]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/vm/uma_core.c
MFC r309748 (by glebius):
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62
63 #include <sys/param.h>
64 #include <sys/systm.h>
65 #include <sys/kernel.h>
66 #include <sys/types.h>
67 #include <sys/queue.h>
68 #include <sys/malloc.h>
69 #include <sys/ktr.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/mutex.h>
73 #include <sys/proc.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/smp.h>
76 #include <sys/vmmeter.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/vm_object.h>
80 #include <vm/vm_page.h>
81 #include <vm/vm_param.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_kern.h>
84 #include <vm/vm_extern.h>
85 #include <vm/uma.h>
86 #include <vm/uma_int.h>
87 #include <vm/uma_dbg.h>
88
89 #include <machine/vmparam.h>
90
91 #include <ddb/ddb.h>
92
93 /*
94  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
95  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
96  * bss section to bootstrap us.
97  */
98 static struct uma_keg masterkeg;
99 static struct uma_zone masterzone_k;
100 static struct uma_zone masterzone_z;
101 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
102 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
103
104 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
105 static uma_zone_t slabzone;
106 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
107
108 /*
109  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
110  * prior to malloc coming up.
111  */
112 static uma_zone_t hashzone;
113
114 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
115 static int uma_align_cache = 64 - 1;
116
117 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
118
119 /*
120  * Are we allowed to allocate buckets?
121  */
122 static int bucketdisable = 1;
123
124 /* Linked list of all kegs in the system */
125 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
126
127 /* This mutex protects the keg list */
128 static struct mtx uma_mtx;
129
130 /* Linked list of boot time pages */
131 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
132     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
133
134 /* This mutex protects the boot time pages list */
135 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
136
137 /* Is the VM done starting up? */
138 static int booted = 0;
139
140 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
141 static u_int uma_max_ipers;
142 static u_int uma_max_ipers_ref;
143
144 /*
145  * This is the handle used to schedule events that need to happen
146  * outside of the allocation fast path.
147  */
148 static struct callout uma_callout;
149 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
150
151 /*
152  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
153  * a special allocation function just for zones.
154  */
155 struct uma_zctor_args {
156         const char *name;
157         size_t size;
158         uma_ctor ctor;
159         uma_dtor dtor;
160         uma_init uminit;
161         uma_fini fini;
162         uma_keg_t keg;
163         int align;
164         u_int32_t flags;
165 };
166
167 struct uma_kctor_args {
168         uma_zone_t zone;
169         size_t size;
170         uma_init uminit;
171         uma_fini fini;
172         int align;
173         u_int32_t flags;
174 };
175
176 struct uma_bucket_zone {
177         uma_zone_t      ubz_zone;
178         char            *ubz_name;
179         int             ubz_entries;
180 };
181
182 #define BUCKET_MAX      128
183
184 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
185         { NULL, "16 Bucket", 16 },
186         { NULL, "32 Bucket", 32 },
187         { NULL, "64 Bucket", 64 },
188         { NULL, "128 Bucket", 128 },
189         { NULL, NULL, 0}
190 };
191
192 #define BUCKET_SHIFT    4
193 #define BUCKET_ZONES    ((BUCKET_MAX >> BUCKET_SHIFT) + 1)
194
195 /*
196  * bucket_size[] maps requested bucket sizes to zones that allocate a bucket
197  * of approximately the right size.
198  */
199 static uint8_t bucket_size[BUCKET_ZONES];
200
201 /*
202  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
203  */
204 enum zfreeskip { SKIP_NONE, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
205
206 #define ZFREE_STATFAIL  0x00000001      /* Update zone failure statistic. */
207 #define ZFREE_STATFREE  0x00000002      /* Update zone free statistic. */
208
209 /* Prototypes.. */
210
211 static void *obj_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
212 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
213 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
214 static void page_free(void *, int, u_int8_t);
215 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
216 static void cache_drain(uma_zone_t);
217 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
218 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
219 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
220 static void keg_dtor(void *, int, void *);
221 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
222 static void zone_dtor(void *, int, void *);
223 static int zero_init(void *, int, int);
224 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
225 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
226 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
227 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
228 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
229 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
230 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
231 static void uma_timeout(void *);
232 static void uma_startup3(void);
233 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
234 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip,
235     int);
236 static void bucket_enable(void);
237 static void bucket_init(void);
238 static uma_bucket_t bucket_alloc(int, int);
239 static void bucket_free(uma_bucket_t);
240 static void bucket_zone_drain(void);
241 static int zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags);
242 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
243 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
244 static void *slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab);
245 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
246     uma_fini fini, int align, u_int32_t flags);
247 static inline void zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg);
248 static inline void keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone);
249
250 void uma_print_zone(uma_zone_t);
251 void uma_print_stats(void);
252 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
253 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
254
255 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
256
257 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
258     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
259
260 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
261     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
262
263 /*
264  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
265  */
266
267 static void
268 bucket_enable(void)
269 {
270         bucketdisable = vm_page_count_min();
271 }
272
273 /*
274  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
275  *
276  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
277  * of the header and an array of pointers.  Initialize bucket_size[] to point
278  * the range of appropriate bucket sizes at the zone.
279  */
280 static void
281 bucket_init(void)
282 {
283         struct uma_bucket_zone *ubz;
284         int i;
285         int j;
286
287         for (i = 0, j = 0; bucket_zones[j].ubz_entries != 0; j++) {
288                 int size;
289
290                 ubz = &bucket_zones[j];
291                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
292                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
293                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
294                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
295                     UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZFLAG_BUCKET);
296                 for (; i <= ubz->ubz_entries; i += (1 << BUCKET_SHIFT))
297                         bucket_size[i >> BUCKET_SHIFT] = j;
298         }
299 }
300
301 /*
302  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
303  * to allocate the bucket.
304  */
305 static struct uma_bucket_zone *
306 bucket_zone_lookup(int entries)
307 {
308         int idx;
309
310         idx = howmany(entries, 1 << BUCKET_SHIFT);
311         return (&bucket_zones[bucket_size[idx]]);
312 }
313
314 static uma_bucket_t
315 bucket_alloc(int entries, int bflags)
316 {
317         struct uma_bucket_zone *ubz;
318         uma_bucket_t bucket;
319
320         /*
321          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
322          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
323          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
324          * low memory situations.
325          */
326         if (bucketdisable)
327                 return (NULL);
328
329         ubz = bucket_zone_lookup(entries);
330         bucket = zone_alloc_item(ubz->ubz_zone, NULL, bflags);
331         if (bucket) {
332 #ifdef INVARIANTS
333                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
334 #endif
335                 bucket->ub_cnt = 0;
336                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
337         }
338
339         return (bucket);
340 }
341
342 static void
343 bucket_free(uma_bucket_t bucket)
344 {
345         struct uma_bucket_zone *ubz;
346
347         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
348         zone_free_item(ubz->ubz_zone, bucket, NULL, SKIP_NONE,
349             ZFREE_STATFREE);
350 }
351
352 static void
353 bucket_zone_drain(void)
354 {
355         struct uma_bucket_zone *ubz;
356
357         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
358                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
359 }
360
361 static inline uma_keg_t
362 zone_first_keg(uma_zone_t zone)
363 {
364
365         return (LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg);
366 }
367
368 static void
369 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
370 {
371         uma_klink_t klink;
372
373         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
374                 kegfn(klink->kl_keg);
375 }
376
377 /*
378  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
379  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
380  *
381  * Arguments:
382  *      arg   Unused
383  *
384  * Returns:
385  *      Nothing
386  */
387 static void
388 uma_timeout(void *unused)
389 {
390         bucket_enable();
391         zone_foreach(zone_timeout);
392
393         /* Reschedule this event */
394         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
395 }
396
397 /*
398  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
399  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
400  *
401  *  Returns nothing.
402  */
403 static void
404 keg_timeout(uma_keg_t keg)
405 {
406
407         KEG_LOCK(keg);
408         /*
409          * Expand the keg hash table.
410          *
411          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
412          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
413          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
414          */
415         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
416             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
417                 struct uma_hash newhash;
418                 struct uma_hash oldhash;
419                 int ret;
420
421                 /*
422                  * This is so involved because allocating and freeing
423                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
424                  * I have to do everything in stages and check for
425                  * races.
426                  */
427                 newhash = keg->uk_hash;
428                 KEG_UNLOCK(keg);
429                 ret = hash_alloc(&newhash);
430                 KEG_LOCK(keg);
431                 if (ret) {
432                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
433                                 oldhash = keg->uk_hash;
434                                 keg->uk_hash = newhash;
435                         } else
436                                 oldhash = newhash;
437
438                         KEG_UNLOCK(keg);
439                         hash_free(&oldhash);
440                         KEG_LOCK(keg);
441                 }
442         }
443         KEG_UNLOCK(keg);
444 }
445
446 static void
447 zone_timeout(uma_zone_t zone)
448 {
449
450         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
451 }
452
453 /*
454  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
455  * backing store.
456  *
457  * Arguments:
458  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
459  *
460  * Returns:
461  *      1 on sucess and 0 on failure.
