]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Rework r281162. Indeed, the flexible array member is preferable here.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/kernel.h>
68 #include <sys/types.h>
69 #include <sys/queue.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mutex.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/random.h>
77 #include <sys/rwlock.h>
78 #include <sys/sbuf.h>
79 #include <sys/sched.h>
80 #include <sys/smp.h>
81 #include <sys/vmmeter.h>
82
83 #include <vm/vm.h>
84 #include <vm/vm_object.h>
85 #include <vm/vm_page.h>
86 #include <vm/vm_pageout.h>
87 #include <vm/vm_param.h>
88 #include <vm/vm_map.h>
89 #include <vm/vm_kern.h>
90 #include <vm/vm_extern.h>
91 #include <vm/uma.h>
92 #include <vm/uma_int.h>
93 #include <vm/uma_dbg.h>
94
95 #include <ddb/ddb.h>
96
97 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
98 #include <vm/memguard.h>
99 #endif
100
101 /*
102  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
103  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
104  * bss section to bootstrap us.
105  */
106 static struct uma_keg masterkeg;
107 static struct uma_zone masterzone_k;
108 static struct uma_zone masterzone_z;
109 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
110 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
111
112 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
113 static uma_zone_t slabzone;
114 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
115
116 /*
117  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
118  * prior to malloc coming up.
119  */
120 static uma_zone_t hashzone;
121
122 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
123 int uma_align_cache = 64 - 1;
124
125 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
126
127 /*
128  * Are we allowed to allocate buckets?
129  */
130 static int bucketdisable = 1;
131
132 /* Linked list of all kegs in the system */
133 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
134
135 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
136 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
137     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
138
139 /* This RW lock protects the keg list */
140 static struct rwlock_padalign uma_rwlock;
141
142 /* Linked list of boot time pages */
143 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
144     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
145
146 /* This mutex protects the boot time pages list */
147 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
148
149 static struct sx uma_drain_lock;
150
151 /* Is the VM done starting up? */
152 static int booted = 0;
153 #define UMA_STARTUP     1
154 #define UMA_STARTUP2    2
155
156 /*
157  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
158  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
159  */
160 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
161
162 /*
163  * This is the handle used to schedule events that need to happen
164  * outside of the allocation fast path.
165  */
166 static struct callout uma_callout;
167 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
168
169 /*
170  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
171  * a special allocation function just for zones.
172  */
173 struct uma_zctor_args {
174         const char *name;
175         size_t size;
176         uma_ctor ctor;
177         uma_dtor dtor;
178         uma_init uminit;
179         uma_fini fini;
180         uma_import import;
181         uma_release release;
182         void *arg;
183         uma_keg_t keg;
184         int align;
185         uint32_t flags;
186 };
187
188 struct uma_kctor_args {
189         uma_zone_t zone;
190         size_t size;
191         uma_init uminit;
192         uma_fini fini;
193         int align;
194         uint32_t flags;
195 };
196
197 struct uma_bucket_zone {
198         uma_zone_t      ubz_zone;
199         char            *ubz_name;
200         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
201         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
202 };
203
204 /*
205  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
206  * of two sizes for more efficient space utilization.
207  */
208 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
209     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
210
211 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
212
213 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
214         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
215         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
216         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
217         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
218         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
219         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
220         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
221         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
222         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
223         { NULL, NULL, 0}
224 };
225
226 /*
227  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
228  */
229 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
230
231 /* Prototypes.. */
232
233 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
234 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
235 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
236 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
237 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
238 static void cache_drain(uma_zone_t);
239 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
240 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
241 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
242 static void keg_dtor(void *, int, void *);
243 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
244 static void zone_dtor(void *, int, void *);
245 static int zero_init(void *, int, int);
246 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
247 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
248 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
249 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
250 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
251 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
252 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
253 static void uma_timeout(void *);
254 static void uma_startup3(void);
255 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
256 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
257 static void bucket_enable(void);
258 static void bucket_init(void);
259 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
260 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
261 static void bucket_zone_drain(void);
262 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
263 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
264 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
265 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
266 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
267 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
268     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
269 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
270 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
271 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
272
273 void uma_print_zone(uma_zone_t);
274 void uma_print_stats(void);
275 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
276 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
277
278 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
279
280 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
281     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
282
283 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
284     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
285
286 static int zone_warnings = 1;
287 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
288     "Warn when UMA zones becomes full");
289
290 /*
291  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
292  */
293 static void
294 bucket_enable(void)
295 {
296         bucketdisable = vm_page_count_min();
297 }
298
299 /*
300  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
301  *
302  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
303  * of the header and an array of pointers.
