EARLY_COUNTER;
2693         }
2694
2695         /* Caller requests a private SMR context. */
2696         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
2697                 zone->uz_smr = smr_create(zone->uz_name, 0, 0);
2698
2699         KASSERT((arg->flags & (UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_NOBUCKET)) !=
2700             (UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_NOBUCKET),
2701             ("Invalid zone flag combination"));
2702         if (arg->flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
2703                 zone->uz_bucket_size_max = zone->uz_bucket_size = 0;
2704         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) != 0)
2705                 zone->uz_bucket_size = BUCKET_MAX;
2706         else if ((arg->flags & UMA_ZONE_NOBUCKET) != 0)
2707                 zone->uz_bucket_size = 0;
2708         else
2709                 zone->uz_bucket_size = bucket_select(zone->uz_size);
2710         zone->uz_bucket_size_min = zone->uz_bucket_size;
2711         if (zone->uz_dtor != NULL || zone->uz_ctor != NULL)
2712                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_CTORDTOR;
2713         zone_update_caches(zone);
2714
2715         return (0);
2716 }
2717
2718 /*
2719  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
2720  * table and removes the keg from the global list.
2721  *
2722  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
2723  *      udata  unused
2724  */
2725 static void
2726 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
2727 {
2728         uma_keg_t keg;
2729         uint32_t free, pages;
2730         int i;
2731
2732         keg = (uma_keg_t)arg;
2733         free = pages = 0;
2734         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
2735                 free += keg->uk_domain[i].ud_free_items;
2736                 pages += keg->uk_domain[i].ud_pages;
2737                 KEG_LOCK_FINI(keg, i);
2738         }
2739         if (pages != 0)
2740                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%u items). "
2741                     " Lost %u pages of memory.\n",
2742                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
2743                     pages / keg->uk_ppera * keg->uk_ipers - free, pages);
2744
2745         hash_free(&keg->uk_hash);
2746 }
2747
2748 /*
2749  * Zone header dtor.
2750  *
2751  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
2752  *      udata  unused
2753  */
2754 static void
2755 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
2756 {
2757         uma_zone_t zone;
2758         uma_keg_t keg;
2759         int i;
2760
2761         zone = (uma_zone_t)arg;
2762
2763         sysctl_remove_oid(zone->uz_oid, 1, 1);
2764
2765         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
2766                 cache_drain(zone);
2767
2768         rw_wlock(&uma_rwlock);
2769         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
2770         rw_wunlock(&uma_rwlock);
2771         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_SECONDARY | UMA_ZFLAG_CACHE)) == 0) {
2772                 keg = zone->uz_keg;
2773                 keg->uk_reserve = 0;
2774         }
2775         zone_reclaim(zone, M_WAITOK, true);
2776
2777         /*
2778          * We only destroy kegs from non secondary/non cache zones.
2779          */
2780         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_SECONDARY | UMA_ZFLAG_CACHE)) == 0) {
2781                 keg = zone->uz_keg;
2782                 rw_wlock(&uma_rwlock);
2783                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
2784                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
2785                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
2786         }
2787         counter_u64_free(zone->uz_allocs);
2788         counter_u64_free(zone->uz_frees);
2789         counter_u64_free(zone->uz_fails);
2790         counter_u64_free(zone->uz_xdomain);
2791         free(zone->uz_ctlname, M_UMA);
2792         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
2793                 ZDOM_LOCK_FINI(ZDOM_GET(zone, i));
2794         ZONE_CROSS_LOCK_FINI(zone);
2795 }
2796
2797 static void
2798 zone_foreach_unlocked(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *arg), void *arg)
2799 {
2800         uma_keg_t keg;
2801         uma_zone_t zone;
2802
2803         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
2804                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
2805                         zfunc(zone, arg);
2806         }
2807         LIST_FOREACH(zone, &uma_cachezones, uz_link)
2808                 zfunc(zone, arg);
2809 }
2810
2811 /*
2812  * Traverses every zone in the system and calls a callback
2813  *
2814  * Arguments:
2815  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
2816  *              as an argument.
2817  *
2818  * Returns:
2819  *      Nothing
2820  */
2821 static void
2822 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *arg), void *arg)
2823 {
2824
2825         rw_rlock(&uma_rwlock);
2826         zone_foreach_unlocked(zfunc, arg);
2827         rw_runlock(&uma_rwlock);
2828 }
2829
2830 /*
2831  * Initialize the kernel memory allocator.  This is done after pages can be
2832  * allocated but before general KVA is available.
2833  */
2834 void
2835 uma_startup1(vm_offset_t virtual_avail)
2836 {
2837         struct uma_zctor_args args;
2838         size_t ksize, zsize, size;
2839         uma_keg_t primarykeg;
2840         uintptr_t m;
2841         int domain;
2842         uint8_t pflag;
2843
2844         bootstart = bootmem = virtual_avail;
2845
2846         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
2847         sx_init(&uma_reclaim_lock, "umareclaim");
2848
2849         ksize = sizeof(struct uma_keg) +
2850             (sizeof(struct uma_domain) * vm_ndomains);
2851         ksize = roundup(ksize, UMA_SUPER_ALIGN);
2852         zsize = sizeof(struct uma_zone) +
2853             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1)) +
2854             (sizeof(struct uma_zone_domain) * vm_ndomains);
2855         zsize = roundup(zsize, UMA_SUPER_ALIGN);
2856
2857         /* Allocate the zone of zones, zone of kegs, and zone of zones keg. */
2858         size = (zsize * 2) + ksize;
2859         for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
2860                 m = (uintptr_t)startup_alloc(NULL, size, domain, &pflag,
2861                     M_NOWAIT | M_ZERO);
2862                 if (m != 0)
2863                         break;
2864         }
2865         zones = (uma_zone_t)m;
2866         m += zsize;
2867         kegs = (uma_zone_t)m;
2868         m += zsize;
2869         primarykeg = (uma_keg_t)m;
2870
2871         /* "manually" create the initial zone */
2872         memset(&args, 0, sizeof(args));
2873         args.name = "UMA Kegs";
2874         args.size = ksize;
2875         args.ctor = keg_ctor;
2876         args.dtor = keg_dtor;
2877         args.uminit = zero_init;
2878         args.fini = NULL;
2879         args.keg = primarykeg;
2880         args.align = UMA_SUPER_ALIGN - 1;
2881         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2882         zone_ctor(kegs, zsize, &args, M_WAITOK);
2883
2884         args.name = "UMA Zones";
2885         args.size = zsize;
2886         args.ctor = zone_ctor;
2887         args.dtor = zone_dtor;
2888         args.uminit = zero_init;
2889         args.fini = NULL;
2890         args.keg = NULL;
2891         args.align = UMA_SUPER_ALIGN - 1;
2892         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2893         zone_ctor(zones, zsize, &args, M_WAITOK);
2894
2895         /* Now make zones for slab headers */
2896         slabzones[0] = uma_zcreate("UMA Slabs 0", SLABZONE0_SIZE,
2897             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2898         slabzones[1] = uma_zcreate("UMA Slabs 1", SLABZONE1_SIZE,
2899             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2900
2901         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
2902             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
2903             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2904
2905         bucket_init();
2906         smr_init();
2907 }
2908
2909 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2910 extern void vm_radix_reserve_kva(void);
2911 #endif
2912
2913 /*
2914  * Advertise the availability of normal kva allocations and switch to
2915  * the default back-end allocator.  Marks the KVA we consumed on startup
2916  * as used in the map.
2917  */
2918 void
2919 uma_startup2(void)
2920 {
2921
2922         if (bootstart != bootmem) {
2923                 vm_map_lock(kernel_map);
2924                 (void)vm_map_insert(kernel_map, NULL, 0, bootstart, bootmem,
2925                     VM_PROT_RW, VM_PROT_RW, MAP_NOFAULT);
2926                 vm_map_unlock(kernel_map);
2927         }
2928
2929 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2930         /* Set up radix zone to use noobj_alloc. */
2931         vm_radix_reserve_kva();
2932 #endif
2933
2934         booted = BOOT_KVA;
2935         zone_foreach_unlocked(zone_kva_available, NULL);
2936         bucket_enable();
2937 }
2938
2939 /*
2940  * Allocate counters as early as possible so that boot-time allocations are
2941  * accounted more precisely.
2942  */
2943 static void
2944 uma_startup_pcpu(void *arg __unused)
2945 {
2946
2947         zone_foreach_unlocked(zone_alloc_counters, NULL);
2948         booted = BOOT_PCPU;
2949 }
2950 SYSINIT(uma_startup_pcpu, SI_SUB_COUNTER, SI_ORDER_ANY, uma_startup_pcpu, NULL);
2951
2952 /*
2953  * Finish our initialization steps.
2954  */
2955 static void
2956 uma_startup3(void *arg __unused)
2957 {
2958
2959 #ifdef INVARIANTS
2960         TUNABLE_INT_FETCH("vm.debug.divisor", &dbg_divisor);
2961         uma_dbg_cnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2962         uma_skip_cnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2963 #endif
2964         zone_foreach_unlocked(zone_alloc_sysctl, NULL);
2965         callout_init(&uma_callout, 1);
2966         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
2967         booted = BOOT_RUNNING;
2968
2969         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, uma_shutdown, NULL,
2970             EVENTHANDLER_PRI_FIRST);
2971 }
2972 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
2973
2974 static void
2975 uma_shutdown(void)
2976 {
2977
2978         booted = BOOT_SHUTDOWN;
2979 }
2980
2981 static uma_keg_t
2982 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
2983                 int align, uint32_t flags)
2984 {
2985         struct uma_kctor_args args;
2986
2987         args.size = size;
2988         args.uminit = uminit;
2989         args.fini = fini;
2990         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
2991         args.flags = flags;
2992         args.zone = zone;
2993         return (zone_alloc_item(kegs, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK));
2994 }
2995
2996 /* Public functions */
2997 /* See uma.h */
2998 void
2999 uma_set_align(int align)
3000 {
3001
3002         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
3003                 uma_align_cache = align;
3004 }
3005
3006 /* See uma.h */
3007 uma_zone_t
3008 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
3009                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
3010
3011 {
3012         struct uma_zctor_args args;
3013         uma_zone_t res;
3014
3015         KASSERT(powerof2(align + 1), ("invalid zone alignment %d for \"%s\"",
3016             align, name));
3017
3018         /* This stuff is essential for the zone ctor */
3019         memset(&args, 0, sizeof(args));
3020         args.name = name;
3021         args.size = size;
3022         args.ctor = ctor;
3023         args.dtor = dtor;
3024         args.uminit = uminit;
3025         args.fini = fini;
3026 #ifdef  INVARIANTS
3027         /*
3028          * Inject procedures which check for memory use after free if we are
3029          * allowed to scramble the memory while it is not allocated.  This
3030          * requires that: UMA is actually able to access the memory, no init
3031          * or fini procedures, no dependency on the initial value of the
3032          * memory, and no (legitimate) use of the memory after free.  Note,
3033          * the ctor and dtor do not need to be empty.