462  */
463 static int
464 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
465 {
466         int oldsize;
467         int alloc;
468
469         oldsize = hash->uh_hashsize;
470
471         /* We're just going to go to a power of two greater */
472         if (oldsize)  {
473                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
474                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
475                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
476                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
477         } else {
478                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
479                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
480                     M_WAITOK);
481                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
482         }
483         if (hash->uh_slab_hash) {
484                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
485                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
486                 return (1);
487         }
488
489         return (0);
490 }
491
492 /*
493  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
494  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
495  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
496  *
497  * Arguments:
498  *      oldhash  The hash you want to expand
499  *      newhash  The hash structure for the new table
500  *
501  * Returns:
502  *      Nothing
503  *
504  * Discussion:
505  */
506 static int
507 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
508 {
509         uma_slab_t slab;
510         int hval;
511         int i;
512
513         if (!newhash->uh_slab_hash)
514                 return (0);
515
516         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
517                 return (0);
518
519         /*
520          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
521          * full rehash.
522          */
523
524         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
525                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
526                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
527                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
528                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
529                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
530                             slab, us_hlink);
531                 }
532
533         return (1);
534 }
535
536 /*
537  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
538  *
539  * Arguments:
540  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
541  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
542  *
543  * Returns:
544  *      Nothing
545  */
546 static void
547 hash_free(struct uma_hash *hash)
548 {
549         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
550                 return;
551         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
552                 zone_free_item(hashzone,
553                     hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
554         else
555                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
556 }
557
558 /*
559  * Frees all outstanding items in a bucket
560  *
561  * Arguments:
562  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
563  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
564  *
565  * Returns:
566  *      Nothing
567  */
568
569 static void
570 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
571 {
572         void *item;
573
574         if (bucket == NULL)
575                 return;
576
577         while (bucket->ub_cnt > 0)  {
578                 bucket->ub_cnt--;
579                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
580 #ifdef INVARIANTS
581                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
582                 KASSERT(item != NULL,
583                     ("bucket_drain: botched ptr, item is NULL"));
584 #endif
585                 zone_free_item(zone, item, NULL, SKIP_DTOR, 0);
586         }
587 }
588
589 /*
590  * Drains the per cpu caches for a zone.
591  *
592  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
593  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
594  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
595  *
596  * Arguments:
597  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
598  *
599  * Returns:
600  *      Nothing
601  */
602 static void
603 cache_drain(uma_zone_t zone)
604 {
605         uma_cache_t cache;
606         int cpu;
607
608         /*
609          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
610          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
611          * of the caches at this point.
612          *
613          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
614          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
615          *
616          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
617          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
618          * there in some form?
619          */
620         CPU_FOREACH(cpu) {
621                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
622                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
623                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
624                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
625                         bucket_free(cache->uc_allocbucket);
626                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
627                         bucket_free(cache->uc_freebucket);
628                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
629         }
630         ZONE_LOCK(zone);
631         bucket_cache_drain(zone);
632         ZONE_UNLOCK(zone);
633 }
634
635 /*
636  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
637  */
638 static void
639 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
640 {
641         uma_bucket_t bucket;
642
643         /*
644          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
645          * cpu (alloc/free).
646          */
647         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
648                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
649                 ZONE_UNLOCK(zone);
650                 bucket_drain(zone, bucket);
651                 bucket_free(bucket);
652                 ZONE_LOCK(zone);
653         }
654
655         /* Now we do the free queue.. */
656         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
657                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
658                 bucket_free(bucket);
659         }
660 }
661
662 /*
663  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
664  * the pageout daemon.
665  *
666  * Returns nothing.
667  */
668 static void
669 keg_drain(uma_keg_t keg)
670 {
671         struct slabhead freeslabs = { 0 };
672         uma_slab_t slab;
673         uma_slab_t n;
674         u_int8_t flags;
675         u_int8_t *mem;
676         int i;
677
678         /*
679          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
680          * time
681          */
682         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
683                 return;
684
685 #ifdef UMA_DEBUG
686         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
687 #endif
688         KEG_LOCK(keg);
689         if (keg->uk_free == 0)
690                 goto finished;
691
692         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
693         while (slab) {
694                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
695
696                 /* We have no where to free these to */
697                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
698                         slab = n;
699                         continue;
700                 }
701
702                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
703                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
704                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
705
706                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
707                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
708
709                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
710
711                 slab = n;
712         }
713 finished:
714         KEG_UNLOCK(keg);
715
716         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
717                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
718                 if (keg->uk_fini)
719                         for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
720                                 keg->uk_fini(
721                                     slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
722                                     keg->uk_size);
723                 flags = slab->us_flags;
724                 mem = slab->us_data;
725
726                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
727                         vm_object_t obj;
728
729                         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
730                                 obj = kmem_object;
731                         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
732                                 obj = kernel_object;
733                         else
734                                 obj = NULL;
735                         for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
736                                 vsetobj((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
737                                     obj);
738                 }
739                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
740                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
741                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
742 #ifdef UMA_DEBUG
743                 printf("%s: Returning %d bytes.\n",
744                     keg->uk_name, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera);
745 #endif
746                 keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
747         }
748 }
749
750 static void
751 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
752 {
753
754         /*
755          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
756          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
757          * is the only call that knows the structure will still be available
758          * when it wakes up.
759          */
760         ZONE_LOCK(zone);
761         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
762                 if (waitok == M_NOWAIT)
763                         goto out;
764                 msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonedrain", 1);
765         }
766         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
767         bucket_cache_drain(zone);
768         ZONE_UNLOCK(zone);
769         /*
770          * The DRAINING flag protects us from being freed while
771          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
772          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
773          */
774         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
775         ZONE_LOCK(zone);
776         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
777         wakeup(zone);
778 out:
779         ZONE_UNLOCK(zone);
780 }
781
782 void
783 zone_drain(uma_zone_t zone)
784 {
785
786         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
787 }
788
789 /*
790  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
791  *
792  * Arguments:
793  *      wait  Shall we wait?
794  *
795  * Returns:
796  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
797  *      caller specified M_NOWAIT.
798  */
799 static uma_slab_t
800 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
801 {
802         uma_slabrefcnt_t slabref;
803         uma_alloc allocf;
804         uma_slab_t slab;
805         u_int8_t *mem;
806         u_int8_t flags;
807         int i;
808
809         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
810         slab = NULL;
811
812 #ifdef UMA_DEBUG
813         printf("slab_zalloc:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
814 #endif
815         allocf = keg->uk_allocf;
816         KEG_UNLOCK(keg);
817
818         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
819                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
820                 if (slab == NULL) {
821                         KEG_LOCK(keg);
822                         return NULL;
823                 }
824         }
825
826         /*
827          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
828          * first time they are added to a zone.
829          *
830          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
831          */
832
833         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
834                 wait |= M_ZERO;
835         else
836                 wait &= ~M_ZERO;
837
838         /* zone is passed for legacy reasons. */
839         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * UMA_SLAB_SIZE, &flags, wait);
840         if (mem == NULL) {
841                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
842                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
843                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
844                 KEG_LOCK(keg);
845                 return (NULL);
846         }
847
848         /* Point the slab into the allocated memory */
849         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
850                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
851
852         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
853                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
854                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
855
856         slab->us_keg = keg;
857         slab->us_data = mem;
858         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
859         slab->us_firstfree = 0;
860         slab->us_flags = flags;
861
862         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
863                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
864                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++) {
865                         slabref->us_freelist[i].us_refcnt = 0;
866                         slabref->us_freelist[i].us_item = i+1;
867                 }
868         } else {
869                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
870                         slab->us_freelist[i].us_item = i+1;
871         }
872
873         if (keg->uk_init != NULL) {
874                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
875                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
876                             keg->uk_size, wait) != 0)
877                                 break;
878                 if (i != keg->uk_ipers) {
879                         if (keg->uk_fini != NULL) {
880                                 for (i--; i > -1; i--)
881                                         keg->uk_fini(slab->us_data +
882                                             (keg->uk_rsize * i),
883                                             keg->uk_size);
884                         }
885                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
886                                 vm_object_t obj;
887
888                                 if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
889                                         obj = kmem_object;
890                                 else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
891                                         obj = kernel_object;
892                                 else
893                                         obj = NULL;
894                                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
895                                         vsetobj((vm_offset_t)mem +
896                                             (i * PAGE_SIZE), obj);
897                         }
898                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
899                                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab,
900                                     NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
901                         keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera,
902                             flags);
903                         KEG_LOCK(keg);
904                         return (NULL);
905                 }
906         }
907         KEG_LOCK(keg);
908
909         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
910                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
911
912         keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
913         keg->uk_free += keg->uk_ipers;
914
915         return (slab);
916 }
917
918 /*
919  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
920  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
921  * the VM is ready.
922  */
923 static void *
924 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
925 {
926         uma_keg_t keg;
927         uma_slab_t tmps;
928         int pages, check_pages;
929
930         keg = zone_first_keg(zone);
931         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
932         check_pages = pages - 1;
933         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
934
935         /*
936          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
937          */
938         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
939
940         /* First check if we have enough room. */
941         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
942         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
943                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
944         if (tmps != NULL) {
945                 /*
946                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
947                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
948                  * "pages" contiguous pages of memory.
949                  */
950                 while (pages-- > 0) {
951                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
952                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
953                 }
954                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
955                 *pflag = tmps->us_flags;
956                 return (tmps->us_data);
957         }
958         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
959         if (booted == 0)
960                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
961         /*
962          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
963          */
964 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
965         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
966 #else
967         keg->uk_allocf = page_alloc;
968 #endif
969         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
970 }
971
972 /*
973  * Allocates a number of pages from the system
974  *
975  * Arguments:
976  *      bytes  The number of bytes requested
977  *      wait  Shall we wait?
978  *
979  * Returns:
980  *      A pointer to the alloced memory or possibly
981  *      NULL if M_NOWAIT is set.