304  */
305 static void
306 bucket_init(void)
307 {
308         struct uma_bucket_zone *ubz;
309         int size;
310         int i;
311
312         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
313                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
314                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
315                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
316                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
317                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
318         }
319 }
320
321 /*
322  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
323  * to allocate the bucket.
324  */
325 static struct uma_bucket_zone *
326 bucket_zone_lookup(int entries)
327 {
328         struct uma_bucket_zone *ubz;
329
330         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
331                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
332                         return (ubz);
333         ubz--;
334         return (ubz);
335 }
336
337 static int
338 bucket_select(int size)
339 {
340         struct uma_bucket_zone *ubz;
341
342         ubz = &bucket_zones[0];
343         if (size > ubz->ubz_maxsize)
344                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
345
346         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
347                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
348                         break;
349         ubz--;
350         return (ubz->ubz_entries);
351 }
352
353 static uma_bucket_t
354 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
355 {
356         struct uma_bucket_zone *ubz;
357         uma_bucket_t bucket;
358
359         /*
360          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
361          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
362          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
363          * low memory situations.
364          */
365         if (bucketdisable)
366                 return (NULL);
367         /*
368          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
369          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
370          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
371          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
372          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
373          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
374          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
375          * free path.
376          */
377         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
378                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
379         else {
380                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
381                         return (NULL);
382                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
383         }
384         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
385                 flags |= M_NOVM;
386         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
387         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
388                 ubz++;
389         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
390         if (bucket) {
391 #ifdef INVARIANTS
392                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
393 #endif
394                 bucket->ub_cnt = 0;
395                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
396         }
397
398         return (bucket);
399 }
400
401 static void
402 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
403 {
404         struct uma_bucket_zone *ubz;
405
406         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
407             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
408         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
409                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
410         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
411         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
412 }
413
414 static void
415 bucket_zone_drain(void)
416 {
417         struct uma_bucket_zone *ubz;
418
419         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
420                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
421 }
422
423 static void
424 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
425 {
426         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
427
428         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
429                 return;
430
431         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
432                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
433 }
434
435 static void
436 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
437 {
438         uma_klink_t klink;
439
440         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
441                 kegfn(klink->kl_keg);
442 }
443
444 /*
445  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
446  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
447  *
448  * Arguments:
449  *      arg   Unused
450  *
451  * Returns:
452  *      Nothing
453  */
454 static void
455 uma_timeout(void *unused)
456 {
457         bucket_enable();
458         zone_foreach(zone_timeout);
459
460         /* Reschedule this event */
461         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
462 }
463
464 /*
465  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
466  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
467  *
468  *  Returns nothing.
469  */
470 static void
471 keg_timeout(uma_keg_t keg)
472 {
473
474         KEG_LOCK(keg);
475         /*
476          * Expand the keg hash table.
477          *
478          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
479          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
480          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
481          */
482         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
483             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
484                 struct uma_hash newhash;
485                 struct uma_hash oldhash;
486                 int ret;
487
488                 /*
489                  * This is so involved because allocating and freeing
490                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
491                  * I have to do everything in stages and check for
492                  * races.
493                  */
494                 newhash = keg->uk_hash;
495                 KEG_UNLOCK(keg);
496                 ret = hash_alloc(&newhash);
497                 KEG_LOCK(keg);
498                 if (ret) {
499                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
500                                 oldhash = keg->uk_hash;
501                                 keg->uk_hash = newhash;
502                         } else
503                                 oldhash = newhash;
504
505                         KEG_UNLOCK(keg);
506                         hash_free(&oldhash);
507                         return;
508                 }
509         }
510         KEG_UNLOCK(keg);
511 }
512
513 static void
514 zone_timeout(uma_zone_t zone)
515 {
516
517         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
518 }
519
520 /*
521  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
522  * backing store.