3034          */
3035         if ((!(flags & (UMA_ZONE_ZINIT | UMA_ZONE_NOTOUCH |
3036             UMA_ZONE_NOFREE))) && uminit == NULL && fini == NULL) {
3037                 args.uminit = trash_init;
3038                 args.fini = trash_fini;
3039         }
3040 #endif
3041         args.align = align;
3042         args.flags = flags;
3043         args.keg = NULL;
3044
3045         sx_slock(&uma_reclaim_lock);
3046         res = zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
3047         sx_sunlock(&uma_reclaim_lock);
3048
3049         return (res);
3050 }
3051
3052 /* See uma.h */
3053 uma_zone_t
3054 uma_zsecond_create(const char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
3055     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t primary)
3056 {
3057         struct uma_zctor_args args;
3058         uma_keg_t keg;
3059         uma_zone_t res;
3060
3061         keg = primary->uz_keg;
3062         memset(&args, 0, sizeof(args));
3063         args.name = name;
3064         args.size = keg->uk_size;
3065         args.ctor = ctor;
3066         args.dtor = dtor;
3067         args.uminit = zinit;
3068         args.fini = zfini;
3069         args.align = keg->uk_align;
3070         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
3071         args.keg = keg;
3072
3073         sx_slock(&uma_reclaim_lock);
3074         res = zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
3075         sx_sunlock(&uma_reclaim_lock);
3076
3077         return (res);
3078 }
3079
3080 /* See uma.h */
3081 uma_zone_t
3082 uma_zcache_create(const char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
3083     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport, uma_release zrelease,
3084     void *arg, int flags)
3085 {
3086         struct uma_zctor_args args;
3087
3088         memset(&args, 0, sizeof(args));
3089         args.name = name;
3090         args.size = size;
3091         args.ctor = ctor;
3092         args.dtor = dtor;
3093         args.uminit = zinit;
3094         args.fini = zfini;
3095         args.import = zimport;
3096         args.release = zrelease;
3097         args.arg = arg;
3098         args.align = 0;
3099         args.flags = flags | UMA_ZFLAG_CACHE;
3100
3101         return (zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK));
3102 }
3103
3104 /* See uma.h */
3105 void
3106 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
3107 {
3108
3109         /*
3110          * Large slabs are expensive to reclaim, so don't bother doing
3111          * unnecessary work if we're shutting down.
3112          */
3113         if (booted == BOOT_SHUTDOWN &&
3114             zone->uz_fini == NULL && zone->uz_release == zone_release)
3115                 return;
3116         sx_slock(&uma_reclaim_lock);
3117         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
3118         sx_sunlock(&uma_reclaim_lock);
3119 }
3120
3121 void
3122 uma_zwait(uma_zone_t zone)
3123 {
3124
3125         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
3126                 uma_zfree_smr(zone, uma_zalloc_smr(zone, M_WAITOK));
3127         else if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) != 0)
3128                 uma_zfree_pcpu(zone, uma_zalloc_pcpu(zone, M_WAITOK));
3129         else
3130                 uma_zfree(zone, uma_zalloc(zone, M_WAITOK));
3131 }
3132
3133 void *
3134 uma_zalloc_pcpu_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
3135 {
3136         void *item, *pcpu_item;
3137 #ifdef SMP
3138         int i;
3139
3140         MPASS(zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU);
3141 #endif
3142         item = uma_zalloc_arg(zone, udata, flags & ~M_ZERO);
3143         if (item == NULL)
3144                 return (NULL);
3145         pcpu_item = zpcpu_base_to_offset(item);
3146         if (flags & M_ZERO) {
3147 #ifdef SMP
3148                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
3149                         bzero(zpcpu_get_cpu(pcpu_item, i), zone->uz_size);
3150 #else
3151                 bzero(item, zone->uz_size);
3152 #endif
3153         }
3154         return (pcpu_item);
3155 }
3156
3157 /*
3158  * A stub while both regular and pcpu cases are identical.
3159  */
3160 void
3161 uma_zfree_pcpu_arg(uma_zone_t zone, void *pcpu_item, void *udata)
3162 {
3163         void *item;
3164
3165 #ifdef SMP
3166         MPASS(zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU);
3167 #endif
3168         item = zpcpu_offset_to_base(pcpu_item);
3169         uma_zfree_arg(zone, item, udata);
3170 }
3171
3172 static inline void *
3173 item_ctor(uma_zone_t zone, int uz_flags, int size, void *udata, int flags,
3174     void *item)
3175 {
3176 #ifdef INVARIANTS
3177         bool skipdbg;
3178
3179         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
3180         if (!skipdbg && (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_TRASH) != 0 &&
3181             zone->uz_ctor != trash_ctor)
3182                 trash_ctor(item, size, udata, flags);
3183 #endif
3184         /* Check flags before loading ctor pointer. */
3185         if (__predict_false((uz_flags & UMA_ZFLAG_CTORDTOR) != 0) &&
3186             __predict_false(zone->uz_ctor != NULL) &&
3187             zone->uz_ctor(item, size, udata, flags) != 0) {
3188                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
3189                 zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR | SKIP_CNT);
3190                 return (NULL);
3191         }
3192 #ifdef INVARIANTS
3193         if (!skipdbg)
3194                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
3195 #endif
3196         if (__predict_false(flags & M_ZERO))
3197                 return (memset(item, 0, size));
3198
3199         return (item);
3200 }
3201
3202 static inline void
3203 item_dtor(uma_zone_t zone, void *item, int size, void *udata,
3204     enum zfreeskip skip)
3205 {
3206 #ifdef INVARIANTS
3207         bool skipdbg;
3208
3209         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
3210         if (skip == SKIP_NONE && !skipdbg) {
3211                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) != 0)
3212                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
3213                 else
3214                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
3215         }
3216 #endif
3217         if (__predict_true(skip < SKIP_DTOR)) {
3218                 if (zone->uz_dtor != NULL)
3219                         zone->uz_dtor(item, size, udata);
3220 #ifdef INVARIANTS
3221                 if (!skipdbg && (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_TRASH) != 0 &&
3222                     zone->uz_dtor != trash_dtor)
3223                         trash_dtor(item, size, udata);
3224 #endif
3225         }
3226 }
3227
3228 #ifdef NUMA
3229 static int
3230 item_domain(void *item)
3231 {
3232         int domain;
3233
3234         domain = vm_phys_domain(vtophys(item));
3235         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
3236             ("%s: unknown domain for item %p", __func__, item));
3237         return (domain);
3238 }
3239 #endif
3240
3241 #if defined(INVARIANTS) || defined(DEBUG_MEMGUARD) || defined(WITNESS)
3242 #define UMA_ZALLOC_DEBUG
3243 static int
3244 uma_zalloc_debug(uma_zone_t zone, void **itemp, void *udata, int flags)
3245 {
3246         int error;
3247
3248         error = 0;
3249 #ifdef WITNESS
3250         if (flags & M_WAITOK) {
3251                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
3252                     "uma_zalloc_debug: zone \"%s\"", zone->uz_name);
3253         }
3254 #endif
3255
3256 #ifdef INVARIANTS
3257         KASSERT((flags & M_EXEC) == 0,
3258             ("uma_zalloc_debug: called with M_EXEC"));
3259         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3260             ("uma_zalloc_debug: called within spinlock or critical section"));
3261         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 || (flags & M_ZERO) == 0,
3262             ("uma_zalloc_debug: allocating from a pcpu zone with M_ZERO"));
3263 #endif
3264
3265 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
3266         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0 && memguard_cmp_zone(zone)) {
3267                 void *item;
3268                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
3269                 if (item != NULL) {
3270                         error = EJUSTRETURN;
3271                         if (zone->uz_init != NULL &&
3272                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
3273                                 *itemp = NULL;
3274                                 return (error);
3275                         }
3276                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
3277                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
3278                             flags) != 0) {
3279                                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
3280                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
3281                                 *itemp = NULL;
3282                                 return (error);
3283                         }
3284                         *itemp = item;
3285                         return (error);
3286                 }
3287                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
3288         }
3289 #endif
3290         return (error);
3291 }
3292
3293 static int
3294 uma_zfree_debug(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
3295 {
3296         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3297             ("uma_zfree_debug: called with spinlock or critical section held"));
3298
3299 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
3300         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0 && is_memguard_addr(item)) {
3301                 if (zone->uz_dtor != NULL)
3302                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
3303                 if (zone->uz_fini != NULL)
3304                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
3305                 memguard_free(item);
3306                 return (EJUSTRETURN);
3307         }
3308 #endif
3309         return (0);
3310 }
3311 #endif
3312
3313 static inline void *
3314 cache_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, uma_cache_bucket_t bucket,
3315     void *udata, int flags)
3316 {
3317         void *item;
3318         int size, uz_flags;
3319
3320         item = cache_bucket_pop(cache, bucket);
3321         size = cache_uz_size(cache);
3322         uz_flags = cache_uz_flags(cache);
3323         critical_exit();
3324         return (item_ctor(zone, uz_flags, size, udata, flags, item));
3325 }
3326
3327 static __noinline void *
3328 cache_alloc_retry(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, void *udata, int flags)
3329 {
3330         uma_cache_bucket_t bucket;
3331         int domain;
3332
3333         while (cache_alloc(zone, cache, udata, flags)) {
3334                 cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3335                 bucket = &cache->uc_allocbucket;
3336                 if (__predict_false(bucket->ucb_cnt == 0))
3337                         continue;
3338                 return (cache_alloc_item(zone, cache, bucket, udata, flags));
3339         }
3340         critical_exit();
3341
3342         /*
3343          * We can not get a bucket so try to return a single item.
3344          */
3345         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH)
3346                 domain = PCPU_GET(domain);
3347         else
3348                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
3349         return (zone_alloc_item(zone, udata, domain, flags));
3350 }
3351
3352 /* See uma.h */
3353 void *
3354 uma_zalloc_smr(uma_zone_t zone, int flags)
3355 {
3356         uma_cache_bucket_t bucket;
3357         uma_cache_t cache;
3358
3359 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
3360         void *item;
3361
3362         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0,
3363             ("uma_zalloc_arg: called with non-SMR zone."));
3364         if (uma_zalloc_debug(zone, &item, NULL, flags) == EJUSTRETURN)
3365                 return (item);
3366 #endif
3367
3368         critical_enter();
3369         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3370         bucket = &cache->uc_allocbucket;
3371         if (__predict_false(bucket->ucb_cnt == 0))
3372                 return (cache_alloc_retry(zone, cache, NULL, flags));
3373         return (cache_alloc_item(zone, cache, bucket, NULL, flags));
3374 }
3375
3376 /* See uma.h */
3377 void *
3378 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
3379 {
3380         uma_cache_bucket_t bucket;
3381         uma_cache_t cache;
3382
3383         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
3384         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), RANDOM_UMA);
3385
3386         /* This is the fast path allocation */
3387         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg zone %s(%p) flags %d", zone->uz_name,
3388             zone, flags);
3389
3390 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
3391         void *item;
3392
3393         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
3394             ("uma_zalloc_arg: called with SMR zone."));
3395         if (uma_zalloc_debug(zone, &item, udata, flags) == EJUSTRETURN)
3396                 return (item);
3397 #endif
3398
3399         /*
3400          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
3401          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
3402          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
3403          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
3404          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
3405          * preemption and migration.  We release the critical section in
3406          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
3407          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
3408          * must detect and handle migration if it has occurred.
3409          */
3410         critical_enter();
3411         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3412         bucket = &cache->uc_allocbucket;
3413         if (__predict_false(bucket->ucb_cnt == 0))
3414                 return (cache_alloc_retry(zone, cache, udata, flags));
3415         return (cache_alloc_item(zone, cache, bucket, udata, flags));
3416 }
3417
3418 /*
3419  * Replenish an alloc bucket and possibly restore an old one.  Called in
3420  * a critical section.  Returns in a critical section.