982  */
983 static void *
984 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
985 {
986         void *p;        /* Returned page */
987
988         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
989         p = (void *) kmem_malloc(kmem_map, bytes, wait);
990
991         return (p);
992 }
993
994 /*
995  * Allocates a number of pages from within an object
996  *
997  * Arguments:
998  *      bytes  The number of bytes requested
999  *      wait   Shall we wait?
1000  *
1001  * Returns:
1002  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1003  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1004  */
1005 static void *
1006 obj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
1007 {
1008         vm_object_t object;
1009         vm_offset_t retkva, zkva;
1010         vm_page_t p;
1011         int pages, startpages;
1012         uma_keg_t keg;
1013
1014         keg = zone_first_keg(zone);
1015         object = keg->uk_obj;
1016         retkva = 0;
1017
1018         /*
1019          * This looks a little weird since we're getting one page at a time.
1020          */
1021         VM_OBJECT_LOCK(object);
1022         p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1023         pages = p != NULL ? p->pindex + 1 : 0;
1024         startpages = pages;
1025         zkva = keg->uk_kva + pages * PAGE_SIZE;
1026         for (; bytes > 0; bytes -= PAGE_SIZE) {
1027                 p = vm_page_alloc(object, pages,
1028                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_WIRED);
1029                 if (p == NULL) {
1030                         if (pages != startpages)
1031                                 pmap_qremove(retkva, pages - startpages);
1032                         while (pages != startpages) {
1033                                 pages--;
1034                                 p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1035                                 vm_page_lock_queues();
1036                                 vm_page_unwire(p, 0);
1037                                 vm_page_free(p);
1038                                 vm_page_unlock_queues();
1039                         }
1040                         retkva = 0;
1041                         goto done;
1042                 }
1043                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1044                 if (retkva == 0)
1045                         retkva = zkva;
1046                 zkva += PAGE_SIZE;
1047                 pages += 1;
1048         }
1049 done:
1050         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1051         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1052
1053         return ((void *)retkva);
1054 }
1055
1056 /*
1057  * Frees a number of pages to the system
1058  *
1059  * Arguments:
1060  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1061  *      size  The size of the memory being freed
1062  *      flags The original p->us_flags field
1063  *
1064  * Returns:
1065  *      Nothing
1066  */
1067 static void
1068 page_free(void *mem, int size, u_int8_t flags)
1069 {
1070         vm_map_t map;
1071
1072         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1073                 map = kmem_map;
1074         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1075                 map = kernel_map;
1076         else
1077                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1078
1079         kmem_free(map, (vm_offset_t)mem, size);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Zero fill initializer
1084  *
1085  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1086  */
1087 static int
1088 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1089 {
1090         bzero(mem, size);
1091         return (0);
1092 }
1093
1094 /*
1095  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1096  *
1097  * Arguments
1098  *      keg  The zone we should initialize
1099  *
1100  * Returns
1101  *      Nothing
1102  */
1103 static void
1104 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1105 {
1106         u_int rsize;
1107         u_int memused;
1108         u_int wastedspace;
1109         u_int shsize;
1110
1111         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_small_init"));
1112         rsize = keg->uk_size;
1113
1114         if (rsize < UMA_SMALLEST_UNIT)
1115                 rsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1116         if (rsize & keg->uk_align)
1117                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1118
1119         keg->uk_rsize = rsize;
1120         keg->uk_ppera = 1;
1121
1122         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1123                 rsize += UMA_FRITMREF_SZ;       /* linkage & refcnt */
1124                 shsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1125         } else {
1126                 rsize += UMA_FRITM_SZ;  /* Account for linkage */
1127                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1128         }
1129
1130         keg->uk_ipers = (UMA_SLAB_SIZE - shsize) / rsize;
1131         KASSERT(keg->uk_ipers != 0, ("keg_small_init: ipers is 0"));
1132         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1133         wastedspace = UMA_SLAB_SIZE - memused;
1134
1135         /*
1136          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1137          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1138          * may end up going to the VM (kmem_map) for slabs which we
1139          * do not want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a
1140          * result of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1141          */
1142         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1143             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1144                 return;
1145
1146         if ((wastedspace >= UMA_MAX_WASTE) &&
1147             (keg->uk_ipers < (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize))) {
1148                 keg->uk_ipers = UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize;
1149                 KASSERT(keg->uk_ipers <= 255,
1150                     ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high!"));
1151 #ifdef UMA_DEBUG
1152                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1153                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1154                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1155                     "calculated ipers = %d, "
1156                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1157                     UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1158                     UMA_SLAB_SIZE - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1159 #endif
1160                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1161                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1162                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1163         }
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1168  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1169  * more complicated.
1170  *
1171  * Arguments
1172  *      keg  The keg we should initialize
1173  *
1174  * Returns
1175  *      Nothing
1176  */
1177 static void
1178 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1179 {
1180         int pages;
1181
1182         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1183         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1184             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1185
1186         pages = keg->uk_size / UMA_SLAB_SIZE;
1187
1188         /* Account for remainder */
1189         if ((pages * UMA_SLAB_SIZE) < keg->uk_size)
1190                 pages++;
1191
1192         keg->uk_ppera = pages;
1193         keg->uk_ipers = 1;
1194         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1195
1196         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1197         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1198                 return;
1199
1200         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1201         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1202                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1203 }
1204
1205 static void
1206 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1207 {
1208         int alignsize;
1209         int trailer;
1210         int pages;
1211         int rsize;
1212
1213         alignsize = keg->uk_align + 1;
1214         rsize = keg->uk_size;
1215         /*
1216          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1217          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1218          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1219          * would fall on the same boundary every time.
1220          */
1221         if (rsize & keg->uk_align)
1222                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1223         if ((rsize & alignsize) == 0)
1224                 rsize += alignsize;
1225         trailer = rsize - keg->uk_size;
1226         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1227         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1228         keg->uk_rsize = rsize;
1229         keg->uk_ppera = pages;
1230         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1231         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1232         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1233             ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers",
1234             keg->uk_ipers));
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1239  * the keg onto the global keg list.
1240  *
1241  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1242  *      udata  Actually uma_kctor_args
1243  */
1244 static int
1245 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1246 {
1247         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1248         uma_keg_t keg = mem;
1249         uma_zone_t zone;
1250
1251         bzero(keg, size);
1252         keg->uk_size = arg->size;
1253         keg->uk_init = arg->uminit;
1254         keg->uk_fini = arg->fini;
1255         keg->uk_align = arg->align;
1256         keg->uk_free = 0;
1257         keg->uk_pages = 0;
1258         keg->uk_flags = arg->flags;
1259         keg->uk_allocf = page_alloc;
1260         keg->uk_freef = page_free;
1261         keg->uk_recurse = 0;
1262         keg->uk_slabzone = NULL;
1263
1264         /*
1265          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1266          */
1267         zone = arg->zone;
1268         keg->uk_name = zone->uz_name;
1269
1270         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1271                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1272
1273         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1274                 keg->uk_init = zero_init;
1275
1276         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1277                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1278
1279         /*
1280          * The +UMA_FRITM_SZ added to uk_size is to account for the
1281          * linkage that is added to the size in keg_small_init().  If
1282          * we don't account for this here then we may end up in
1283          * keg_small_init() with a calculated 'ipers' of 0.
1284          */
1285         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1286                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1287                         keg_cachespread_init(keg);
1288                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITMREF_SZ) >
1289                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)))
1290                         keg_large_init(keg);
1291                 else
1292                         keg_small_init(keg);
1293         } else {
1294                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1295                         keg_cachespread_init(keg);
1296                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITM_SZ) >
1297                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1298                         keg_large_init(keg);
1299                 else
1300                         keg_small_init(keg);
1301         }
1302
1303         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1304                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1305                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1306                 else
1307                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1308         }
1309
1310         /*
1311          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1312          * startup cache until the vm is ready.
1313          */
1314         if (keg->uk_ppera == 1) {
1315 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1316                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1317                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1318 #endif
1319                 if (booted == 0)
1320                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1321         } else if (booted == 0 && (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1322                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1323
1324         /*
1325          * Initialize keg's lock (shared among zones).
1326          */
1327         if (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS)
1328                 KEG_LOCK_INIT(keg, 1);
1329         else
1330                 KEG_LOCK_INIT(keg, 0);
1331
1332         /*
1333          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1334          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1335          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1336          */
1337         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1338                 u_int totsize;
1339
1340                 /* Size of the slab struct and free list */
1341                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1342                         totsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt) +
1343                             keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1344                 else
1345                         totsize = sizeof(struct uma_slab) +
1346                             keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1347
1348                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1349                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1350                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1351                 keg->uk_pgoff = (UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1352
1353                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1354                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab_refcnt)
1355                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1356                 else
1357                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab)
1358                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1359
1360                 /*
1361                  * The only way the following is possible is if with our
1362                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1363                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1364                  * mathematically possible for all cases, so we make
1365                  * sure here anyway.