523  *
524  * Arguments:
525  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
526  *
527  * Returns:
528  *      1 on sucess and 0 on failure.
529  */
530 static int
531 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
532 {
533         int oldsize;
534         int alloc;
535
536         oldsize = hash->uh_hashsize;
537
538         /* We're just going to go to a power of two greater */
539         if (oldsize)  {
540                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
541                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
542                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
543                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
544         } else {
545                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
546                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
547                     M_WAITOK);
548                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
549         }
550         if (hash->uh_slab_hash) {
551                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
552                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
553                 return (1);
554         }
555
556         return (0);
557 }
558
559 /*
560  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
561  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
562  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
563  *
564  * Arguments:
565  *      oldhash  The hash you want to expand
566  *      newhash  The hash structure for the new table
567  *
568  * Returns:
569  *      Nothing
570  *
571  * Discussion:
572  */
573 static int
574 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
575 {
576         uma_slab_t slab;
577         int hval;
578         int i;
579
580         if (!newhash->uh_slab_hash)
581                 return (0);
582
583         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
584                 return (0);
585
586         /*
587          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
588          * full rehash.
589          */
590
591         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
592                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
593                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
594                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
595                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
596                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
597                             slab, us_hlink);
598                 }
599
600         return (1);
601 }
602
603 /*
604  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
605  *
606  * Arguments:
607  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
608  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
609  *
610  * Returns:
611  *      Nothing
612  */
613 static void
614 hash_free(struct uma_hash *hash)
615 {
616         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
617                 return;
618         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
619                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
620         else
621                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
622 }
623
624 /*
625  * Frees all outstanding items in a bucket
626  *
627  * Arguments:
628  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
629  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
630  *
631  * Returns:
632  *      Nothing
633  */
634
635 static void
636 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
637 {
638         int i;
639
640         if (bucket == NULL)
641                 return;
642
643         if (zone->uz_fini)
644                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
645                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
646         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
647         bucket->ub_cnt = 0;
648 }
649
650 /*
651  * Drains the per cpu caches for a zone.
652  *
653  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
654  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
655  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
656  *
657  * Arguments:
658  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
659  *
660  * Returns:
661  *      Nothing
662  */
663 static void
664 cache_drain(uma_zone_t zone)
665 {
666         uma_cache_t cache;
667         int cpu;
668
669         /*
670          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
671          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
672          * of the caches at this point.
673          *
674          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
675          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
676          *
677          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
678          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
679          * there in some form?
680          */
681         CPU_FOREACH(cpu) {
682                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
683                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
684                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
685                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
686                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
687                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
688                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
689                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
690         }
691         ZONE_LOCK(zone);
692         bucket_cache_drain(zone);
693         ZONE_UNLOCK(zone);
694 }
695
696 static void
697 cache_shrink(uma_zone_t zone)
698 {
699
700         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
701                 return;
702
703         ZONE_LOCK(zone);
704         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
705         ZONE_UNLOCK(zone);
706 }
707
708 static void
709 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
710 {
711         uma_cache_t cache;
712         uma_bucket_t b1, b2;
713
714         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
715                 return;
716
717         b1 = b2 = NULL;
718         ZONE_LOCK(zone);
719         critical_enter();
720         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
721         if (cache->uc_allocbucket) {
722                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
723                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
724                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
725                 else
726                         b1 = cache->uc_allocbucket;
727                 cache->uc_allocbucket = NULL;
728         }
729         if (cache->uc_freebucket) {
730                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
731                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
732                             cache->uc_freebucket, ub_link);
733                 else
734                         b2 = cache->uc_freebucket;
735                 cache->uc_freebucket = NULL;
736         }
737         critical_exit();
738         ZONE_UNLOCK(zone);
739         if (b1)
740                 bucket_free(zone, b1, NULL);
741         if (b2)
742                 bucket_free(zone, b2, NULL);
743 }
744
745 /*
746  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
747  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
748  * one by one and enter a critical section on each of them in order
749  * to safely access their cache buckets.
750  * Zone lock must not be held on call this function.