3421  *
3422  * A false return value indicates an allocation failure.
3423  * A true return value indicates success and the caller should retry.
3424  */
3425 static __noinline bool
3426 cache_alloc(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, void *udata, int flags)
3427 {
3428         uma_bucket_t bucket;
3429         int curdomain, domain;
3430         bool new;
3431
3432         CRITICAL_ASSERT(curthread);
3433
3434         /*
3435          * If we have run out of items in our alloc bucket see
3436          * if we can switch with the free bucket.
3437          *
3438          * SMR Zones can't re-use the free bucket until the sequence has
3439          * expired.
3440          */
3441         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_SMR) == 0 &&
3442             cache->uc_freebucket.ucb_cnt != 0) {
3443                 cache_bucket_swap(&cache->uc_freebucket,
3444                     &cache->uc_allocbucket);
3445                 return (true);
3446         }
3447
3448         /*
3449          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
3450          */
3451         bucket = cache_bucket_unload_alloc(cache);
3452         critical_exit();
3453
3454         if (bucket != NULL) {
3455                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
3456                     ("cache_alloc: Entered with non-empty alloc bucket."));
3457                 bucket_free(zone, bucket, udata);
3458         }
3459
3460         /*
3461          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
3462          * we must go back to the zone.  This requires the zdom lock, so we
3463          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
3464          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
3465          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
3466          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
3467          * the critical section.
3468          */
3469         domain = PCPU_GET(domain);
3470         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0 ||
3471             VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
3472                 domain = zone_domain_highest(zone, domain);
3473         bucket = cache_fetch_bucket(zone, cache, domain);
3474         if (bucket == NULL && zone->uz_bucket_size != 0 && !bucketdisable) {
3475                 bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, domain, flags);
3476                 new = true;
3477         } else {
3478                 new = false;
3479         }
3480
3481         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc: zone %s(%p) bucket zone returned %p",
3482             zone->uz_name, zone, bucket);
3483         if (bucket == NULL) {
3484                 critical_enter();
3485                 return (false);
3486         }
3487
3488         /*
3489          * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
3490          * initialized bucket to make this less likely or claim
3491          * the memory directly.
3492          */
3493         critical_enter();
3494         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3495         if (cache->uc_allocbucket.ucb_bucket == NULL &&
3496             ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) == 0 ||
3497             (curdomain = PCPU_GET(domain)) == domain ||
3498             VM_DOMAIN_EMPTY(curdomain))) {
3499                 if (new)
3500                         atomic_add_long(&ZDOM_GET(zone, domain)->uzd_imax,
3501                             bucket->ub_cnt);
3502                 cache_bucket_load_alloc(cache, bucket);
3503                 return (true);
3504         }
3505
3506         /*
3507          * We lost the race, release this bucket and start over.
3508          */
3509         critical_exit();
3510         zone_put_bucket(zone, domain, bucket, udata, false);
3511         critical_enter();
3512
3513         return (true);
3514 }
3515
3516 void *
3517 uma_zalloc_domain(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
3518 {
3519 #ifdef NUMA
3520         uma_bucket_t bucket;
3521         uma_zone_domain_t zdom;
3522         void *item;
3523 #endif
3524
3525         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
3526         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), RANDOM_UMA);
3527
3528         /* This is the fast path allocation */
3529         CTR4(KTR_UMA, "uma_zalloc_domain zone %s(%p) domain %d flags %d",
3530             zone->uz_name, zone, domain, flags);
3531
3532         if (flags & M_WAITOK) {
3533                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
3534                     "uma_zalloc_domain: zone \"%s\"", zone->uz_name);
3535         }
3536         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3537             ("uma_zalloc_domain: called with spinlock or critical section held"));
3538         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
3539             ("uma_zalloc_domain: called with SMR zone."));
3540 #ifdef NUMA
3541         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0,
3542             ("uma_zalloc_domain: called with non-FIRSTTOUCH zone."));
3543
3544         if (vm_ndomains == 1)
3545                 return (uma_zalloc_arg(zone, udata, flags));
3546
3547         /*
3548          * Try to allocate from the bucket cache before falling back to the keg.
3549          * We could try harder and attempt to allocate from per-CPU caches or
3550          * the per-domain cross-domain buckets, but the complexity is probably
3551          * not worth it.  It is more important that frees of previous
3552          * cross-domain allocations do not blow up the cache.
3553          */
3554         zdom = zone_domain_lock(zone, domain);
3555         if ((bucket = zone_fetch_bucket(zone, zdom, false)) != NULL) {
3556                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt - 1];
3557 #ifdef INVARIANTS
3558                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt - 1] = NULL;
3559 #endif
3560                 bucket->ub_cnt--;
3561                 zone_put_bucket(zone, domain, bucket, udata, true);
3562                 item = item_ctor(zone, zone->uz_flags, zone->uz_size, udata,
3563                     flags, item);
3564                 if (item != NULL) {
3565                         KASSERT(item_domain(item) == domain,
3566                             ("%s: bucket cache item %p from wrong domain",
3567                             __func__, item));
3568                         counter_u64_add(zone->uz_allocs, 1);
3569                 }
3570                 return (item);
3571         }
3572         ZDOM_UNLOCK(zdom);
3573         return (zone_alloc_item(zone, udata, domain, flags));
3574 #else
3575         return (uma_zalloc_arg(zone, udata, flags));
3576 #endif
3577 }
3578
3579 /*
3580  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially used over those
3581  * that are totally full.  This helps to reduce fragmentation.
3582  *
3583  * If 'rr' is 1, search all domains starting from 'domain'.  Otherwise check
3584  * only 'domain'.
3585  */
3586 static uma_slab_t
3587 keg_first_slab(uma_keg_t keg, int domain, bool rr)
3588 {
3589         uma_domain_t dom;
3590         uma_slab_t slab;
3591         int start;
3592
3593         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
3594             ("keg_first_slab: domain %d out of range", domain));
3595         KEG_LOCK_ASSERT(keg, domain);
3596
3597         slab = NULL;
3598         start = domain;
3599         do {
3600                 dom = &keg->uk_domain[domain];
3601                 if ((slab = LIST_FIRST(&dom->ud_part_slab)) != NULL)
3602                         return (slab);
3603                 if ((slab = LIST_FIRST(&dom->ud_free_slab)) != NULL) {
3604                         LIST_REMOVE(slab, us_link);
3605                         dom->ud_free_slabs--;
3606                         LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
3607                         return (slab);
3608                 }
3609                 if (rr)
3610                         domain = (domain + 1) % vm_ndomains;
3611         } while (domain != start);
3612
3613         return (NULL);
3614 }
3615
3616 /*
3617  * Fetch an existing slab from a free or partial list.  Returns with the
3618  * keg domain lock held if a slab was found or unlocked if not.
3619  */
3620 static uma_slab_t
3621 keg_fetch_free_slab(uma_keg_t keg, int domain, bool rr, int flags)
3622 {
3623         uma_slab_t slab;
3624         uint32_t reserve;
3625
3626         /* HASH has a single free list. */
3627         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0)
3628                 domain = 0;
3629
3630         KEG_LOCK(keg, domain);
3631         reserve = (flags & M_USE_RESERVE) != 0 ? 0 : keg->uk_reserve;
3632         if (keg->uk_domain[domain].ud_free_items <= reserve ||
3633             (slab = keg_first_slab(keg, domain, rr)) == NULL) {
3634                 KEG_UNLOCK(keg, domain);
3635                 return (NULL);
3636         }
3637         return (slab);
3638 }
3639
3640 static uma_slab_t
3641 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int rdomain, const int flags)
3642 {
3643         struct vm_domainset_iter di;
3644         uma_slab_t slab;
3645         int aflags, domain;
3646         bool rr;
3647
3648 restart:
3649         /*
3650          * Use the keg's policy if upper layers haven't already specified a
3651          * domain (as happens with first-touch zones).
3652          *
3653          * To avoid races we run the iterator with the keg lock held, but that
3654          * means that we cannot allow the vm_domainset layer to sleep.  Thus,
3655          * clear M_WAITOK and handle low memory conditions locally.
3656          */
3657         rr = rdomain == UMA_ANYDOMAIN;
3658         if (rr) {
3659                 aflags = (flags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
3660                 vm_domainset_iter_policy_ref_init(&di, &keg->uk_dr, &domain,
3661                     &aflags);
3662         } else {
3663                 aflags = flags;
3664                 domain = rdomain;
3665         }
3666
3667         for (;;) {
3668                 slab = keg_fetch_free_slab(keg, domain, rr, flags);
3669                 if (slab != NULL)
3670                         return (slab);
3671
3672                 /*
3673                  * M_NOVM means don't ask at all!
3674                  */
3675                 if (flags & M_NOVM)
3676                         break;
3677
3678                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, domain, flags, aflags);
3679                 if (slab != NULL)
3680                         return (slab);
3681                 if (!rr && (flags & M_WAITOK) == 0)
3682                         break;
3683                 if (rr && vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) != 0) {
3684                         if ((flags & M_WAITOK) != 0) {
3685                                 vm_wait_doms(&keg->uk_dr.dr_policy->ds_mask, 0);
3686                                 goto restart;
3687                         }
3688                         break;
3689                 }
3690         }
3691
3692         /*
3693          * We might not have been able to get a slab but another cpu
3694          * could have while we were unlocked.  Check again before we
3695          * fail.
3696          */
3697         if ((slab = keg_fetch_free_slab(keg, domain, rr, flags)) != NULL)
3698                 return (slab);
3699
3700         return (NULL);
3701 }
3702
3703 static void *
3704 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
3705 {
3706         uma_domain_t dom;
3707         void *item;
3708         int freei;
3709
3710         KEG_LOCK_ASSERT(keg, slab->us_domain);
3711
3712         dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
3713         freei = BIT_FFS(keg->uk_ipers, &slab->us_free) - 1;
3714         BIT_CLR(keg->uk_ipers, freei, &slab->us_free);
3715         item = slab_item(slab, keg, freei);
3716         slab->us_freecount--;
3717         dom->ud_free_items--;
3718
3719         /*
3720          * Move this slab to the full list.  It must be on the partial list, so
3721          * we do not need to update the free slab count.  In particular,
3722          * keg_fetch_slab() always returns slabs on the partial list.
3723          */
3724         if (slab->us_freecount == 0) {
3725                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
3726                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_full_slab, slab, us_link);
3727         }
3728
3729         return (item);
3730 }
3731
3732 static int
3733 zone_import(void *arg, void **bucket, int max, int domain, int flags)
3734 {
3735         uma_domain_t dom;
3736         uma_zone_t zone;
3737         uma_slab_t slab;
3738         uma_keg_t keg;
3739 #ifdef NUMA
3740         int stripe;
3741 #endif
3742         int i;
3743
3744         zone = arg;
3745         slab = NULL;
3746         keg = zone->uz_keg;
3747         /* Try to keep the buckets totally full */
3748         for (i = 0; i < max; ) {
3749                 if ((slab = keg_fetch_slab(keg, zone, domain, flags)) == NULL)
3750                         break;
3751 #ifdef NUMA
3752                 stripe = howmany(max, vm_ndomains);
3753 #endif
3754                 dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
3755                 do {
3756                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
3757                         if (dom->ud_free_items <= keg->uk_reserve) {
3758                                 /*
3759                                  * Avoid depleting the reserve after a
3760                                  * successful item allocation, even if
3761                                  * M_USE_RESERVE is specified.