1366                  */
1367                 if (totsize > UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) {
1368                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1369                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1370                             keg->uk_size);
1371                         panic("UMA slab won't fit.");
1372                 }
1373         }
1374
1375         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1376                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1377
1378 #ifdef UMA_DEBUG
1379         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1380             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1381             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1382             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1383 #endif
1384
1385         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1386
1387         mtx_lock(&uma_mtx);
1388         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1389         mtx_unlock(&uma_mtx);
1390         return (0);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1395  *
1396  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1397  *      udata  Actually uma_zctor_args
1398  */
1399 static int
1400 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1401 {
1402         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1403         uma_zone_t zone = mem;
1404         uma_zone_t z;
1405         uma_keg_t keg;
1406
1407         bzero(zone, size);
1408         zone->uz_name = arg->name;
1409         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1410         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1411         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1412         zone->uz_init = NULL;
1413         zone->uz_fini = NULL;
1414         zone->uz_allocs = 0;
1415         zone->uz_frees = 0;
1416         zone->uz_fails = 0;
1417         zone->uz_fills = zone->uz_count = 0;
1418         zone->uz_flags = 0;
1419         keg = arg->keg;
1420
1421         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1422                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1423                 zone->uz_init = arg->uminit;
1424                 zone->uz_fini = arg->fini;
1425                 zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1426                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1427                 mtx_lock(&uma_mtx);
1428                 ZONE_LOCK(zone);
1429                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1430                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1431                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1432                                 break;
1433                         }
1434                 }
1435                 ZONE_UNLOCK(zone);
1436                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1437         } else if (keg == NULL) {
1438                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1439                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1440                         return (ENOMEM);
1441         } else {
1442                 struct uma_kctor_args karg;
1443                 int error;
1444
1445                 /* We should only be here from uma_startup() */
1446                 karg.size = arg->size;
1447                 karg.uminit = arg->uminit;
1448                 karg.fini = arg->fini;
1449                 karg.align = arg->align;
1450                 karg.flags = arg->flags;
1451                 karg.zone = zone;
1452                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1453                     flags);
1454                 if (error)
1455                         return (error);
1456         }
1457         /*
1458          * Link in the first keg.
1459          */
1460         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1461         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1462         zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1463         zone->uz_size = keg->uk_size;
1464         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1465             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1466
1467         /*
1468          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1469          * caches.  If we're internal, bail out here.
1470          */
1471         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1472                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1473                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1474                 return (0);
1475         }
1476
1477         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET)
1478                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1479         else if (keg->uk_ipers <= BUCKET_MAX)
1480                 zone->uz_count = keg->uk_ipers;
1481         else
1482                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1483         return (0);
1484 }
1485
1486 /*
1487  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1488  * table and removes the keg from the global list.
1489  *
1490  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1491  *      udata  unused
1492  */
1493 static void
1494 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1495 {
1496         uma_keg_t keg;
1497
1498         keg = (uma_keg_t)arg;
1499         KEG_LOCK(keg);
1500         if (keg->uk_free != 0) {
1501                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1502                     " Lost %d pages of memory.\n",
1503                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1504         }
1505         KEG_UNLOCK(keg);
1506
1507         hash_free(&keg->uk_hash);
1508
1509         KEG_LOCK_FINI(keg);
1510 }
1511
1512 /*
1513  * Zone header dtor.
1514  *
1515  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1516  *      udata  unused
1517  */
1518 static void
1519 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1520 {
1521         uma_klink_t klink;
1522         uma_zone_t zone;
1523         uma_keg_t keg;
1524
1525         zone = (uma_zone_t)arg;
1526         keg = zone_first_keg(zone);
1527
1528         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1529                 cache_drain(zone);
1530
1531         mtx_lock(&uma_mtx);
1532         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1533         mtx_unlock(&uma_mtx);
1534         /*
1535          * XXX there are some races here where
1536          * the zone can be drained but zone lock
1537          * released and then refilled before we
1538          * remove it... we dont care for now
1539          */
1540         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1541         /*
1542          * Unlink all of our kegs.
1543          */
1544         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1545                 klink->kl_keg = NULL;
1546                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1547                 if (klink == &zone->uz_klink)
1548                         continue;
1549                 free(klink, M_TEMP);
1550         }
1551         /*
1552          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1553          */
1554         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1555                 mtx_lock(&uma_mtx);
1556                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1557                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1558                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE,
1559                     ZFREE_STATFREE);
1560         }
1561 }
1562
1563 /*
1564  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1565  *
1566  * Arguments:
1567  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1568  *              as an argument.
1569  *
1570  * Returns:
1571  *      Nothing
1572  */
1573 static void
1574 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1575 {
1576         uma_keg_t keg;
1577         uma_zone_t zone;
1578
1579         mtx_lock(&uma_mtx);
1580         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1581                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1582                         zfunc(zone);
1583         }
1584         mtx_unlock(&uma_mtx);
1585 }
1586
1587 /* Public functions */
1588 /* See uma.h */
1589 void
1590 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1591 {
1592         struct uma_zctor_args args;
1593         uma_slab_t slab;
1594         u_int slabsize;
1595         u_int objsize, totsize, wsize;
1596         int i;
1597
1598 #ifdef UMA_DEBUG
1599         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1600 #endif
1601         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1602
1603         /*
1604          * Figure out the maximum number of items-per-slab we'll have if
1605          * we're using the OFFPAGE slab header to track free items, given
1606          * all possible object sizes and the maximum desired wastage
1607          * (UMA_MAX_WASTE).
1608          *
1609          * We iterate until we find an object size for
1610          * which the calculated wastage in keg_small_init() will be
1611          * enough to warrant OFFPAGE.  Since wastedspace versus objsize
1612          * is an overall increasing see-saw function, we find the smallest
1613          * objsize such that the wastage is always acceptable for objects
1614          * with that objsize or smaller.  Since a smaller objsize always
1615          * generates a larger possible uma_max_ipers, we use this computed
1616          * objsize to calculate the largest ipers possible.  Since the
1617          * ipers calculated for OFFPAGE slab headers is always larger than
1618          * the ipers initially calculated in keg_small_init(), we use
1619          * the former's equation (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize) to
1620          * obtain the maximum ipers possible for offpage slab headers.
1621          *
1622          * It should be noted that ipers versus objsize is an inversly
1623          * proportional function which drops off rather quickly so as
1624          * long as our UMA_MAX_WASTE is such that the objsize we calculate
1625          * falls into the portion of the inverse relation AFTER the steep
1626          * falloff, then uma_max_ipers shouldn't be too high (~10 on i386).
1627          *
1628          * Note that we have 8-bits (1 byte) to use as a freelist index
1629          * inside the actual slab header itself and this is enough to
1630          * accomodate us.  In the worst case, a UMA_SMALLEST_UNIT sized
1631          * object with offpage slab header would have ipers =
1632          * UMA_SLAB_SIZE / UMA_SMALLEST_UNIT (currently = 256), which is
1633          * 1 greater than what our byte-integer freelist index can
1634          * accomodate, but we know that this situation never occurs as
1635          * for UMA_SMALLEST_UNIT-sized objects, we will never calculate
1636          * that we need to go to offpage slab headers.  Or, if we do,
1637          * then we trap that condition below and panic in the INVARIANTS case.
1638          */
1639         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab) - UMA_MAX_WASTE;
1640         totsize = wsize;
1641         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1642         while (totsize >= wsize) {
1643                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)) /
1644                     (objsize + UMA_FRITM_SZ);
1645                 totsize *= (UMA_FRITM_SZ + objsize);
1646                 objsize++;
1647         }
1648         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1649                 objsize--;
1650         uma_max_ipers = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1651
1652         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) - UMA_MAX_WASTE;
1653         totsize = wsize;
1654         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1655         while (totsize >= wsize) {
1656                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)) /
1657                     (objsize + UMA_FRITMREF_SZ);
1658                 totsize *= (UMA_FRITMREF_SZ + objsize);
1659                 objsize++;
1660         }
1661         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1662                 objsize--;
1663         uma_max_ipers_ref = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1664
1665         KASSERT((uma_max_ipers_ref <= 255) && (uma_max_ipers <= 255),
1666             ("uma_startup: calculated uma_max_ipers values too large!"));
1667
1668 #ifdef UMA_DEBUG
1669         printf("Calculated uma_max_ipers (for OFFPAGE) is %d\n", uma_max_ipers);
1670         printf("Calculated uma_max_ipers_slab (for OFFPAGE) is %d\n",
1671             uma_max_ipers_ref);
1672 #endif
1673
1674         /* "manually" create the initial zone */
1675         args.name = "UMA Kegs";
1676         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1677         args.ctor = keg_ctor;
1678         args.dtor = keg_dtor;
1679         args.uminit = zero_init;
1680         args.fini = NULL;
1681         args.keg = &masterkeg;
1682         args.align = 32 - 1;
1683         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1684         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1685         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1686
1687 #ifdef UMA_DEBUG
1688         printf("Filling boot free list.\n");
1689 #endif
1690         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1691                 slab = (uma_slab_t)((u_int8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1692                 slab->us_data = (u_int8_t *)slab;
1693                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1694                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1695         }
1696         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1697
1698 #ifdef UMA_DEBUG
1699         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1700 #endif
1701         args.name = "UMA Zones";
1702         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1703             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1704         args.ctor = zone_ctor;
1705         args.dtor = zone_dtor;
1706         args.uminit = zero_init;
1707         args.fini = NULL;
1708         args.keg = NULL;
1709         args.align = 32 - 1;
1710         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1711         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1712         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1713
1714 #ifdef UMA_DEBUG
1715         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1716 #endif
1717 #ifdef UMA_DEBUG
1718         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1719 #endif
1720
1721         /*
1722          * This is the max number of free list items we'll have with
1723          * offpage slabs.