751  */
752 static void
753 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
754 {
755         int cpu;
756
757         /*
758          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
759          */
760         if (zone)
761                 cache_shrink(zone);
762         else
763                 zone_foreach(cache_shrink);
764
765         CPU_FOREACH(cpu) {
766                 thread_lock(curthread);
767                 sched_bind(curthread, cpu);
768                 thread_unlock(curthread);
769
770                 if (zone)
771                         cache_drain_safe_cpu(zone);
772                 else
773                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
774         }
775         thread_lock(curthread);
776         sched_unbind(curthread);
777         thread_unlock(curthread);
778 }
779
780 /*
781  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
782  */
783 static void
784 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
785 {
786         uma_bucket_t bucket;
787
788         /*
789          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
790          * cpu (alloc/free).
791          */
792         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
793                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
794                 ZONE_UNLOCK(zone);
795                 bucket_drain(zone, bucket);
796                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
797                 ZONE_LOCK(zone);
798         }
799
800         /*
801          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
802          * is probably lower then price of global cache drain.
803          */
804         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
805                 zone->uz_count--;
806 }
807
808 static void
809 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
810 {
811         uint8_t *mem;
812         int i;
813         uint8_t flags;
814
815         mem = slab->us_data;
816         flags = slab->us_flags;
817         i = start;
818         if (keg->uk_fini != NULL) {
819                 for (i--; i > -1; i--)
820                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
821                             keg->uk_size);
822         }
823         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
824                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
825 #ifdef UMA_DEBUG
826         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
827             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
828 #endif
829         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
830 }
831
832 /*
833  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
834  * the pageout daemon.
835  *
836  * Returns nothing.
837  */
838 static void
839 keg_drain(uma_keg_t keg)
840 {
841         struct slabhead freeslabs = { 0 };
842         uma_slab_t slab;
843         uma_slab_t n;
844
845         /*
846          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
847          * time
848          */
849         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
850                 return;
851
852 #ifdef UMA_DEBUG
853         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
854 #endif
855         KEG_LOCK(keg);
856         if (keg->uk_free == 0)
857                 goto finished;
858
859         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
860         while (slab) {
861                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
862
863                 /* We have no where to free these to */
864                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
865                         slab = n;
866                         continue;
867                 }
868
869                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
870                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
871                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
872
873                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
874                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
875
876                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
877
878                 slab = n;
879         }
880 finished:
881         KEG_UNLOCK(keg);
882
883         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
884                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
885                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
886         }
887 }
888
889 static void
890 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
891 {
892
893         /*
894          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
895          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
896          * is the only call that knows the structure will still be available
897          * when it wakes up.
898          */
899         ZONE_LOCK(zone);
900         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
901                 if (waitok == M_NOWAIT)
902                         goto out;
903                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
904         }
905         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
906         bucket_cache_drain(zone);
907         ZONE_UNLOCK(zone);
908         /*
909          * The DRAINING flag protects us from being freed while
910          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
911          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
912          */
913         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
914         ZONE_LOCK(zone);
915         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
916         wakeup(zone);
917 out:
918         ZONE_UNLOCK(zone);
919 }
920
921 void
922 zone_drain(uma_zone_t zone)
923 {
924
925         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
926 }
927
928 /*
929  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
930  *
931  * Arguments:
932  *      wait  Shall we wait?
933  *
934  * Returns:
935  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
936  *      caller specified M_NOWAIT.
937  */
938 static uma_slab_t
939 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
940 {
941         uma_slabrefcnt_t slabref;
942         uma_alloc allocf;
943         uma_slab_t slab;
944         uint8_t *mem;
945         uint8_t flags;
946         int i;
947
948         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
949         slab = NULL;
950         mem = NULL;
951
952 #ifdef UMA_DEBUG
953         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
954 #endif
955         allocf = keg->uk_allocf;
956         KEG_UNLOCK(keg);
957
958         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
959                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
960                 if (slab == NULL)
961                         goto out;
962         }
963
964         /*
965          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
966          * first time they are added to a zone.