3762                                  */
3763                                 KEG_UNLOCK(keg, slab->us_domain);
3764                                 goto out;
3765                         }
3766 #ifdef NUMA
3767                         /*
3768                          * If the zone is striped we pick a new slab for every
3769                          * N allocations.  Eliminating this conditional will
3770                          * instead pick a new domain for each bucket rather
3771                          * than stripe within each bucket.  The current option
3772                          * produces more fragmentation and requires more cpu
3773                          * time but yields better distribution.
3774                          */
3775                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0 &&
3776                             vm_ndomains > 1 && --stripe == 0)
3777                                 break;
3778 #endif
3779                 } while (slab->us_freecount != 0 && i < max);
3780                 KEG_UNLOCK(keg, slab->us_domain);
3781
3782                 /* Don't block if we allocated any successfully. */
3783                 flags &= ~M_WAITOK;
3784                 flags |= M_NOWAIT;
3785         }
3786 out:
3787         return i;
3788 }
3789
3790 static int
3791 zone_alloc_limit_hard(uma_zone_t zone, int count, int flags)
3792 {
3793         uint64_t old, new, total, max;
3794
3795         /*
3796          * The hard case.  We're going to sleep because there were existing
3797          * sleepers or because we ran out of items.  This routine enforces
3798          * fairness by keeping fifo order.
3799          *
3800          * First release our ill gotten gains and make some noise.
3801          */
3802         for (;;) {
3803                 zone_free_limit(zone, count);
3804                 zone_log_warning(zone);
3805                 zone_maxaction(zone);
3806                 if (flags & M_NOWAIT)
3807                         return (0);
3808
3809                 /*
3810                  * We need to allocate an item or set ourself as a sleeper
3811                  * while the sleepq lock is held to avoid wakeup races.  This
3812                  * is essentially a home rolled semaphore.
3813                  */
3814                 sleepq_lock(&zone->uz_max_items);
3815                 old = zone->uz_items;
3816                 do {
3817                         MPASS(UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) < UZ_ITEMS_SLEEPERS_MAX);
3818                         /* Cache the max since we will evaluate twice. */
3819                         max = zone->uz_max_items;
3820                         if (UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) != 0 ||
3821                             UZ_ITEMS_COUNT(old) >= max)
3822                                 new = old + UZ_ITEMS_SLEEPER;
3823                         else
3824                                 new = old + MIN(count, max - old);
3825                 } while (atomic_fcmpset_64(&zone->uz_items, &old, new) == 0);
3826
3827                 /* We may have successfully allocated under the sleepq lock. */
3828                 if (UZ_ITEMS_SLEEPERS(new) == 0) {
3829                         sleepq_release(&zone->uz_max_items);
3830                         return (new - old);
3831                 }
3832
3833                 /*
3834                  * This is in a different cacheline from uz_items so that we
3835                  * don't constantly invalidate the fastpath cacheline when we
3836                  * adjust item counts.  This could be limited to toggling on
3837                  * transitions.
3838                  */
3839                 atomic_add_32(&zone->uz_sleepers, 1);
3840                 atomic_add_64(&zone->uz_sleeps, 1);
3841
3842                 /*
3843                  * We have added ourselves as a sleeper.  The sleepq lock
3844                  * protects us from wakeup races.  Sleep now and then retry.
3845                  */
3846                 sleepq_add(&zone->uz_max_items, NULL, "zonelimit", 0, 0);
3847                 sleepq_wait(&zone->uz_max_items, PVM);
3848
3849                 /*
3850                  * After wakeup, remove ourselves as a sleeper and try
3851                  * again.  We no longer have the sleepq lock for protection.
3852                  *
3853                  * Subract ourselves as a sleeper while attempting to add
3854                  * our count.
3855                  */
3856                 atomic_subtract_32(&zone->uz_sleepers, 1);
3857                 old = atomic_fetchadd_64(&zone->uz_items,
3858                     -(UZ_ITEMS_SLEEPER - count));
3859                 /* We're no longer a sleeper. */
3860                 old -= UZ_ITEMS_SLEEPER;
3861
3862                 /*
3863                  * If we're still at the limit, restart.  Notably do not
3864                  * block on other sleepers.  Cache the max value to protect
3865                  * against changes via sysctl.
3866                  */
3867                 total = UZ_ITEMS_COUNT(old);
3868                 max = zone->uz_max_items;
3869                 if (total >= max)
3870                         continue;
3871                 /* Truncate if necessary, otherwise wake other sleepers. */
3872                 if (total + count > max) {
3873                         zone_free_limit(zone, total + count - max);
3874                         count = max - total;
3875                 } else if (total + count < max && UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) != 0)
3876                         wakeup_one(&zone->uz_max_items);
3877
3878                 return (count);
3879         }
3880 }
3881
3882 /*
3883  * Allocate 'count' items from our max_items limit.  Returns the number
3884  * available.  If M_NOWAIT is not specified it will sleep until at least
3885  * one item can be allocated.
3886  */
3887 static int
3888 zone_alloc_limit(uma_zone_t zone, int count, int flags)
3889 {
3890         uint64_t old;
3891         uint64_t max;
3892
3893         max = zone->uz_max_items;
3894         MPASS(max > 0);
3895
3896         /*
3897          * We expect normal allocations to succeed with a simple
3898          * fetchadd.
3899          */
3900         old = atomic_fetchadd_64(&zone->uz_items, count);
3901         if (__predict_true(old + count <= max))
3902                 return (count);
3903
3904         /*
3905          * If we had some items and no sleepers just return the
3906          * truncated value.  We have to release the excess space
3907          * though because that may wake sleepers who weren't woken
3908          * because we were temporarily over the limit.
3909          */
3910         if (old < max) {
3911                 zone_free_limit(zone, (old + count) - max);
3912                 return (max - old);
3913         }
3914         return (zone_alloc_limit_hard(zone, count, flags));
3915 }
3916
3917 /*
3918  * Free a number of items back to the limit.
3919  */
3920 static void
3921 zone_free_limit(uma_zone_t zone, int count)
3922 {
3923         uint64_t old;
3924
3925         MPASS(count > 0);
3926
3927         /*
3928          * In the common case we either have no sleepers or
3929          * are still over the limit and can just return.
3930          */
3931         old = atomic_fetchadd_64(&zone->uz_items, -count);
3932         if (__predict_true(UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) == 0 ||
3933            UZ_ITEMS_COUNT(old) - count >= zone->uz_max_items))
3934                 return;
3935
3936         /*
3937          * Moderate the rate of wakeups.  Sleepers will continue
3938          * to generate wakeups if necessary.
3939          */
3940         wakeup_one(&zone->uz_max_items);
3941 }
3942
3943 static uma_bucket_t
3944 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
3945 {
3946         uma_bucket_t bucket;
3947         int maxbucket, cnt;
3948
3949         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_bucket zone %s(%p) domain %d", zone->uz_name,
3950             zone, domain);
3951
3952         /* Avoid allocs targeting empty domains. */
3953         if (domain != UMA_ANYDOMAIN && VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
3954                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
3955         else if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0)
3956                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
3957
3958         if (zone->uz_max_items > 0)
3959                 maxbucket = zone_alloc_limit(zone, zone->uz_bucket_size,
3960                     M_NOWAIT);
3961         else
3962                 maxbucket = zone->uz_bucket_size;
3963         if (maxbucket == 0)
3964                 return (false);
3965
3966         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
3967         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
3968         if (bucket == NULL) {
3969                 cnt = 0;
3970                 goto out;
3971         }
3972
3973         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
3974             MIN(maxbucket, bucket->ub_entries), domain, flags);
3975
3976         /*
3977          * Initialize the memory if necessary.
3978          */
3979         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
3980                 int i;
3981
3982                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
3983                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
3984                             flags) != 0)
3985                                 break;
3986                 /*
3987                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
3988                  * rest back onto the freelist.
3989                  */
3990                 if (i != bucket->ub_cnt) {
3991                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
3992                             bucket->ub_cnt - i);
3993 #ifdef INVARIANTS
3994                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
3995                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
3996 #endif
3997                         bucket->ub_cnt = i;
3998                 }
3999         }
4000
4001         cnt = bucket->ub_cnt;
4002         if (bucket->ub_cnt == 0) {
4003                 bucket_free(zone, bucket, udata);
4004                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
4005                 bucket = NULL;
4006         }
4007 out:
4008         if (zone->uz_max_items > 0 && cnt < maxbucket)
4009                 zone_free_limit(zone, maxbucket - cnt);
4010
4011         return (bucket);
4012 }
4013
4014 /*
4015  * Allocates a single item from a zone.
4016  *
4017  * Arguments
4018  *      zone   The zone to alloc for.
4019  *      udata  The data to be passed to the constructor.
4020  *      domain The domain to allocate from or UMA_ANYDOMAIN.
4021  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
4022  *
4023  * Returns
4024  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
4025  *      An item if successful
4026  */
4027
4028 static void *
4029 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
4030 {
4031         void *item;
4032
4033         if (zone->uz_max_items > 0 && zone_alloc_limit(zone, 1, flags) == 0) {
4034                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
4035                 return (NULL);
4036         }
4037
4038         /* Avoid allocs targeting empty domains. */
4039         if (domain != UMA_ANYDOMAIN && VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
4040                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
4041
4042         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, domain, flags) != 1)
4043                 goto fail_cnt;
4044
4045         /*
4046          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
4047          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
4048          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
4049          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
4050          */
4051         if (zone->uz_init != NULL) {
4052                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
4053                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI | SKIP_CNT);
4054                         goto fail_cnt;
4055                 }
4056         }
4057         item = item_ctor(zone, zone->uz_flags, zone->uz_size, udata, flags,
4058             item);
4059         if (item == NULL)
4060                 goto fail;
4061
4062         counter_u64_add(zone->uz_allocs, 1);
4063         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_item item %p from %s(%p)", item,
4064             zone->uz_name, zone);
4065
4066         return (item);
4067
4068 fail_cnt:
4069         counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
4070 fail:
4071         if (zone->uz_max_items > 0)
4072                 zone_free_limit(zone, 1);
4073         CTR2(KTR_UMA, "zone_alloc_item failed from %s(%p)",
4074             zone->uz_name, zone);
4075
4076         return (NULL);
4077 }
4078
4079 /* See uma.h */
4080 void
4081 uma_zfree_smr(uma_zone_t zone, void *item)
4082 {
4083         uma_cache_t cache;
4084         uma_cache_bucket_t bucket;
4085         int itemdomain, uz_flags;
4086
4087 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
4088         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0,
4089             ("uma_zfree_smr: called with non-SMR zone."));
4090         KASSERT(item != NULL, ("uma_zfree_smr: Called with NULL pointer."));
4091         SMR_ASSERT_NOT_ENTERED(zone->uz_smr);
4092         if (uma_zfree_debug(zone, item, NULL) == EJUSTRETURN)
4093                 return;
4094 #endif
4095         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4096         uz_flags = cache_uz_flags(cache);
4097         itemdomain = 0;
4098 #ifdef NUMA
4099         if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0)
4100                 itemdomain = item_domain(item);
4101 #endif
4102         critical_enter();
4103         do {
4104                 cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4105                 /* SMR Zones must free to the free bucket. */
4106                 bucket = &cache->uc_freebucket;
4107 #ifdef NUMA
4108                 if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 &&
4109                     PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4110                         bucket = &cache->uc_crossbucket;
4111                 }
4112 #endif
4113                 if (__predict_true(bucket->ucb_cnt < bucket->ucb_entries)) {
4114                         cache_bucket_push(cache, bucket, item);
4115                         critical_exit();
4116                         return;
4117                 }
4118         } while (cache_free(zone, cache, NULL, item, itemdomain));
4119         critical_exit();
4120
4121         /*
4122          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
4123          */
4124         zone_free_item(zone, item, NULL, SKIP_NONE);
4125 }
4126
4127 /* See uma.h */
4128 void
4129 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
4130 {
4131         uma_cache_t cache;
4132         uma_cache_bucket_t bucket;
4133         int itemdomain, uz_flags;
4134
4135         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
4136         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), RANDOM_UMA);
4137
4138         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg zone %s(%p)", zone->uz_name, zone);
4139
4140 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
4141         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
4142             ("uma_zfree_arg: called with SMR zone."));
4143         if (uma_zfree_debug(zone, item, udata) == EJUSTRETURN)
4144                 return;
4145 #endif
4146         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
4147         if (item == NULL)
4148                 return;
4149
4150         /*
4151          * We are accessing the per-cpu cache without a critical section to
4152          * fetch size and flags.  This is acceptable, if we are preempted we
4153          * will simply read another cpu's line.