1724          */
1725         slabsize = uma_max_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1726         slabsize += sizeof(struct uma_slab);
1727
1728         /* Now make a zone for slab headers */
1729         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1730                                 slabsize,
1731                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1732                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1733
1734         /*
1735          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1736          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1737          */
1738         slabsize = uma_max_ipers_ref * UMA_FRITMREF_SZ;
1739         slabsize += sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1740         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1741                                   slabsize,
1742                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1743                                   UMA_ALIGN_PTR,
1744                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1745
1746         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1747             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1748             NULL, NULL, NULL, NULL,
1749             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1750
1751         bucket_init();
1752
1753 #if defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC) && !defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC_NEEDS_VM)
1754         booted = 1;
1755 #endif
1756
1757 #ifdef UMA_DEBUG
1758         printf("UMA startup complete.\n");
1759 #endif
1760 }
1761
1762 /* see uma.h */
1763 void
1764 uma_startup2(void)
1765 {
1766         booted = 1;
1767         bucket_enable();
1768 #ifdef UMA_DEBUG
1769         printf("UMA startup2 complete.\n");
1770 #endif
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Initialize our callout handle
1775  *
1776  */
1777
1778 static void
1779 uma_startup3(void)
1780 {
1781 #ifdef UMA_DEBUG
1782         printf("Starting callout.\n");
1783 #endif
1784         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1785         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1786 #ifdef UMA_DEBUG
1787         printf("UMA startup3 complete.\n");
1788 #endif
1789 }
1790
1791 static uma_keg_t
1792 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1793                 int align, u_int32_t flags)
1794 {
1795         struct uma_kctor_args args;
1796
1797         args.size = size;
1798         args.uminit = uminit;
1799         args.fini = fini;
1800         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1801         args.flags = flags;
1802         args.zone = zone;
1803         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1804 }
1805
1806 /* See uma.h */
1807 void
1808 uma_set_align(int align)
1809 {
1810
1811         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1812                 uma_align_cache = align;
1813 }
1814
1815 /* See uma.h */
1816 uma_zone_t
1817 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1818                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, u_int32_t flags)
1819
1820 {
1821         struct uma_zctor_args args;
1822
1823         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1824         args.name = name;
1825         args.size = size;
1826         args.ctor = ctor;
1827         args.dtor = dtor;
1828         args.uminit = uminit;
1829         args.fini = fini;
1830         args.align = align;
1831         args.flags = flags;
1832         args.keg = NULL;
1833
1834         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1835 }
1836
1837 /* See uma.h */
1838 uma_zone_t
1839 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1840                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1841 {
1842         struct uma_zctor_args args;
1843         uma_keg_t keg;
1844
1845         keg = zone_first_keg(master);
1846         args.name = name;
1847         args.size = keg->uk_size;
1848         args.ctor = ctor;
1849         args.dtor = dtor;
1850         args.uminit = zinit;
1851         args.fini = zfini;
1852         args.align = keg->uk_align;
1853         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1854         args.keg = keg;
1855
1856         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1857         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1858 }
1859
1860 static void
1861 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1862 {
1863         if (a < b) {
1864                 ZONE_LOCK(a);
1865                 mtx_lock_flags(b->uz_lock, MTX_DUPOK);
1866         } else {
1867                 ZONE_LOCK(b);
1868                 mtx_lock_flags(a->uz_lock, MTX_DUPOK);
1869         }
1870 }
1871
1872 static void
1873 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1874 {
1875
1876         ZONE_UNLOCK(a);
1877         ZONE_UNLOCK(b);
1878 }
1879
1880 int
1881 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1882 {
1883         uma_klink_t klink;
1884         uma_klink_t kl;
1885         int error;
1886
1887         error = 0;
1888         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1889
1890         zone_lock_pair(zone, master);
1891         /*
1892          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1893          * a secondary.
1894          */
1895         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1896             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1897                 error = EINVAL;
1898                 goto out;
1899         }
1900         /*
1901          * The new master must also use vtoslab().
1902          */
1903         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1904                 error = EINVAL;
1905                 goto out;
1906         }
1907         /*
1908          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1909          */
1910         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1911             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1912                 error = EINVAL;
1913                 goto out;
1914         }
1915         /*
1916          * The underlying object must be the same size.  rsize
1917          * may be different.
1918          */
1919         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1920                 error = E2BIG;
1921                 goto out;
1922         }
1923         /*
1924          * Put it at the end of the list.
1925          */
1926         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1927         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1928                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1929                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1930                         break;
1931                 }
1932         }
1933         klink = NULL;
1934         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1935         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1936
1937 out:
1938         zone_unlock_pair(zone, master);
1939         if (klink != NULL)
1940                 free(klink, M_TEMP);
1941
1942         return (error);
1943 }
1944
1945
1946 /* See uma.h */
1947 void
1948 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1949 {
1950
1951         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
1952 }
1953
1954 /* See uma.h */
1955 void *
1956 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1957 {
1958         void *item;
1959         uma_cache_t cache;
1960         uma_bucket_t bucket;
1961         int cpu;
1962
1963         /* This is the fast path allocation */
1964 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1965         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1966 #endif
1967         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1968             zone->uz_name, flags);
1969
1970         if (flags & M_WAITOK) {
1971                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
1972                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
1973         }
1974
1975         /*
1976          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
1977          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
1978          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
1979          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
1980          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
1981          * preemption and migration.  We release the critical section in
1982          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
1983          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
1984          * must detect and handle migration if it has occurred.
1985          */
1986 zalloc_restart:
1987         critical_enter();
1988         cpu = curcpu;
1989         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
1990
1991 zalloc_start:
1992         bucket = cache->uc_allocbucket;
1993
1994         if (bucket) {
1995                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
1996                         bucket->ub_cnt--;
1997                         item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
1998 #ifdef INVARIANTS
1999                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2000 #endif
2001                         KASSERT(item != NULL,
2002                             ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2003                         cache->uc_allocs++;
2004                         critical_exit();
2005 #ifdef INVARIANTS
2006                         ZONE_LOCK(zone);
2007                         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2008                         ZONE_UNLOCK(zone);
2009 #endif
2010                         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2011                                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size,
2012                                     udata, flags) != 0) {
2013                                         zone_free_item(zone, item, udata,
2014                                             SKIP_DTOR, ZFREE_STATFAIL |
2015                                             ZFREE_STATFREE);
2016                                         return (NULL);
2017                                 }
2018                         }
2019                         if (flags & M_ZERO)
2020                                 bzero(item, zone->uz_size);
2021                         return (item);
2022                 } else if (cache->uc_freebucket) {
2023                         /*
2024                          * We have run out of items in our allocbucket.
2025                          * See if we can switch with our free bucket.
2026                          */
2027                         if (cache->uc_freebucket->ub_cnt > 0) {
2028 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2029                                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with"
2030                                     " alloc.\n");
2031 #endif
2032                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2033                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2034                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2035
2036                                 goto zalloc_start;
2037                         }
2038                 }
2039         }
2040         /*
2041          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2042          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2043          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2044          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2045          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2046          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2047          * the critical section.
2048          */
2049         critical_exit();
2050         ZONE_LOCK(zone);
2051         critical_enter();
2052         cpu = curcpu;
2053         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2054         bucket = cache->uc_allocbucket;
2055         if (bucket != NULL) {
2056                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2057                         ZONE_UNLOCK(zone);
2058                         goto zalloc_start;
2059                 }
2060                 bucket = cache->uc_freebucket;
2061                 if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2062                         ZONE_UNLOCK(zone);
2063                         goto zalloc_start;
2064                 }
2065         }
2066
2067         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2068         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2069         cache->uc_allocs = 0;
2070         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2071         cache->uc_frees = 0;
2072
2073         /* Our old one is now a free bucket */
2074         if (cache->uc_allocbucket) {
2075                 KASSERT(cache->uc_allocbucket->ub_cnt == 0,
2076                     ("uma_zalloc_arg: Freeing a non free bucket."));
2077                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2078                     cache->uc_allocbucket, ub_link);
2079                 cache->uc_allocbucket = NULL;
2080         }
2081
2082         /* Check the free list for a new alloc bucket */
2083         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
2084                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2085                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2086
2087                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2088                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2089                 ZONE_UNLOCK(zone);
2090                 goto zalloc_start;
2091         }
2092         /* We are no longer associated with this CPU. */
2093         critical_exit();
2094
2095         /* Bump up our uz_count so we get here less */
2096         if (zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2097                 zone->uz_count++;
2098
2099         /*
2100          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2101          * works we'll restart the allocation from the begining.
2102          */
2103         if (zone_alloc_bucket(zone, flags)) {
2104                 ZONE_UNLOCK(zone);
2105                 goto zalloc_restart;
2106         }
2107         ZONE_UNLOCK(zone);
2108         /*
2109          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2110          */
2111 #ifdef UMA_DEBUG
2112         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2113 #endif
2114
2115         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2116         return (item);
2117 }
2118
2119 static uma_slab_t
2120 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2121 {
2122         uma_slab_t slab;
2123
2124         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2125         slab = NULL;
2126
2127         for (;;) {
2128                 /*
2129                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2130                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2131                  * fragmentation.
2132                  */
2133                 if (keg->uk_free != 0) {
2134                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2135                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2136                         } else {
2137                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2138                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2139                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2140                                     us_link);
2141                         }
2142                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2143                         return (slab);
2144                 }
2145
2146                 /*
2147                  * M_NOVM means don't ask at all!
2148                  */
2149                 if (flags & M_NOVM)
2150                         break;
2151
2152                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2153                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2154                         /*
2155                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2156                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2157                          */
2158                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0)
2159                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2160                         if (flags & M_NOWAIT)
2161                                 break;
2162                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2163                         continue;
2164                 }
2165                 keg->uk_recurse++;
2166                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2167                 keg->uk_recurse--;
2168                 /*
2169                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2170                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2171                  * at least one item.