967          *
968          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
969          */
970
971         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
972                 wait |= M_ZERO;
973         else
974                 wait &= ~M_ZERO;
975
976         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
977                 wait |= M_NODUMP;
978
979         /* zone is passed for legacy reasons. */
980         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
981         if (mem == NULL) {
982                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
983                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
984                 slab = NULL;
985                 goto out;
986         }
987
988         /* Point the slab into the allocated memory */
989         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
990                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
991
992         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
993                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
994                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
995
996         slab->us_keg = keg;
997         slab->us_data = mem;
998         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
999         slab->us_flags = flags;
1000         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1001 #ifdef INVARIANTS
1002         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1003 #endif
1004         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1005                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
1006                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1007                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
1008         }
1009
1010         if (keg->uk_init != NULL) {
1011                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1012                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1013                             keg->uk_size, wait) != 0)
1014                                 break;
1015                 if (i != keg->uk_ipers) {
1016                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1017                         slab = NULL;
1018                         goto out;
1019                 }
1020         }
1021 out:
1022         KEG_LOCK(keg);
1023
1024         if (slab != NULL) {
1025                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1026                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1027
1028                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1029                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1030         }
1031
1032         return (slab);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1037  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1038  * the VM is ready.
1039  */
1040 static void *
1041 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1042 {
1043         uma_keg_t keg;
1044         uma_slab_t tmps;
1045         int pages, check_pages;
1046
1047         keg = zone_first_keg(zone);
1048         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1049         check_pages = pages - 1;
1050         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1051
1052         /*
1053          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1054          */
1055         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1056
1057         /* First check if we have enough room. */
1058         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1059         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
1060                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
1061         if (tmps != NULL) {
1062                 /*
1063                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
1064                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
1065                  * "pages" contiguous pages of memory.
1066                  */
1067                 while (pages-- > 0) {
1068                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1069                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
1070                 }
1071                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1072                 *pflag = tmps->us_flags;
1073                 return (tmps->us_data);
1074         }
1075         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1076         if (booted < UMA_STARTUP2)
1077                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1078         /*
1079          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1080          */
1081 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1082         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1083 #else
1084         keg->uk_allocf = page_alloc;
1085 #endif
1086         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Allocates a number of pages from the system
1091  *
1092  * Arguments:
1093  *      bytes  The number of bytes requested
1094  *      wait  Shall we wait?
1095  *
1096  * Returns:
1097  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1098  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1099  */
1100 static void *
1101 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1102 {
1103         void *p;        /* Returned page */
1104
1105         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1106         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1107
1108         return (p);
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Allocates a number of pages from within an object
1113  *
1114  * Arguments:
1115  *      bytes  The number of bytes requested
1116  *      wait   Shall we wait?
1117  *
1118  * Returns:
1119  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1120  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1121  */
1122 static void *
1123 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
1124 {
1125         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1126         u_long npages;
1127         vm_offset_t retkva, zkva;
1128         vm_page_t p, p_next;
1129         uma_keg_t keg;
1130
1131         TAILQ_INIT(&alloctail);
1132         keg = zone_first_keg(zone);
1133
1134         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1135         while (npages > 0) {
1136                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1137                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1138                 if (p != NULL) {
1139                         /*
1140                          * Since the page does not belong to an object, its
1141                          * listq is unused.
1142                          */
1143                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1144                         npages--;
1145                         continue;
1146                 }
1147                 if (wait & M_WAITOK) {
1148                         VM_WAIT;
1149                         continue;
1150                 }
1151
1152                 /*
1153                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1154                  * exit.
1155                  */
1156                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1157                         vm_page_unwire(p, PQ_INACTIVE);
1158                         vm_page_free(p); 
1159                 }
1160                 return (NULL);
1161         }
1162         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1163         zkva = keg->uk_kva +
1164             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1165         retkva = zkva;
1166         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1167                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1168                 zkva += PAGE_SIZE;
1169         }
1170
1171         return ((void *)retkva);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Frees a number of pages to the system
1176  *
1177  * Arguments:
1178  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1179  *      size  The size of the memory being freed
1180  *      flags The original p->us_flags field
1181  *
1182  * Returns:
1183  *      Nothing
1184  */
1185 static void
1186 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1187 {
1188         struct vmem *vmem;
1189
1190         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1191                 vmem = kmem_arena;
1192         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1193                 vmem = kernel_arena;
1194         else
1195                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1196
1197         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1198 }
1199
1200 /*
1201  * Zero fill initializer
1202  *
1203  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1204  */
1205 static int
1206 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1207 {
1208         bzero(mem, size);
1209         return (0);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1214  *
1215  * Arguments
1216  *      keg  The zone we should initialize
1217  *
1218  * Returns
1219  *      Nothing
1220  */
1221 static void
1222 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1223 {
1224         u_int rsize;
1225         u_int memused;
1226         u_int wastedspace;
1227         u_int shsize;
1228
1229         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1230                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1231
1232                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1233                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1234                     PAGE_SIZE);
1235         } else {
1236                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1237                 keg->uk_ppera = 1;
1238         }
1239
1240         /*
1241          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1242          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1243          * allocation bits for we round it up.