4154          */
4155         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4156         uz_flags = cache_uz_flags(cache);
4157         if (UMA_ALWAYS_CTORDTOR ||
4158             __predict_false((uz_flags & UMA_ZFLAG_CTORDTOR) != 0))
4159                 item_dtor(zone, item, cache_uz_size(cache), udata, SKIP_NONE);
4160
4161         /*
4162          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
4163          * a little longer for the limits to be reset.
4164          */
4165         if (__predict_false(uz_flags & UMA_ZFLAG_LIMIT)) {
4166                 if (atomic_load_32(&zone->uz_sleepers) > 0)
4167                         goto zfree_item;
4168         }
4169
4170         /*
4171          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
4172          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
4173          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
4174          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
4175          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
4176          * preemption and migration.  We release the critical section in
4177          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
4178          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
4179          * detect and handle migration if it has occurred.
4180          */
4181         itemdomain = 0;
4182 #ifdef NUMA
4183         if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0)
4184                 itemdomain = item_domain(item);
4185 #endif
4186         critical_enter();
4187         do {
4188                 cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4189                 /*
4190                  * Try to free into the allocbucket first to give LIFO
4191                  * ordering for cache-hot datastructures.  Spill over
4192                  * into the freebucket if necessary.  Alloc will swap
4193                  * them if one runs dry.
4194                  */
4195                 bucket = &cache->uc_allocbucket;
4196 #ifdef NUMA
4197                 if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 &&
4198                     PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4199                         bucket = &cache->uc_crossbucket;
4200                 } else
4201 #endif
4202                 if (bucket->ucb_cnt == bucket->ucb_entries &&
4203                    cache->uc_freebucket.ucb_cnt <
4204                    cache->uc_freebucket.ucb_entries)
4205                         cache_bucket_swap(&cache->uc_freebucket,
4206                             &cache->uc_allocbucket);
4207                 if (__predict_true(bucket->ucb_cnt < bucket->ucb_entries)) {
4208                         cache_bucket_push(cache, bucket, item);
4209                         critical_exit();
4210                         return;
4211                 }
4212         } while (cache_free(zone, cache, udata, item, itemdomain));
4213         critical_exit();
4214
4215         /*
4216          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
4217          */
4218 zfree_item:
4219         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
4220 }
4221
4222 #ifdef NUMA
4223 /*
4224  * sort crossdomain free buckets to domain correct buckets and cache
4225  * them.
4226  */
4227 static void
4228 zone_free_cross(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
4229 {
4230         struct uma_bucketlist emptybuckets, fullbuckets;
4231         uma_zone_domain_t zdom;
4232         uma_bucket_t b;
4233         smr_seq_t seq;
4234         void *item;
4235         int domain;
4236
4237         CTR3(KTR_UMA,
4238             "uma_zfree: zone %s(%p) draining cross bucket %p",
4239             zone->uz_name, zone, bucket);
4240
4241         /*
4242          * It is possible for buckets to arrive here out of order so we fetch
4243          * the current smr seq rather than accepting the bucket's.
4244          */
4245         seq = SMR_SEQ_INVALID;
4246         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
4247                 seq = smr_advance(zone->uz_smr);
4248
4249         /*
4250          * To avoid having ndomain * ndomain buckets for sorting we have a
4251          * lock on the current crossfree bucket.  A full matrix with
4252          * per-domain locking could be used if necessary.
4253          */
4254         STAILQ_INIT(&emptybuckets);
4255         STAILQ_INIT(&fullbuckets);
4256         ZONE_CROSS_LOCK(zone);
4257         for (; bucket->ub_cnt > 0; bucket->ub_cnt--) {
4258                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt - 1];
4259                 domain = item_domain(item);
4260                 zdom = ZDOM_GET(zone, domain);
4261                 if (zdom->uzd_cross == NULL) {
4262                         if ((b = STAILQ_FIRST(&emptybuckets)) != NULL) {
4263                                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&emptybuckets, ub_link);
4264                                 zdom->uzd_cross = b;
4265                         } else {
4266                                 /*
4267                                  * Avoid allocating a bucket with the cross lock
4268                                  * held, since allocation can trigger a
4269                                  * cross-domain free and bucket zones may
4270                                  * allocate from each other.
4271                                  */
4272                                 ZONE_CROSS_UNLOCK(zone);
4273                                 b = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
4274                                 if (b == NULL)
4275                                         goto out;
4276                                 ZONE_CROSS_LOCK(zone);
4277                                 if (zdom->uzd_cross != NULL) {
4278                                         STAILQ_INSERT_HEAD(&emptybuckets, b,
4279                                             ub_link);
4280                                 } else {
4281                                         zdom->uzd_cross = b;
4282                                 }
4283                         }
4284                 }
4285                 b = zdom->uzd_cross;
4286                 b->ub_bucket[b->ub_cnt++] = item;
4287                 b->ub_seq = seq;
4288                 if (b->ub_cnt == b->ub_entries) {
4289                         STAILQ_INSERT_HEAD(&fullbuckets, b, ub_link);
4290                         if ((b = STAILQ_FIRST(&emptybuckets)) != NULL)
4291                                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&emptybuckets, ub_link);
4292                         zdom->uzd_cross = b;
4293                 }
4294         }
4295         ZONE_CROSS_UNLOCK(zone);
4296 out:
4297         if (bucket->ub_cnt == 0)
4298                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
4299         bucket_free(zone, bucket, udata);
4300
4301         while ((b = STAILQ_FIRST(&emptybuckets)) != NULL) {
4302                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&emptybuckets, ub_link);
4303                 bucket_free(zone, b, udata);
4304         }
4305         while ((b = STAILQ_FIRST(&fullbuckets)) != NULL) {
4306                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&fullbuckets, ub_link);
4307                 domain = item_domain(b->ub_bucket[0]);
4308                 zone_put_bucket(zone, domain, b, udata, true);
4309         }
4310 }
4311 #endif
4312
4313 static void
4314 zone_free_bucket(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata,
4315     int itemdomain, bool ws)
4316 {
4317
4318 #ifdef NUMA
4319         /*
4320          * Buckets coming from the wrong domain will be entirely for the
4321          * only other domain on two domain systems.  In this case we can
4322          * simply cache them.  Otherwise we need to sort them back to
4323          * correct domains.
4324          */
4325         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 &&
4326             vm_ndomains > 2 && PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4327                 zone_free_cross(zone, bucket, udata);
4328                 return;
4329         }
4330 #endif
4331
4332         /*
4333          * Attempt to save the bucket in the zone's domain bucket cache.
4334          */
4335         CTR3(KTR_UMA,
4336             "uma_zfree: zone %s(%p) putting bucket %p on free list",
4337             zone->uz_name, zone, bucket);
4338         /* ub_cnt is pointing to the last free item */
4339         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0)
4340                 itemdomain = zone_domain_lowest(zone, itemdomain);
4341         zone_put_bucket(zone, itemdomain, bucket, udata, ws);
4342 }
4343
4344 /*
4345  * Populate a free or cross bucket for the current cpu cache.  Free any
4346  * existing full bucket either to the zone cache or back to the slab layer.
4347  *
4348  * Enters and returns in a critical section.  false return indicates that
4349  * we can not satisfy this free in the cache layer.  true indicates that
4350  * the caller should retry.
4351  */
4352 static __noinline bool
4353 cache_free(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, void *udata, void *item,
4354     int itemdomain)
4355 {
4356         uma_cache_bucket_t cbucket;
4357         uma_bucket_t newbucket, bucket;
4358
4359         CRITICAL_ASSERT(curthread);
4360
4361         if (zone->uz_bucket_size == 0)
4362                 return false;
4363
4364         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4365         newbucket = NULL;
4366
4367         /*
4368          * FIRSTTOUCH domains need to free to the correct zdom.  When
4369          * enabled this is the zdom of the item.   The bucket is the
4370          * cross bucket if the current domain and itemdomain do not match.
4371          */
4372         cbucket = &cache->uc_freebucket;
4373 #ifdef NUMA
4374         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0) {
4375                 if (PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4376                         cbucket = &cache->uc_crossbucket;
4377                         if (cbucket->ucb_cnt != 0)
4378                                 counter_u64_add(zone->uz_xdomain,
4379                                     cbucket->ucb_cnt);
4380                 }
4381         }
4382 #endif
4383         bucket = cache_bucket_unload(cbucket);
4384         KASSERT(bucket == NULL || bucket->ub_cnt == bucket->ub_entries,
4385             ("cache_free: Entered with non-full free bucket."));
4386
4387         /* We are no longer associated with this CPU. */
4388         critical_exit();
4389
4390         /*
4391          * Don't let SMR zones operate without a free bucket.  Force
4392          * a synchronize and re-use this one.  We will only degrade
4393          * to a synchronize every bucket_size items rather than every
4394          * item if we fail to allocate a bucket.
4395          */
4396         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0) {
4397                 if (bucket != NULL)
4398                         bucket->ub_seq = smr_advance(zone->uz_smr);
4399                 newbucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
4400                 if (newbucket == NULL && bucket != NULL) {
4401                         bucket_drain(zone, bucket);
4402                         newbucket = bucket;
4403                         bucket = NULL;
4404                 }
4405         } else if (!bucketdisable)
4406                 newbucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
4407
4408         if (bucket != NULL)
4409                 zone_free_bucket(zone, bucket, udata, itemdomain, true);
4410
4411         critical_enter();
4412         if ((bucket = newbucket) == NULL)
4413                 return (false);
4414         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4415 #ifdef NUMA
4416         /*
4417          * Check to see if we should be populating the cross bucket.  If it
4418          * is already populated we will fall through and attempt to populate
4419          * the free bucket.
4420          */
4421         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0) {
4422                 if (PCPU_GET(domain) != itemdomain &&
4423                     cache->uc_crossbucket.ucb_bucket == NULL) {
4424                         cache_bucket_load_cross(cache, bucket);
4425                         return (true);
4426                 }
4427         }
4428 #endif
4429         /*
4430          * We may have lost the race to fill the bucket or switched CPUs.