2172                  */
2173                 if (slab) {
2174                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2175                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2176                         return (slab);
2177                 }
2178                 /*
2179                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2180                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2181                  * fail.
2182                  */
2183                 flags |= M_NOVM;
2184         }
2185         return (slab);
2186 }
2187
2188 static inline void
2189 zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg)
2190 {
2191         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2192                 KEG_UNLOCK(keg);
2193                 ZONE_LOCK(zone);
2194         }
2195 }
2196
2197 static inline void
2198 keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone)
2199 {
2200         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2201                 ZONE_UNLOCK(zone);
2202                 KEG_LOCK(keg);
2203         }
2204 }
2205
2206 static uma_slab_t
2207 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2208 {
2209         uma_slab_t slab;
2210
2211         if (keg == NULL)
2212                 keg = zone_first_keg(zone);
2213         /*
2214          * This is to prevent us from recursively trying to allocate
2215          * buckets.  The problem is that if an allocation forces us to
2216          * grab a new bucket we will call page_alloc, which will go off
2217          * and cause the vm to allocate vm_map_entries.  If we need new
2218          * buckets there too we will recurse in kmem_alloc and bad
2219          * things happen.  So instead we return a NULL bucket, and make
2220          * the code that allocates buckets smart enough to deal with it
2221          */
2222         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET && keg->uk_recurse != 0)
2223                 return (NULL);
2224
2225         for (;;) {
2226                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2227                 if (slab)
2228                         return (slab);
2229                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2230                         break;
2231         }
2232         return (NULL);
2233 }
2234
2235 /*
2236  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2237  * with the keg locked.  Caller must call zone_relock() afterwards if the
2238  * zone lock is required.  On NULL the zone lock is held.
2239  *
2240  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2241  */
2242 static uma_slab_t
2243 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2244 {
2245         uma_klink_t klink;
2246         uma_slab_t slab;
2247         uma_keg_t keg;
2248         int flags;
2249         int empty;
2250         int full;
2251
2252         /*
2253          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2254          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2255          * without blocking.
2256          */
2257         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2258         /*
2259          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2260          * the search.
2261          */
2262         if (last) {
2263                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2264                 if (slab)
2265                         return (slab);
2266                 zone_relock(zone, last);
2267                 last = NULL;
2268         }
2269         /*
2270          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2271          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2272          * required but we've done it for so long now.
2273          */
2274         for (;;) {
2275                 empty = 0;
2276                 full = 0;
2277                 /*
2278                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2279                  * correct lock while calling into the keg layer.
2280                  */
2281                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2282                         keg = klink->kl_keg;
2283                         keg_relock(keg, zone);
2284                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2285                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2286                                 if (slab)
2287                                         return (slab);
2288                         }
2289                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2290                                 full++;
2291                         else
2292                                 empty++;
2293                         zone_relock(zone, keg);
2294                 }
2295                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2296                         break;
2297                 flags = rflags;
2298                 /*
2299                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2300                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2301                  */
2302                 if (full && !empty) {
2303                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2304                         msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonelimit", hz/100);
2305                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2306                         continue;
2307                 }
2308         }
2309         return (NULL);
2310 }
2311
2312 static void *
2313 slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab)
2314 {
2315         uma_keg_t keg;
2316         uma_slabrefcnt_t slabref;
2317         void *item;
2318         u_int8_t freei;
2319
2320         keg = slab->us_keg;
2321         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2322
2323         freei = slab->us_firstfree;
2324         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2325                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2326                 slab->us_firstfree = slabref->us_freelist[freei].us_item;
2327         } else {
2328                 slab->us_firstfree = slab->us_freelist[freei].us_item;
2329         }
2330         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2331
2332         slab->us_freecount--;
2333         keg->uk_free--;
2334 #ifdef INVARIANTS
2335         uma_dbg_alloc(zone, slab, item);
2336 #endif
2337         /* Move this slab to the full list */
2338         if (slab->us_freecount == 0) {
2339                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2340                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2341         }
2342
2343         return (item);
2344 }
2345
2346 static int
2347 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags)
2348 {
2349         uma_bucket_t bucket;
2350         uma_slab_t slab;
2351         uma_keg_t keg;
2352         int16_t saved;
2353         int max, origflags = flags;
2354
2355         /*
2356          * Try this zone's free list first so we don't allocate extra buckets.
2357          */
2358         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2359                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
2360                     ("zone_alloc_bucket: Bucket on free list is not empty."));
2361                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2362         } else {
2363                 int bflags;
2364
2365                 bflags = (flags & ~M_ZERO);
2366                 if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2367                         bflags |= M_NOVM;
2368
2369                 ZONE_UNLOCK(zone);
2370                 bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2371                 ZONE_LOCK(zone);
2372         }
2373
2374         if (bucket == NULL) {
2375                 return (0);
2376         }
2377
2378 #ifdef SMP
2379         /*
2380          * This code is here to limit the number of simultaneous bucket fills
2381          * for any given zone to the number of per cpu caches in this zone. This
2382          * is done so that we don't allocate more memory than we really need.
2383          */
2384         if (zone->uz_fills >= mp_ncpus)
2385                 goto done;
2386
2387 #endif
2388         zone->uz_fills++;
2389
2390         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2391         /* Try to keep the buckets totally full */
2392         saved = bucket->ub_cnt;
2393         slab = NULL;
2394         keg = NULL;
2395         while (bucket->ub_cnt < max &&
2396             (slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) != NULL) {
2397                 keg = slab->us_keg;
2398                 while (slab->us_freecount && bucket->ub_cnt < max) {
2399                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt++] =
2400                             slab_alloc_item(zone, slab);
2401                 }
2402
2403                 /* Don't block on the next fill */
2404                 flags |= M_NOWAIT;
2405         }
2406         if (slab)
2407                 zone_relock(zone, keg);
2408
2409         /*
2410          * We unlock here because we need to call the zone's init.
2411          * It should be safe to unlock because the slab dealt with
2412          * above is already on the appropriate list within the keg
2413          * and the bucket we filled is not yet on any list, so we
2414          * own it.
2415          */
2416         if (zone->uz_init != NULL) {
2417                 int i;
2418
2419                 ZONE_UNLOCK(zone);
2420                 for (i = saved; i < bucket->ub_cnt; i++)
2421                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2422                             origflags) != 0)
2423                                 break;
2424                 /*
2425                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2426                  * rest back onto the freelist.
2427                  */
2428                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2429                         int j;
2430
2431                         for (j = i; j < bucket->ub_cnt; j++) {
2432                                 zone_free_item(zone, bucket->ub_bucket[j],
2433                                     NULL, SKIP_FINI, 0);
2434 #ifdef INVARIANTS
2435                                 bucket->ub_bucket[j] = NULL;
2436 #endif
2437                         }
2438                         bucket->ub_cnt = i;
2439                 }
2440                 ZONE_LOCK(zone);
2441         }
2442
2443         zone->uz_fills--;
2444         if (bucket->ub_cnt != 0) {
2445                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2446                     bucket, ub_link);
2447                 return (1);
2448         }
2449 #ifdef SMP
2450 done:
2451 #endif
2452         bucket_free(bucket);
2453
2454         return (0);
2455 }
2456 /*
2457  * Allocates an item for an internal zone
2458  *
2459  * Arguments
2460  *      zone   The zone to alloc for.
2461  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2462  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2463  *
2464  * Returns
2465  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2466  *      An item if successful
2467  */
2468
2469 static void *
2470 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2471 {
2472         uma_slab_t slab;
2473         void *item;
2474
2475         item = NULL;
2476
2477 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2478         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2479 #endif
2480         ZONE_LOCK(zone);
2481
2482         slab = zone->uz_slab(zone, NULL, flags);
2483         if (slab == NULL) {
2484                 zone->uz_fails++;
2485                 ZONE_UNLOCK(zone);
2486                 return (NULL);
2487         }
2488
2489         item = slab_alloc_item(zone, slab);
2490
2491         zone_relock(zone, slab->us_keg);
2492         zone->uz_allocs++;
2493         ZONE_UNLOCK(zone);
2494
2495         /*
2496          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2497          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2498          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2499          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2500          */
2501         if (zone->uz_init != NULL) {
2502                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2503                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI,
2504                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2505                         return (NULL);
2506                 }
2507         }
2508         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2509                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2510                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR,
2511                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2512                         return (NULL);
2513                 }
2514         }
2515         if (flags & M_ZERO)
2516                 bzero(item, zone->uz_size);
2517
2518         return (item);
2519 }
2520
2521 /* See uma.h */
2522 void
2523 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2524 {
2525         uma_cache_t cache;
2526         uma_bucket_t bucket;
2527         int bflags;
2528         int cpu;
2529
2530 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2531         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2532 #endif
2533         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2534             zone->uz_name);
2535
2536         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2537         if (item == NULL)
2538                 return;
2539
2540         if (zone->uz_dtor)
2541                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2542
2543 #ifdef INVARIANTS
2544         ZONE_LOCK(zone);
2545         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2546                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2547         else
2548                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2549         ZONE_UNLOCK(zone);
2550 #endif
2551         /*
2552          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2553          * a little longer for the limits to be reset.
2554          */
2555         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2556                 goto zfree_internal;
2557
2558         /*
2559          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2560          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2561          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2562          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2563          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2564          * preemption and migration.  We release the critical section in
2565          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2566          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2567          * detect and handle migration if it has occurred.