1244          */
1245         rsize = keg->uk_size;
1246         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1247                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1248         if (rsize & keg->uk_align)
1249                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1250         keg->uk_rsize = rsize;
1251
1252         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1253             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1254             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1255
1256         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1257                 rsize += sizeof(uint32_t);
1258
1259         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1260                 shsize = 0;
1261         else 
1262                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1263
1264         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1265         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1266             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1267
1268         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1269         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1270
1271         /*
1272          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1273          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1274          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1275          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1276          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1277          */
1278         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1279             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1280                 return;
1281
1282         /*
1283          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1284          * this if it permits more items per-slab.
1285          *
1286          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1287          * Historically this was not done because the VM could not
1288          * efficiently handle contiguous allocations.
1289          */
1290         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1291             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1292                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1293                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1294                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1295 #ifdef UMA_DEBUG
1296                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1297                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1298                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1299                     "calculated ipers = %d, "
1300                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1301                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1302                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1303 #endif
1304                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1305         }
1306
1307         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1308             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1309                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1314  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1315  * more complicated.
1316  *
1317  * Arguments
1318  *      keg  The keg we should initialize
1319  *
1320  * Returns
1321  *      Nothing
1322  */
1323 static void
1324 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1325 {
1326         u_int shsize;
1327
1328         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1329         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1330             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1331         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1332             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1333
1334         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1335         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1336         keg->uk_ipers = 1;
1337         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1338
1339         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1340         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1341                 return;
1342
1343         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1344         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1345                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1346                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1347                         shsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1348                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1349                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1350                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1351
1352                 if ((PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - keg->uk_rsize < shsize)
1353                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1354         }
1355
1356         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1357             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1358                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1359 }
1360
1361 static void
1362 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1363 {
1364         int alignsize;
1365         int trailer;
1366         int pages;
1367         int rsize;
1368
1369         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1370             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1371
1372         alignsize = keg->uk_align + 1;
1373         rsize = keg->uk_size;
1374         /*
1375          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1376          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1377          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1378          * would fall on the same boundary every time.
1379          */
1380         if (rsize & keg->uk_align)
1381                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1382         if ((rsize & alignsize) == 0)
1383                 rsize += alignsize;
1384         trailer = rsize - keg->uk_size;
1385         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1386         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1387         keg->uk_rsize = rsize;
1388         keg->uk_ppera = pages;
1389         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1390         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1391         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1392         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1393             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1394             keg->uk_ipers));
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1399  * the keg onto the global keg list.
1400  *
1401  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1402  *      udata  Actually uma_kctor_args
1403  */
1404 static int
1405 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1406 {
1407         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1408         uma_keg_t keg = mem;
1409         uma_zone_t zone;
1410
1411         bzero(keg, size);
1412         keg->uk_size = arg->size;
1413         keg->uk_init = arg->uminit;
1414         keg->uk_fini = arg->fini;
1415         keg->uk_align = arg->align;
1416         keg->uk_free = 0;
1417         keg->uk_reserve = 0;
1418         keg->uk_pages = 0;
1419         keg->uk_flags = arg->flags;
1420         keg->uk_allocf = page_alloc;
1421         keg->uk_freef = page_free;
1422         keg->uk_slabzone = NULL;
1423
1424         /*
1425          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1426          */
1427         zone = arg->zone;
1428         keg->uk_name = zone->uz_name;
1429
1430         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1431                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1432
1433         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1434                 keg->uk_init = zero_init;
1435
1436         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1437                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1438
1439         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1440 #ifdef SMP
1441                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1442 #else
1443                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1444 #endif
1445
1446         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1447                 keg_cachespread_init(keg);
1448         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1449                 if (keg->uk_size >
1450                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1451                     sizeof(uint32_t)))
1452                         keg_large_init(keg);
1453                 else
1454                         keg_small_init(keg);
1455         } else {
1456                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1457                         keg_large_init(keg);
1458                 else
1459                         keg_small_init(keg);
1460         }
1461
1462         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1463                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1464                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1465                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1466                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1467                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1468                 } else
1469                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1470         }
1471
1472         /*
1473          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1474          * startup cache until the vm is ready.