4431          */
4432         if (cache->uc_freebucket.ucb_bucket != NULL) {
4433                 critical_exit();
4434                 bucket_free(zone, bucket, udata);
4435                 critical_enter();
4436         } else
4437                 cache_bucket_load_free(cache, bucket);
4438
4439         return (true);
4440 }
4441
4442 static void
4443 slab_free_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
4444 {
4445         uma_keg_t keg;
4446         uma_domain_t dom;
4447         int freei;
4448
4449         keg = zone->uz_keg;
4450         KEG_LOCK_ASSERT(keg, slab->us_domain);
4451
4452         /* Do we need to remove from any lists? */
4453         dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
4454         if (slab->us_freecount + 1 == keg->uk_ipers) {
4455                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
4456                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_free_slab, slab, us_link);
4457                 dom->ud_free_slabs++;
4458         } else if (slab->us_freecount == 0) {
4459                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
4460                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
4461         }
4462
4463         /* Slab management. */
4464         freei = slab_item_index(slab, keg, item);
4465         BIT_SET(keg->uk_ipers, freei, &slab->us_free);
4466         slab->us_freecount++;
4467
4468         /* Keg statistics. */
4469         dom->ud_free_items++;
4470 }
4471
4472 static void
4473 zone_release(void *arg, void **bucket, int cnt)
4474 {
4475         struct mtx *lock;
4476         uma_zone_t zone;
4477         uma_slab_t slab;
4478         uma_keg_t keg;
4479         uint8_t *mem;
4480         void *item;
4481         int i;
4482
4483         zone = arg;
4484         keg = zone->uz_keg;
4485         lock = NULL;
4486         if (__predict_false((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0))
4487                 lock = KEG_LOCK(keg, 0);
4488         for (i = 0; i < cnt; i++) {
4489                 item = bucket[i];
4490                 if (__predict_true((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_VTOSLAB) != 0)) {
4491                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
4492                 } else {
4493                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
4494                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0)
4495                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
4496                         else
4497                                 slab = (uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff);
4498                 }
4499                 if (lock != KEG_LOCKPTR(keg, slab->us_domain)) {
4500                         if (lock != NULL)
4501                                 mtx_unlock(lock);
4502                         lock = KEG_LOCK(keg, slab->us_domain);
4503                 }
4504                 slab_free_item(zone, slab, item);
4505         }
4506         if (lock != NULL)
4507                 mtx_unlock(lock);
4508 }
4509
4510 /*
4511  * Frees a single item to any zone.
4512  *
4513  * Arguments:
4514  *      zone   The zone to free to
4515  *      item   The item we're freeing
4516  *      udata  User supplied data for the dtor
4517  *      skip   Skip dtors and finis
4518  */
4519 static __noinline void
4520 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
4521 {
4522
4523         /*
4524          * If a free is sent directly to an SMR zone we have to
4525          * synchronize immediately because the item can instantly
4526          * be reallocated. This should only happen in degenerate
4527          * cases when no memory is available for per-cpu caches.
4528          */
4529         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0 && skip == SKIP_NONE)
4530                 smr_synchronize(zone->uz_smr);
4531
4532         item_dtor(zone, item, zone->uz_size, udata, skip);
4533
4534         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
4535                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
4536
4537         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
4538
4539         if (skip & SKIP_CNT)
4540                 return;
4541
4542         counter_u64_add(zone->uz_frees, 1);
4543
4544         if (zone->uz_max_items > 0)
4545                 zone_free_limit(zone, 1);
4546 }
4547
4548 /* See uma.h */
4549 int
4550 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
4551 {
4552
4553         /*
4554          * If the limit is small, we may need to constrain the maximum per-CPU
4555          * cache size, or disable caching entirely.
4556          */
4557         uma_zone_set_maxcache(zone, nitems);
4558
4559         /*
4560          * XXX This can misbehave if the zone has any allocations with
4561          * no limit and a limit is imposed.  There is currently no
4562          * way to clear a limit.
4563          */
4564         ZONE_LOCK(zone);
4565         zone->uz_max_items = nitems;
4566         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_LIMIT;
4567         zone_update_caches(zone);
4568         /* We may need to wake waiters. */
4569         wakeup(&zone->uz_max_items);
4570         ZONE_UNLOCK(zone);
4571
4572         return (nitems);
4573 }
4574
4575 /* See uma.h */
4576 void
4577 uma_zone_set_maxcache(uma_zone_t zone, int nitems)
4578 {
4579         int bpcpu, bpdom, bsize, nb;
4580
4581         ZONE_LOCK(zone);
4582
4583         /*
4584          * Compute a lower bound on the number of items that may be cached in
4585          * the zone.  Each CPU gets at least two buckets, and for cross-domain
4586          * frees we use an additional bucket per CPU and per domain.  Select the
4587          * largest bucket size that does not exceed half of the requested limit,
4588          * with the left over space given to the full bucket cache.
4589          */
4590         bpdom = 0;
4591         bpcpu = 2;
4592 #ifdef NUMA
4593         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 && vm_ndomains > 1) {
4594                 bpcpu++;
4595                 bpdom++;
4596         }
4597 #endif
4598         nb = bpcpu * mp_ncpus + bpdom * vm_ndomains;
4599         bsize = nitems / nb / 2;
4600         if (bsize > BUCKET_MAX)
4601                 bsize = BUCKET_MAX;
4602         else if (bsize == 0 && nitems / nb > 0)
4603                 bsize = 1;
4604         zone->uz_bucket_size_max = zone->uz_bucket_size = bsize;
4605         if (zone->uz_bucket_size_min > zone->uz_bucket_size_max)
4606                 zone->uz_bucket_size_min = zone->uz_bucket_size_max;
4607         zone->uz_bucket_max = nitems - nb * bsize;
4608         ZONE_UNLOCK(zone);
4609 }
4610
4611 /* See uma.h */
4612 int
4613 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
4614 {
4615         int nitems;
4616
4617         nitems = atomic_load_64(&zone->uz_max_items);
4618
4619         return (nitems);
4620 }
4621
4622 /* See uma.h */
4623 void
4624 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
4625 {
4626
4627         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4628         zone->uz_warning = warning;
4629 }
4630
4631 /* See uma.h */
4632 void
4633 uma_zone_set_maxaction(uma_zone_t zone, uma_maxaction_t maxaction)
4634 {
4635
4636         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4637         TASK_INIT(&zone->uz_maxaction, 0, (task_fn_t *)maxaction, zone);
4638 }
4639
4640 /* See uma.h */
4641 int
4642 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
4643 {
4644         int64_t nitems;
4645         u_int i;
4646
4647         nitems = 0;
4648         if (zone->uz_allocs != EARLY_COUNTER && zone->uz_frees != EARLY_COUNTER)
4649                 nitems = counter_u64_fetch(zone->uz_allocs) -
4650                     counter_u64_fetch(zone->uz_frees);
4651         CPU_FOREACH(i)
4652                 nitems += atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_allocs) -
4653                     atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_frees);
4654
4655         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
4656 }
4657
4658 static uint64_t
4659 uma_zone_get_allocs(uma_zone_t zone)
4660 {
4661         uint64_t nitems;
4662         u_int i;
4663
4664         nitems = 0;
4665         if (zone->uz_allocs != EARLY_COUNTER)
4666                 nitems = counter_u64_fetch(zone->uz_allocs);
4667         CPU_FOREACH(i)
4668                 nitems += atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_allocs);
4669
4670         return (nitems);
4671 }
4672
4673 static uint64_t
4674 uma_zone_get_frees(uma_zone_t zone)
4675 {
4676         uint64_t nitems;
4677         u_int i;
4678
4679         nitems = 0;
4680         if (zone->uz_frees != EARLY_COUNTER)
4681                 nitems = counter_u64_fetch(zone->uz_frees);
4682         CPU_FOREACH(i)
4683                 nitems += atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_frees);
4684
4685         return (nitems);
4686 }
4687
4688 #ifdef INVARIANTS
4689 /* Used only for KEG_ASSERT_COLD(). */
4690 static uint64_t
4691 uma_keg_get_allocs(uma_keg_t keg)
4692 {
4693         uma_zone_t z;
4694         uint64_t nitems;
4695
4696         nitems = 0;
4697         LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link)
4698                 nitems += uma_zone_get_allocs(z);
4699
4700         return (nitems);
4701 }
4702 #endif
4703
4704 /* See uma.h */
4705 void
4706 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
4707 {
4708         uma_keg_t keg;
4709
4710         KEG_GET(zone, keg);
4711         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4712         keg->uk_init = uminit;
4713 }
4714
4715 /* See uma.h */
4716 void
4717 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
4718 {
4719         uma_keg_t keg;
4720
4721         KEG_GET(zone, keg);
4722         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4723         keg->uk_fini = fini;
4724 }
4725
4726 /* See uma.h */
4727 void
4728 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
4729 {
4730
4731         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4732         zone->uz_init = zinit;
4733 }
4734
4735 /* See uma.h */
4736 void
4737 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
4738 {
4739
4740         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4741         zone->uz_fini = zfini;
4742 }
4743
4744 /* See uma.h */
4745 void
4746 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
4747 {
4748         uma_keg_t keg;
4749
4750         KEG_GET(zone, keg);
4751         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4752         keg->uk_freef = freef;
4753 }
4754
4755 /* See uma.h */
4756 void
4757 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
4758 {
4759         uma_keg_t keg;
4760
4761         KEG_GET(zone, keg);
4762         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4763         keg->uk_allocf = allocf;
4764 }
4765
4766 /* See uma.h */
4767 void
4768 uma_zone_set_smr(uma_zone_t zone, smr_t smr)
4769 {
4770
4771         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4772
4773         KASSERT(smr != NULL, ("Got NULL smr"));
4774         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
4775             ("zone %p (%s) already uses SMR", zone, zone->uz_name));
4776         zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SMR;
4777         zone->uz_smr = smr;
4778         zone_update_caches(zone);
4779 }
4780
4781 smr_t
4782 uma_zone_get_smr(uma_zone_t zone)
4783 {
4784
4785         return (zone->uz_smr);
4786 }
4787
4788 /* See uma.h */
4789 void
4790 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
4791 {
4792         uma_keg_t keg;
4793
4794         KEG_GET(zone, keg);
4795         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4796         keg->uk_reserve = items;
4797 }
4798
4799 /* See uma.h */
4800 int
4801 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
4802 {
4803         uma_keg_t keg;
4804         vm_offset_t kva;
4805         u_int pages;
4806
4807         KEG_GET(zone, keg);
4808         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4809         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4810
4811         pages = howmany(count, keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
4812
4813 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
4814         if (keg->uk_ppera > 1) {
4815 #else
4816         if (1) {
4817 #endif
4818                 kva = kva_alloc((vm_size_t)pages * PAGE_SIZE);
4819                 if (kva == 0)
4820                         return (0);
4821         } else
4822                 kva = 0;
4823
4824         MPASS(keg->uk_kva == 0);
4825         keg->uk_kva = kva;
4826         keg->uk_offset = 0;
4827         zone->uz_max_items = pages * keg->uk_ipers;
4828 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
4829         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
4830 #else
4831         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
4832 #endif
4833         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_LIMIT | UMA_ZONE_NOFREE;
4834         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_LIMIT | UMA_ZONE_NOFREE;
4835         zone_update_caches(zone);
4836
4837         return (1);
4838 }
4839
4840 /* See uma.h */
4841 void
4842 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
4843 {
4844         struct vm_domainset_iter di;
4845         uma_domain_t dom;
4846         uma_slab_t slab;
4847         uma_keg_t keg;
4848         int aflags, domain, slabs;
4849
4850         KEG_GET(zone, keg);
4851         slabs = howmany(items, keg->uk_ipers);
4852         while (slabs-- > 0) {
4853                 aflags = M_NOWAIT;
4854                 vm_domainset_iter_policy_ref_init(&di, &keg->uk_dr, &domain,
4855                     &aflags);
4856                 for (;;) {
4857                         slab = keg_alloc_slab(keg, zone, domain, M_WAITOK,
4858                             aflags);
4859                         if (slab != NULL) {
4860                                 dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
4861                                 /*
4862                                  * keg_alloc_slab() always returns a slab on the
4863                                  * partial list.