2568          */
2569 zfree_restart:
2570         critical_enter();
2571         cpu = curcpu;
2572         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2573
2574 zfree_start:
2575         bucket = cache->uc_freebucket;
2576
2577         if (bucket) {
2578                 /*
2579                  * Do we have room in our bucket? It is OK for this uz count
2580                  * check to be slightly out of sync.
2581                  */
2582
2583                 if (bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2584                         KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2585                             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2586                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2587                         bucket->ub_cnt++;
2588                         cache->uc_frees++;
2589                         critical_exit();
2590                         return;
2591                 } else if (cache->uc_allocbucket) {
2592 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2593                         printf("uma_zfree: Swapping buckets.\n");
2594 #endif
2595                         /*
2596                          * We have run out of space in our freebucket.
2597                          * See if we can switch with our alloc bucket.
2598                          */
2599                         if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2600                             cache->uc_freebucket->ub_cnt) {
2601                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2602                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2603                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2604                                 goto zfree_start;
2605                         }
2606                 }
2607         }
2608         /*
2609          * We can get here for two reasons:
2610          *
2611          * 1) The buckets are NULL
2612          * 2) The alloc and free buckets are both somewhat full.
2613          *
2614          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2615          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2616          * section.  Since the critical section is released, we may be
2617          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2618          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2619          * the critical section.
2620          */
2621         critical_exit();
2622         ZONE_LOCK(zone);
2623         critical_enter();
2624         cpu = curcpu;
2625         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2626         if (cache->uc_freebucket != NULL) {
2627                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt <
2628                     cache->uc_freebucket->ub_entries) {
2629                         ZONE_UNLOCK(zone);
2630                         goto zfree_start;
2631                 }
2632                 if (cache->uc_allocbucket != NULL &&
2633                     (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2634                     cache->uc_freebucket->ub_cnt)) {
2635                         ZONE_UNLOCK(zone);
2636                         goto zfree_start;
2637                 }
2638         }
2639
2640         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2641         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2642         cache->uc_allocs = 0;
2643         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2644         cache->uc_frees = 0;
2645
2646         bucket = cache->uc_freebucket;
2647         cache->uc_freebucket = NULL;
2648
2649         /* Can we throw this on the zone full list? */
2650         if (bucket != NULL) {
2651 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2652                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2653 #endif
2654                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2655                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2656                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2657                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2658                     bucket, ub_link);
2659         }
2660         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2661                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2662                 ZONE_UNLOCK(zone);
2663                 cache->uc_freebucket = bucket;
2664                 goto zfree_start;
2665         }
2666         /* We are no longer associated with this CPU. */
2667         critical_exit();
2668
2669         /* And the zone.. */
2670         ZONE_UNLOCK(zone);
2671
2672 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2673         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2674 #endif
2675         bflags = M_NOWAIT;
2676
2677         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2678                 bflags |= M_NOVM;
2679         bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2680         if (bucket) {
2681                 ZONE_LOCK(zone);
2682                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2683                     bucket, ub_link);
2684                 ZONE_UNLOCK(zone);
2685                 goto zfree_restart;
2686         }
2687
2688         /*
2689          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2690          */
2691 zfree_internal:
2692         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR, ZFREE_STATFREE);
2693
2694         return;
2695 }
2696
2697 /*
2698  * Frees an item to an INTERNAL zone or allocates a free bucket
2699  *
2700  * Arguments:
2701  *      zone   The zone to free to
2702  *      item   The item we're freeing
2703  *      udata  User supplied data for the dtor
2704  *      skip   Skip dtors and finis
2705  */
2706 static void
2707 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata,
2708     enum zfreeskip skip, int flags)
2709 {
2710         uma_slab_t slab;
2711         uma_slabrefcnt_t slabref;
2712         uma_keg_t keg;
2713         u_int8_t *mem;
2714         u_int8_t freei;
2715         int clearfull;
2716
2717         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2718                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2719
2720         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2721                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2722
2723         ZONE_LOCK(zone);
2724
2725         if (flags & ZFREE_STATFAIL)
2726                 zone->uz_fails++;
2727         if (flags & ZFREE_STATFREE)
2728                 zone->uz_frees++;
2729
2730         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2731                 mem = (u_int8_t *)((unsigned long)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2732                 keg = zone_first_keg(zone); /* Must only be one. */
2733                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2734                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2735                 } else {
2736                         mem += keg->uk_pgoff;
2737                         slab = (uma_slab_t)mem;
2738                 }
2739         } else {
2740                 /* This prevents redundant lookups via free(). */
2741                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) && udata != NULL)
2742                         slab = (uma_slab_t)udata;
2743                 else
2744                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2745                 keg = slab->us_keg;
2746                 keg_relock(keg, zone);
2747         }
2748         MPASS(keg == slab->us_keg);
2749
2750         /* Do we need to remove from any lists? */
2751         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2752                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2753                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2754         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2755                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2756                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2757         }
2758
2759         /* Slab management stuff */
2760         freei = ((unsigned long)item - (unsigned long)slab->us_data)
2761                 / keg->uk_rsize;
2762
2763 #ifdef INVARIANTS
2764         if (!skip)
2765                 uma_dbg_free(zone, slab, item);
2766 #endif
2767
2768         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2769                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2770                 slabref->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2771         } else {
2772                 slab->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2773         }
2774         slab->us_firstfree = freei;
2775         slab->us_freecount++;
2776
2777         /* Zone statistics */
2778         keg->uk_free++;
2779
2780         clearfull = 0;
2781         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2782                 if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2783                         keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2784                         clearfull = 1;
2785                 }
2786
2787                 /* 
2788                  * We can handle one more allocation. Since we're clearing ZFLAG_FULL,
2789                  * wake up all procs blocked on pages. This should be uncommon, so 
2790                  * keeping this simple for now (rather than adding count of blocked 
2791                  * threads etc).
2792                  */
2793                 wakeup(keg);
2794         }
2795         if (clearfull) {
2796                 zone_relock(zone, keg);
2797                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2798                 wakeup(zone);
2799                 ZONE_UNLOCK(zone);
2800         } else
2801                 KEG_UNLOCK(keg);
2802 }
2803
2804 /* See uma.h */
2805 void
2806 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2807 {
2808         uma_keg_t keg;
2809
2810         ZONE_LOCK(zone);
2811         keg = zone_first_keg(zone);
2812         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2813         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2814                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2815
2816         ZONE_UNLOCK(zone);
2817 }
2818
2819 /* See uma.h */
2820 int
2821 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2822 {
2823         int nitems;
2824         uma_keg_t keg;
2825
2826         ZONE_LOCK(zone);
2827         keg = zone_first_keg(zone);
2828         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2829         ZONE_UNLOCK(zone);
2830
2831         return (nitems);
2832 }
2833
2834 /* See uma.h */
2835 int
2836 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2837 {
2838         int64_t nitems;
2839         u_int i;
2840
2841         ZONE_LOCK(zone);
2842         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2843         CPU_FOREACH(i) {
2844                 /*
2845                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2846                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2847                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2848                  */
2849                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2850                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2851         }
2852         ZONE_UNLOCK(zone);
2853
2854         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2855 }
2856
2857 /* See uma.h */
2858 void
2859 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2860 {
2861         uma_keg_t keg;
2862
2863         ZONE_LOCK(zone);
2864         keg = zone_first_keg(zone);
2865         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2866             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2867         keg->uk_init = uminit;
2868         ZONE_UNLOCK(zone);
2869 }
2870
2871 /* See uma.h */
2872 void
2873 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2874 {
2875         uma_keg_t keg;
2876
2877         ZONE_LOCK(zone);
2878         keg = zone_first_keg(zone);
2879         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2880             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2881         keg->uk_fini = fini;
2882         ZONE_UNLOCK(zone);
2883 }
2884
2885 /* See uma.h */
2886 void
2887 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2888 {
2889         ZONE_LOCK(zone);
2890         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2891             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2892         zone->uz_init = zinit;
2893         ZONE_UNLOCK(zone);
2894 }
2895
2896 /* See uma.h */
2897 void
2898 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2899 {
2900         ZONE_LOCK(zone);
2901         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2902             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2903         zone->uz_fini = zfini;
2904         ZONE_UNLOCK(zone);
2905 }
2906
2907 /* See uma.h */
2908 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2909 void
2910 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2911 {
2912
2913         ZONE_LOCK(zone);
2914         zone_first_keg(zone)->uk_freef = freef;
2915         ZONE_UNLOCK(zone);
2916 }
2917
2918 /* See uma.h */
2919 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2920 void
2921 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2922 {
2923         uma_keg_t keg;
2924
2925         ZONE_LOCK(zone);
2926         keg = zone_first_keg(zone);
2927         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2928         keg->uk_allocf = allocf;
2929         ZONE_UNLOCK(zone);
2930 }
2931
2932 /* See uma.h */
2933 int
2934 uma_zone_set_obj(uma_zone_t zone, struct vm_object *obj, int count)
2935 {
2936         uma_keg_t keg;
2937         vm_offset_t kva;
2938         int pages;
2939
2940         keg = zone_first_keg(zone);
2941         pages = count / keg->uk_ipers;
2942
2943         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2944                 pages++;
2945
2946         kva = kmem_alloc_nofault(kernel_map, pages * UMA_SLAB_SIZE);
2947
2948         if (kva == 0)
2949                 return (0);
2950         if (obj == NULL) {
2951                 obj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
2952                     pages);
2953         } else {
2954                 VM_OBJECT_LOCK_INIT(obj, "uma object");
2955                 _vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
2956                     pages, obj);
2957         }
2958         ZONE_LOCK(zone);
2959         keg->uk_kva = kva;
2960         keg->uk_obj = obj;
2961         keg->uk_maxpages = pages;
2962         keg->uk_allocf = obj_alloc;
2963         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2964         ZONE_UNLOCK(zone);
2965         return (1);
2966 }
2967
2968 /* See uma.h */
2969 void
2970 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2971 {
2972         int slabs;
2973         uma_slab_t slab;
2974         uma_keg_t keg;
2975
2976         keg = zone_first_keg(zone);
2977         ZONE_LOCK(zone);
2978         slabs = items / keg->uk_ipers;
2979         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
2980                 slabs++;
2981         while (slabs > 0) {
2982                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
2983                 if (slab == NULL)
2984                         break;
2985                 MPASS(slab->us_keg == keg);