1475          */
1476         if (keg->uk_ppera == 1) {
1477 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1478                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1479                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1480
1481                 if (booted < UMA_STARTUP)
1482                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1483 #else
1484                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1485                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1486 #endif
1487         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1488             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1489                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1490
1491         /*
1492          * Initialize keg's lock
1493          */
1494         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1495
1496         /*
1497          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1498          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1499          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1500          */
1501         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1502                 u_int totsize;
1503
1504                 /* Size of the slab struct and free list */
1505                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1506
1507                 /* Size of the reference counts. */
1508                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1509                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1510
1511                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1512                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1513                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1514                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1515
1516                 /*
1517                  * The only way the following is possible is if with our
1518                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1519                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1520                  * mathematically possible for all cases, so we make
1521                  * sure here anyway.
1522                  */
1523                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1524                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1525                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1526                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1527                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1528                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1529                             keg->uk_size);
1530                         panic("UMA slab won't fit.");
1531                 }
1532         }
1533
1534         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1535                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1536
1537 #ifdef UMA_DEBUG
1538         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1539             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1540             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1541             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1542 #endif
1543
1544         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1545
1546         rw_wlock(&uma_rwlock);
1547         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1548         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1549         return (0);
1550 }
1551
1552 /*
1553  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1554  *
1555  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1556  *      udata  Actually uma_zctor_args
1557  */
1558 static int
1559 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1560 {
1561         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1562         uma_zone_t zone = mem;
1563         uma_zone_t z;
1564         uma_keg_t keg;
1565
1566         bzero(zone, size);
1567         zone->uz_name = arg->name;
1568         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1569         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1570         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1571         zone->uz_init = NULL;
1572         zone->uz_fini = NULL;
1573         zone->uz_allocs = 0;
1574         zone->uz_frees = 0;
1575         zone->uz_fails = 0;
1576         zone->uz_sleeps = 0;
1577         zone->uz_count = 0;
1578         zone->uz_count_min = 0;
1579         zone->uz_flags = 0;
1580         zone->uz_warning = NULL;
1581         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1582         keg = arg->keg;
1583
1584         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1585
1586         /*
1587          * This is a pure cache zone, no kegs.
1588          */
1589         if (arg->import) {
1590                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1591                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1592                 zone->uz_flags = arg->flags;
1593                 zone->uz_size = arg->size;
1594                 zone->uz_import = arg->import;
1595                 zone->uz_release = arg->release;
1596                 zone->uz_arg = arg->arg;
1597                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1598                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1599                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1600                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1601                 goto out;
1602         }
1603
1604         /*
1605          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1606          */
1607         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1608         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1609         zone->uz_arg = zone; 
1610
1611         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1612                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1613                 zone->uz_init = arg->uminit;
1614                 zone->uz_fini = arg->fini;
1615                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1616                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1617                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1618                 ZONE_LOCK(zone);
1619                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1620                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1621                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1622                                 break;
1623                         }
1624                 }
1625                 ZONE_UNLOCK(zone);
1626                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1627         } else if (keg == NULL) {
1628                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1629                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1630                         return (ENOMEM);
1631         } else {
1632                 struct uma_kctor_args karg;
1633                 int error;
1634
1635                 /* We should only be here from uma_startup() */
1636                 karg.size = arg->size;
1637                 karg.uminit = arg->uminit;
1638                 karg.fini = arg->fini;
1639                 karg.align = arg->align;
1640                 karg.flags = arg->flags;
1641                 karg.zone = zone;
1642                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1643                     flags);
1644                 if (error)
1645                         return (error);
1646         }
1647
1648         /*
1649          * Link in the first keg.