4864                                  */
4865                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
4866                                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_free_slab, slab,
4867                                     us_link);
4868                                 dom->ud_free_slabs++;
4869                                 KEG_UNLOCK(keg, slab->us_domain);
4870                                 break;
4871                         }
4872                         if (vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) != 0)
4873                                 vm_wait_doms(&keg->uk_dr.dr_policy->ds_mask, 0);
4874                 }
4875         }
4876 }
4877
4878 /*
4879  * Returns a snapshot of memory consumption in bytes.
4880  */
4881 size_t
4882 uma_zone_memory(uma_zone_t zone)
4883 {
4884         size_t sz;
4885         int i;
4886
4887         sz = 0;
4888         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) {
4889                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
4890                         sz += ZDOM_GET(zone, i)->uzd_nitems;
4891                 return (sz * zone->uz_size);
4892         }
4893         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
4894                 sz += zone->uz_keg->uk_domain[i].ud_pages;
4895
4896         return (sz * PAGE_SIZE);
4897 }
4898
4899 /* See uma.h */
4900 void
4901 uma_reclaim(int req)
4902 {
4903
4904         CTR0(KTR_UMA, "UMA: vm asked us to release pages!");
4905         sx_xlock(&uma_reclaim_lock);
4906         bucket_enable();
4907
4908         switch (req) {
4909         case UMA_RECLAIM_TRIM:
4910                 zone_foreach(zone_trim, NULL);
4911                 break;
4912         case UMA_RECLAIM_DRAIN:
4913         case UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU:
4914                 zone_foreach(zone_drain, NULL);
4915                 if (req == UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU) {
4916                         pcpu_cache_drain_safe(NULL);
4917                         zone_foreach(zone_drain, NULL);
4918                 }
4919                 break;
4920         default:
4921                 panic("unhandled reclamation request %d", req);
4922         }
4923
4924         /*
4925          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
4926          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
4927          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
4928          */
4929         zone_drain(slabzones[0], NULL);
4930         zone_drain(slabzones[1], NULL);
4931         bucket_zone_drain();
4932         sx_xunlock(&uma_reclaim_lock);
4933 }
4934
4935 static volatile int uma_reclaim_needed;
4936
4937 void
4938 uma_reclaim_wakeup(void)
4939 {
4940
4941         if (atomic_fetchadd_int(&uma_reclaim_needed, 1) == 0)
4942                 wakeup(uma_reclaim);
4943 }
4944
4945 void
4946 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
4947 {
4948
4949         for (;;) {
4950                 sx_xlock(&uma_reclaim_lock);
4951                 while (atomic_load_int(&uma_reclaim_needed) == 0)
4952                         sx_sleep(uma_reclaim, &uma_reclaim_lock, PVM, "umarcl",
4953                             hz);
4954                 sx_xunlock(&uma_reclaim_lock);
4955                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, VM_LOW_KMEM);
4956                 uma_reclaim(UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU);
4957                 atomic_store_int(&uma_reclaim_needed, 0);
4958                 /* Don't fire more than once per-second. */
4959                 pause("umarclslp", hz);
4960         }
4961 }
4962
4963 /* See uma.h */
4964 void
4965 uma_zone_reclaim(uma_zone_t zone, int req)
4966 {
4967
4968         switch (req) {
4969         case UMA_RECLAIM_TRIM:
4970                 zone_trim(zone, NULL);
4971                 break;
4972         case UMA_RECLAIM_DRAIN:
4973                 zone_drain(zone, NULL);
4974                 break;
4975         case UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU:
4976                 pcpu_cache_drain_safe(zone);
4977                 zone_drain(zone, NULL);
4978                 break;
4979         default:
4980                 panic("unhandled reclamation request %d", req);
4981         }
4982 }
4983
4984 /* See uma.h */
4985 int
4986 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
4987 {
4988
4989         return (atomic_load_32(&zone->uz_sleepers) > 0);
4990 }
4991
4992 unsigned long
4993 uma_limit(void)
4994 {
4995
4996         return (uma_kmem_limit);
4997 }
4998
4999 void
5000 uma_set_limit(unsigned long limit)
5001 {
5002
5003         uma_kmem_limit = limit;
5004 }
5005
5006 unsigned long
5007 uma_size(void)
5008 {
5009
5010         return (atomic_load_long(&uma_kmem_total));
5011 }
5012
5013 long
5014 uma_avail(void)
5015 {
5016
5017         return (uma_kmem_limit - uma_size());
5018 }
5019
5020 #ifdef DDB
5021 /*
5022  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
5023  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
5024  *
5025  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
5026  * per-CPU cache statistic.
5027  *
5028  */
5029 static void
5030 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, long *cachefreep, uint64_t *allocsp,
5031     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp, uint64_t *xdomainp)
5032 {
5033         uma_cache_t cache;
5034         uint64_t allocs, frees, sleeps, xdomain;
5035         int cachefree, cpu;
5036
5037         allocs = frees = sleeps = xdomain = 0;
5038         cachefree = 0;
5039         CPU_FOREACH(cpu) {
5040                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
5041                 cachefree += cache->uc_allocbucket.ucb_cnt;
5042                 cachefree += cache->uc_freebucket.ucb_cnt;
5043                 xdomain += cache->uc_crossbucket.ucb_cnt;
5044                 cachefree += cache->uc_crossbucket.ucb_cnt;
5045                 allocs += cache->uc_allocs;
5046                 frees += cache->uc_frees;
5047         }
5048         allocs += counter_u64_fetch(z->uz_allocs);
5049         frees += counter_u64_fetch(z->uz_frees);
5050         xdomain += counter_u64_fetch(z->uz_xdomain);
5051         sleeps += z->uz_sleeps;
5052         if (cachefreep != NULL)
5053                 *cachefreep = cachefree;
5054         if (allocsp != NULL)
5055                 *allocsp = allocs;
5056         if (freesp != NULL)
5057                 *freesp = frees;
5058         if (sleepsp != NULL)
5059                 *sleepsp = sleeps;
5060         if (xdomainp != NULL)
5061                 *xdomainp = xdomain;
5062 }
5063 #endif /* DDB */
5064
5065 static int
5066 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5067 {
5068         uma_keg_t kz;
5069         uma_zone_t z;
5070         int count;
5071
5072         count = 0;
5073         rw_rlock(&uma_rwlock);
5074         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5075                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
5076                         count++;
5077         }
5078         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link)
5079                 count++;
5080
5081         rw_runlock(&uma_rwlock);
5082         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
5083 }
5084
5085 static void
5086 uma_vm_zone_stats(struct uma_type_header *uth, uma_zone_t z, struct sbuf *sbuf,
5087     struct uma_percpu_stat *ups, bool internal)
5088 {
5089         uma_zone_domain_t zdom;
5090         uma_cache_t cache;
5091         int i;
5092
5093         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
5094                 zdom = ZDOM_GET(z, i);
5095                 uth->uth_zone_free += zdom->uzd_nitems;
5096         }
5097         uth->uth_allocs = counter_u64_fetch(z->uz_allocs);
5098         uth->uth_frees = counter_u64_fetch(z->uz_frees);
5099         uth->uth_fails = counter_u64_fetch(z->uz_fails);
5100         uth->uth_xdomain = counter_u64_fetch(z->uz_xdomain);
5101         uth->uth_sleeps = z->uz_sleeps;
5102
5103         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++) {
5104                 bzero(&ups[i], sizeof(*ups));
5105                 if (internal || CPU_ABSENT(i))
5106                         continue;
5107                 cache = &z->uz_cpu[i];
5108                 ups[i].ups_cache_free += cache->uc_allocbucket.ucb_cnt;
5109                 ups[i].ups_cache_free += cache->uc_freebucket.ucb_cnt;
5110                 ups[i].ups_cache_free += cache->uc_crossbucket.ucb_cnt;
5111                 ups[i].ups_allocs = cache->uc_allocs;
5112                 ups[i].ups_frees = cache->uc_frees;
5113         }
5114 }
5115
5116 static int
5117 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5118 {
5119         struct uma_stream_header ush;
5120         struct uma_type_header uth;
5121         struct uma_percpu_stat *ups;
5122         struct sbuf sbuf;
5123         uma_keg_t kz;
5124         uma_zone_t z;
5125         uint64_t items;
5126         uint32_t kfree, pages;
5127         int count, error, i;
5128
5129         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
5130         if (error != 0)
5131                 return (error);
5132         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
5133         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
5134         ups = malloc((mp_maxid + 1) * sizeof(*ups), M_TEMP, M_WAITOK);
5135
5136         count = 0;
5137         rw_rlock(&uma_rwlock);
5138         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5139                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
5140                         count++;
5141         }
5142
5143         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link)
5144                 count++;
5145
5146         /*
5147          * Insert stream header.
5148          */
5149         bzero(&ush, sizeof(ush));
5150         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
5151         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
5152         ush.ush_count = count;
5153         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
5154
5155         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5156                 kfree = pages = 0;
5157                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
5158                         kfree += kz->uk_domain[i].ud_free_items;
5159                         pages += kz->uk_domain[i].ud_pages;
5160                 }
5161                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
5162                         bzero(&uth, sizeof(uth));
5163                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
5164                         uth.uth_align = kz->uk_align;
5165                         uth.uth_size = kz->uk_size;
5166                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
5167                         if (z->uz_max_items > 0) {
5168                                 items = UZ_ITEMS_COUNT(z->uz_items);
5169                                 uth.uth_pages = (items / kz->uk_ipers) *
5170                                         kz->uk_ppera;
5171                         } else
5172                                 uth.uth_pages = pages;
5173                         uth.uth_maxpages = (z->uz_max_items / kz->uk_ipers) *
5174                             kz->uk_ppera;
5175                         uth.uth_limit = z->uz_max_items;
5176                         uth.uth_keg_free = kfree;
5177
5178                         /*
5179                          * A zone is secondary is it is not the first entry
5180                          * on the keg's zone list.