2986                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2987                 slabs--;
2988         }
2989         ZONE_UNLOCK(zone);
2990 }
2991
2992 /* See uma.h */
2993 u_int32_t *
2994 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
2995 {
2996         uma_slabrefcnt_t slabref;
2997         uma_keg_t keg;
2998         u_int32_t *refcnt;
2999         int idx;
3000
3001         slabref = (uma_slabrefcnt_t)vtoslab((vm_offset_t)item &
3002             (~UMA_SLAB_MASK));
3003         keg = slabref->us_keg;
3004         KASSERT(slabref != NULL && slabref->us_keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3005             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3006         idx = ((unsigned long)item - (unsigned long)slabref->us_data)
3007             / keg->uk_rsize;
3008         refcnt = &slabref->us_freelist[idx].us_refcnt;
3009         return refcnt;
3010 }
3011
3012 /* See uma.h */
3013 void
3014 uma_reclaim(void)
3015 {
3016 #ifdef UMA_DEBUG
3017         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3018 #endif
3019         bucket_enable();
3020         zone_foreach(zone_drain);
3021         /*
3022          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3023          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3024          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3025          */
3026         zone_drain(slabzone);
3027         zone_drain(slabrefzone);
3028         bucket_zone_drain();
3029 }
3030
3031 /* See uma.h */
3032 int
3033 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3034 {
3035         int full;
3036
3037         ZONE_LOCK(zone);
3038         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3039         ZONE_UNLOCK(zone);
3040         return (full);  
3041 }
3042
3043 int
3044 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3045 {
3046         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3047 }
3048
3049 void *
3050 uma_large_malloc(int size, int wait)
3051 {
3052         void *mem;
3053         uma_slab_t slab;
3054         u_int8_t flags;
3055
3056         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3057         if (slab == NULL)
3058                 return (NULL);
3059         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3060         if (mem) {
3061                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3062                 slab->us_data = mem;
3063                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3064                 slab->us_size = size;
3065         } else {
3066                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE,
3067                     ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
3068         }
3069
3070         return (mem);
3071 }
3072
3073 void
3074 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3075 {
3076         vsetobj((vm_offset_t)slab->us_data, kmem_object);
3077         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3078         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
3079 }
3080
3081 void
3082 uma_print_stats(void)
3083 {
3084         zone_foreach(uma_print_zone);
3085 }
3086
3087 static void
3088 slab_print(uma_slab_t slab)
3089 {
3090         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d, firstfree %d\n",
3091                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount,
3092                 slab->us_firstfree);
3093 }
3094
3095 static void
3096 cache_print(uma_cache_t cache)
3097 {
3098         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3099                 cache->uc_allocbucket,
3100                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3101                 cache->uc_freebucket,
3102                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3103 }
3104
3105 static void
3106 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3107 {
3108         uma_slab_t slab;
3109
3110         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3111             "out %d free %d limit %d\n",
3112             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3113             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3114             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3115             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3116         printf("Part slabs:\n");
3117         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3118                 slab_print(slab);
3119         printf("Free slabs:\n");
3120         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3121                 slab_print(slab);
3122         printf("Full slabs:\n");
3123         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3124                 slab_print(slab);
3125 }
3126
3127 void
3128 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3129 {
3130         uma_cache_t cache;
3131         uma_klink_t kl;
3132         int i;
3133
3134         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3135             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3136         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3137                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3138         CPU_FOREACH(i) {
3139                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3140                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3141                 cache_print(cache);
3142         }
3143 }
3144
3145 #ifdef DDB
3146 /*
3147  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3148  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3149  *
3150  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3151  * per-CPU cache statistic.
3152  *
3153  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3154  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3155  * directly so that we don't have to.
3156  */
3157 static void
3158 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, u_int64_t *allocsp,
3159     u_int64_t *freesp)
3160 {
3161         uma_cache_t cache;
3162         u_int64_t allocs, frees;
3163         int cachefree, cpu;
3164
3165         allocs = frees = 0;
3166         cachefree = 0;
3167         CPU_FOREACH(cpu) {
3168                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3169                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3170                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3171                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3172                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3173                 allocs += cache->uc_allocs;
3174                 frees += cache->uc_frees;
3175         }
3176         allocs += z->uz_allocs;
3177         frees += z->uz_frees;
3178         if (cachefreep != NULL)
3179                 *cachefreep = cachefree;
3180         if (allocsp != NULL)
3181                 *allocsp = allocs;
3182         if (freesp != NULL)
3183                 *freesp = frees;
3184 }
3185 #endif /* DDB */
3186
3187 static int
3188 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3189 {
3190         uma_keg_t kz;
3191         uma_zone_t z;
3192         int count;
3193
3194         count = 0;
3195         mtx_lock(&uma_mtx);
3196         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3197                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3198                         count++;
3199         }
3200         mtx_unlock(&uma_mtx);
3201         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3202 }
3203
3204 static int
3205 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3206 {
3207         struct uma_stream_header ush;
3208         struct uma_type_header uth;
3209         struct uma_percpu_stat ups;
3210         uma_bucket_t bucket;
3211         struct sbuf sbuf;
3212         uma_cache_t cache;
3213         uma_klink_t kl;
3214         uma_keg_t kz;
3215         uma_zone_t z;
3216         uma_keg_t k;
3217         char *buffer;
3218         int buflen, count, error, i;
3219
3220         mtx_lock(&uma_mtx);
3221 restart:
3222         mtx_assert(&uma_mtx, MA_OWNED);
3223         count = 0;
3224         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3225                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3226                         count++;
3227         }
3228         mtx_unlock(&uma_mtx);
3229
3230         buflen = sizeof(ush) + count * (sizeof(uth) + sizeof(ups) *
3231             (mp_maxid + 1)) + 1;
3232         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3233
3234         mtx_lock(&uma_mtx);
3235         i = 0;
3236         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3237                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3238                         i++;
3239         }
3240         if (i > count) {
3241                 free(buffer, M_TEMP);
3242                 goto restart;
3243         }
3244         count =  i;
3245
3246         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
3247
3248         /*
3249          * Insert stream header.
3250          */
3251         bzero(&ush, sizeof(ush));
3252         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3253         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3254         ush.ush_count = count;
3255         if (sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush)) < 0) {
3256                 mtx_unlock(&uma_mtx);
3257                 error = ENOMEM;
3258                 goto out;
3259         }
3260
3261         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3262                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3263                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3264                         ZONE_LOCK(z);
3265                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3266                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3267                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3268                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3269                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3270                                 k = kl->kl_keg;
3271                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3272                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3273                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3274                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3275                                     * k->uk_ipers;
3276                         }
3277
3278                         /*
3279                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3280                          * on the keg's zone list.
3281                          */
3282                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3283                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3284                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3285
3286                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3287                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3288                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3289                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3290                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3291                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth)) < 0) {
3292                                 ZONE_UNLOCK(z);
3293                                 mtx_unlock(&uma_mtx);
3294                                 error = ENOMEM;
3295                                 goto out;
3296                         }
3297                         /*
3298                          * While it is not normally safe to access the cache
3299                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3300                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3301                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3302                          * accept the possible race associated with bucket
3303                          * exchange during monitoring.
3304                          */
3305                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3306                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3307                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3308                                         goto skip;
3309                                 if (CPU_ABSENT(i))
3310                                         goto skip;
3311                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3312                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3313                                         ups.ups_cache_free +=
3314                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3315                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3316                                         ups.ups_cache_free +=
3317                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3318                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3319                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3320 skip:
3321                                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups)) < 0) {
3322                                         ZONE_UNLOCK(z);
3323                                         mtx_unlock(&uma_mtx);
3324                                         error = ENOMEM;
3325                                         goto out;
3326                                 }
3327                         }
3328                         ZONE_UNLOCK(z);
3329                 }
3330         }
3331         mtx_unlock(&uma_mtx);
3332         sbuf_finish(&sbuf);
3333         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
3334 out:
3335         free(buffer, M_TEMP);
3336         return (error);
3337 }
3338
3339 #ifdef DDB
3340 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3341 {
3342         u_int64_t allocs, frees;
3343         uma_bucket_t bucket;
3344         uma_keg_t kz;
3345         uma_zone_t z;
3346         int cachefree;
3347
3348         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3349             "Requests");
3350         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3351                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3352                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3353                                 allocs = z->uz_allocs;
3354                                 frees = z->uz_frees;
3355                                 cachefree = 0;
3356                         } else
3357                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3358                                     &frees);
3359                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3360                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3361                                 cachefree += kz->uk_free;
3362                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3363                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3364                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju\n", z->uz_name,
3365                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3366                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3367                             (uintmax_t)allocs);
3368                         if (db_pager_quit)
3369                                 return;
3370                 }
3371         }
3372 }
3373 #endif