5181                          */
5182                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
5183                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
5184                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
5185                         uma_vm_zone_stats(&uth, z, &sbuf, ups,
5186                             kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL);
5187                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
5188                         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++)
5189                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups[i], sizeof(ups[i]));
5190                 }
5191         }
5192         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
5193                 bzero(&uth, sizeof(uth));
5194                 strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
5195                 uth.uth_size = z->uz_size;
5196                 uma_vm_zone_stats(&uth, z, &sbuf, ups, false);
5197                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
5198                 for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++)
5199                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups[i], sizeof(ups[i]));
5200         }
5201
5202         rw_runlock(&uma_rwlock);
5203         error = sbuf_finish(&sbuf);
5204         sbuf_delete(&sbuf);
5205         free(ups, M_TEMP);
5206         return (error);
5207 }
5208
5209 int
5210 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5211 {
5212         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
5213         int error, max;
5214
5215         max = uma_zone_get_max(zone);
5216         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
5217         if (error || !req->newptr)
5218                 return (error);
5219
5220         uma_zone_set_max(zone, max);
5221
5222         return (0);
5223 }
5224
5225 int
5226 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5227 {
5228         uma_zone_t zone;
5229         int cur;
5230
5231         /*
5232          * Some callers want to add sysctls for global zones that
5233          * may not yet exist so they pass a pointer to a pointer.
5234          */
5235         if (arg2 == 0)
5236                 zone = *(uma_zone_t *)arg1;
5237         else
5238                 zone = arg1;
5239         cur = uma_zone_get_cur(zone);
5240         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
5241 }
5242
5243 static int
5244 sysctl_handle_uma_zone_allocs(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5245 {
5246         uma_zone_t zone = arg1;
5247         uint64_t cur;
5248
5249         cur = uma_zone_get_allocs(zone);
5250         return (sysctl_handle_64(oidp, &cur, 0, req));
5251 }
5252
5253 static int
5254 sysctl_handle_uma_zone_frees(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5255 {
5256         uma_zone_t zone = arg1;
5257         uint64_t cur;
5258
5259         cur = uma_zone_get_frees(zone);
5260         return (sysctl_handle_64(oidp, &cur, 0, req));
5261 }
5262
5263 static int
5264 sysctl_handle_uma_zone_flags(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5265 {
5266         struct sbuf sbuf;
5267         uma_zone_t zone = arg1;
5268         int error;
5269
5270         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 0, req);
5271         if (zone->uz_flags != 0)
5272                 sbuf_printf(&sbuf, "0x%b", zone->uz_flags, PRINT_UMA_ZFLAGS);
5273         else
5274                 sbuf_printf(&sbuf, "0");
5275         error = sbuf_finish(&sbuf);
5276         sbuf_delete(&sbuf);
5277
5278         return (error);
5279 }
5280
5281 static int
5282 sysctl_handle_uma_slab_efficiency(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5283 {
5284         uma_keg_t keg = arg1;
5285         int avail, effpct, total;
5286
5287         total = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
5288         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) != 0)
5289                 total += slabzone(keg->uk_ipers)->uz_keg->uk_rsize;
5290         /*
5291          * We consider the client's requested size and alignment here, not the
5292          * real size determination uk_rsize, because we also adjust the real
5293          * size for internal implementation reasons (max bitset size).
5294          */
5295         avail = keg->uk_ipers * roundup2(keg->uk_size, keg->uk_align + 1);
5296         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) != 0)
5297                 avail *= mp_maxid + 1;
5298         effpct = 100 * avail / total;
5299         return (sysctl_handle_int(oidp, &effpct, 0, req));
5300 }
5301
5302 static int
5303 sysctl_handle_uma_zone_items(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5304 {
5305         uma_zone_t zone = arg1;
5306         uint64_t cur;
5307
5308         cur = UZ_ITEMS_COUNT(atomic_load_64(&zone->uz_items));
5309         return (sysctl_handle_64(oidp, &cur, 0, req));
5310 }
5311
5312 #ifdef INVARIANTS
5313 static uma_slab_t
5314 uma_dbg_getslab(uma_zone_t zone, void *item)
5315 {
5316         uma_slab_t slab;
5317         uma_keg_t keg;
5318         uint8_t *mem;
5319
5320         /*
5321          * It is safe to return the slab here even though the
5322          * zone is unlocked because the item's allocation state
5323          * essentially holds a reference.
5324          */
5325         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
5326         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0)
5327                 return (NULL);
5328         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_VTOSLAB)
5329                 return (vtoslab((vm_offset_t)mem));
5330         keg = zone->uz_keg;
5331         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) == 0)
5332                 return ((uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff));
5333         KEG_LOCK(keg, 0);
5334         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
5335         KEG_UNLOCK(keg, 0);
5336
5337         return (slab);
5338 }
5339
5340 static bool
5341 uma_dbg_zskip(uma_zone_t zone, void *mem)
5342 {
5343
5344         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0)
5345                 return (true);
5346
5347         return (uma_dbg_kskip(zone->uz_keg, mem));
5348 }
5349
5350 static bool
5351 uma_dbg_kskip(uma_keg_t keg, void *mem)
5352 {
5353         uintptr_t idx;
5354
5355         if (dbg_divisor == 0)
5356                 return (true);
5357
5358         if (dbg_divisor == 1)
5359                 return (false);
5360
5361         idx = (uintptr_t)mem >> PAGE_SHIFT;
5362         if (keg->uk_ipers > 1) {
5363                 idx *= keg->uk_ipers;
5364                 idx += ((uintptr_t)mem & PAGE_MASK) / keg->uk_rsize;
5365         }
5366
5367         if ((idx / dbg_divisor) * dbg_divisor != idx) {
5368                 counter_u64_add(uma_skip_cnt, 1);
5369                 return (true);
5370         }
5371         counter_u64_add(uma_dbg_cnt, 1);
5372
5373         return (false);
5374 }
5375
5376 /*
5377  * Set up the slab's freei data such that uma_dbg_free can function.
5378  *
5379  */
5380 static void
5381 uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
5382 {
5383         uma_keg_t keg;
5384         int freei;
5385
5386         if (slab == NULL) {
5387                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
5388                 if (slab == NULL)
5389                         panic("uma: item %p did not belong to zone %s",
5390                             item, zone->uz_name);
5391         }
5392         keg = zone->uz_keg;
5393         freei = slab_item_index(slab, keg, item);
5394
5395         if (BIT_ISSET(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg)))
5396                 panic("Duplicate alloc of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5397                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5398         BIT_SET_ATOMIC(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg));
5399 }
5400
5401 /*
5402  * Verifies freed addresses.  Checks for alignment, valid slab membership
5403  * and duplicate frees.
5404  *
5405  */
5406 static void
5407 uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
5408 {
5409         uma_keg_t keg;
5410         int freei;
5411
5412         if (slab == NULL) {
5413                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
5414                 if (slab == NULL)
5415                         panic("uma: Freed item %p did not belong to zone %s",
5416                             item, zone->uz_name);
5417         }
5418         keg = zone->uz_keg;
5419         freei = slab_item_index(slab, keg, item);
5420
5421         if (freei >= keg->uk_ipers)
5422                 panic("Invalid free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5423                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5424
5425         if (slab_item(slab, keg, freei) != item)
5426                 panic("Unaligned free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5427                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5428
5429         if (!BIT_ISSET(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg)))
5430                 panic("Duplicate free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5431                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5432
5433         BIT_CLR_ATOMIC(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg));
5434 }
5435 #endif /* INVARIANTS */
5436
5437 #ifdef DDB
5438 static int64_t
5439 get_uma_stats(uma_keg_t kz, uma_zone_t z, uint64_t *allocs, uint64_t *used,
5440     uint64_t *sleeps, long *cachefree, uint64_t *xdomain)
5441 {
5442         uint64_t frees;
5443         int i;
5444
5445         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
5446                 *allocs = counter_u64_fetch(z->uz_allocs);
5447                 frees = counter_u64_fetch(z->uz_frees);
5448                 *sleeps = z->uz_sleeps;
5449                 *cachefree = 0;
5450                 *xdomain = 0;
5451         } else
5452                 uma_zone_sumstat(z, cachefree, allocs, &frees, sleeps,
5453                     xdomain);
5454         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
5455                 *cachefree += ZDOM_GET(z, i)->uzd_nitems;
5456                 if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
5457                     (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
5458                         *cachefree += kz->uk_domain[i].ud_free_items;
5459         }
5460         *used = *allocs - frees;
5461         return (((int64_t)*used + *cachefree) * kz->uk_size);
5462 }
5463
5464 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
5465 {
5466         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
5467         uma_keg_t kz;
5468         uma_zone_t z;
5469         uint64_t allocs, used, sleeps, xdomain;
5470         long cachefree;
5471         /* variables for sorting */
5472         uma_keg_t cur_keg;
5473         uma_zone_t cur_zone, last_zone;
5474         int64_t cur_size, last_size, size;
5475         int ties;
5476
5477         /* /i option produces machine-parseable CSV output */
5478         if (modif[0] == 'i') {
5479                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s\n";
5480                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jd,%ld,%ju,%ju,%u,%jd,%ju\n";
5481         } else {
5482                 fmt_hdr = "%18s %6s %7s %7s %11s %7s %7s %10s %8s\n";
5483                 fmt_entry = "%18s %6ju %7jd %7ld %11ju %7ju %7u %10jd %8ju\n";
5484         }
5485
5486         db_printf(fmt_hdr, "Zone", "Size", "Used", "Free", "Requests",
5487             "Sleeps", "Bucket", "Total Mem", "XFree");
5488
5489         /* Sort the zones with largest size first. */
5490         last_zone = NULL;
5491         last_size = INT64_MAX;
5492         for (;;) {
5493                 cur_zone = NULL;
5494                 cur_size = -1;
5495                 ties = 0;
5496                 LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5497                         LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
5498                                 /*
5499                                  * In the case of size ties, print out zones
5500                                  * in the order they are encountered.  That is,
5501                                  * when we encounter the most recently output
5502                                  * zone, we have already printed all preceding
5503                                  * ties, and we must print all following ties.
5504                                  */
5505                                 if (z == last_zone) {
5506                                         ties = 1;
5507                                         continue;
5508                                 }
5509                                 size = get_uma_stats(kz, z, &allocs, &used,
5510                                     &sleeps, &cachefree, &xdomain);
5511                                 if (size > cur_size && size < last_size + ties)
5512                                 {
5513                                         cur_size = size;
5514                                         cur_zone = z;
5515                                         cur_keg = kz;
5516                                 }
5517                         }
5518                 }
5519                 if (cur_zone == NULL)
5520                         break;
5521
5522                 size = get_uma_stats(cur_keg, cur_zone, &allocs, &used,
5523                     &sleeps, &cachefree, &xdomain);
5524                 db_printf(fmt_entry, cur_zone->uz_name,
5525                     (uintmax_t)cur_keg->uk_size, (intmax_t)used, cachefree,
5526                     (uintmax_t)allocs, (uintmax_t)sleeps,
5527                     (unsigned)cur_zone->uz_bucket_size, (intmax_t)size,
5528                     xdomain);
5529
5530                 if (db_pager_quit)
5531                         return;
5532                 last_zone = cur_zone;
5533                 last_size = cur_size;
5534         }
5535 }
5536
5537 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
5538 {
5539         uma_zone_t z;
5540         uint64_t allocs, frees;
5541         long cachefree;
5542         int i;
5543
5544         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
5545             "Requests", "Bucket");
5546         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
5547                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL, NULL);
5548                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
5549                         cachefree += ZDOM_GET(z, i)->uzd_nitems;
5550                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8ld %12ju %8u\n",
5551                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
5552                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
5553                     (uintmax_t)allocs, z->uz_bucket_size);
5554                 if (db_pager_quit)
5555                         return;
5556         }
5557 }
5558 #endif  /* DDB */