1650          */
1651         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1652         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1653         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1654         zone->uz_size = keg->uk_size;
1655         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1656             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1657
1658         /*
1659          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1660          * caches.  If we're internal, bail out here.
1661          */
1662         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1663                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1664                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1665                 return (0);
1666         }
1667
1668 out:
1669         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1670                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1671         else
1672                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1673         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1674
1675         return (0);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1680  * table and removes the keg from the global list.
1681  *
1682  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1683  *      udata  unused
1684  */
1685 static void
1686 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1687 {
1688         uma_keg_t keg;
1689
1690         keg = (uma_keg_t)arg;
1691         KEG_LOCK(keg);
1692         if (keg->uk_free != 0) {
1693                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1694                     " Lost %d pages of memory.\n",
1695                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1696                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1697         }
1698         KEG_UNLOCK(keg);
1699
1700         hash_free(&keg->uk_hash);
1701
1702         KEG_LOCK_FINI(keg);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Zone header dtor.
1707  *
1708  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1709  *      udata  unused
1710  */
1711 static void
1712 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1713 {
1714         uma_klink_t klink;
1715         uma_zone_t zone;
1716         uma_keg_t keg;
1717
1718         zone = (uma_zone_t)arg;
1719         keg = zone_first_keg(zone);
1720
1721         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1722                 cache_drain(zone);
1723
1724         rw_wlock(&uma_rwlock);
1725         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1726         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1727         /*
1728          * XXX there are some races here where
1729          * the zone can be drained but zone lock
1730          * released and then refilled before we
1731          * remove it... we dont care for now
1732          */
1733         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1734         /*
1735          * Unlink all of our kegs.
1736          */
1737         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1738                 klink->kl_keg = NULL;
1739                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1740                 if (klink == &zone->uz_klink)
1741                         continue;
1742                 free(klink, M_TEMP);
1743         }
1744         /*
1745          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1746          */
1747         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1748                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1749                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1750                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1751                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1752         }
1753         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1758  *
1759  * Arguments:
1760  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1761  *              as an argument.
1762  *
1763  * Returns:
1764  *      Nothing
1765  */
1766 static void
1767 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1768 {
1769         uma_keg_t keg;
1770         uma_zone_t zone;
1771
1772         rw_rlock(&uma_rwlock);
1773         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1774                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1775                         zfunc(zone);
1776         }
1777         rw_runlock(&uma_rwlock);
1778 }
1779
1780 /* Public functions */
1781 /* See uma.h */
1782 void
1783 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1784 {
1785         struct uma_zctor_args args;
1786         uma_slab_t slab;
1787         u_int slabsize;
1788         int i;
1789
1790 #ifdef UMA_DEBUG
1791         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1792 #endif
1793         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1794
1795         /* "manually" create the initial zone */
1796         memset(&args, 0, sizeof(args));
1797         args.name = "UMA Kegs";
1798         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1799         args.ctor = keg_ctor;
1800         args.dtor = keg_dtor;
1801         args.uminit = zero_init;
1802         args.fini = NULL;
1803         args.keg = &masterkeg;
1804         args.align = 32 - 1;
1805         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1806         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1807         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1808
1809 #ifdef UMA_DEBUG
1810         printf("Filling boot free list.\n");
1811 #endif
1812         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1813                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1814                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1815                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1816                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1817         }
1818         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1819
1820 #ifdef UMA_DEBUG
1821         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1822 #endif
1823         args.name = "UMA Zones";
1824         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1825             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1826         args.ctor = zone_ctor;
1827         args.dtor = zone_dtor;
1828         args.uminit = zero_init;
1829         args.fini = NULL;
1830         args.keg = NULL;
1831         args.align = 32 - 1;
1832         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1833         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1834         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1835
1836 #ifdef UMA_DEBUG
1837         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1838 #endif
1839
1840         /* Now make a zone for slab headers */
1841         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1842                                 sizeof(struct uma_slab),
1843                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1844                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1845
1846         /*
1847          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1848          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1849          */
1850         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1851         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1852         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1853                                   slabsize,
1854                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1855                                   UMA_ALIGN_PTR,
1856                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1857
1858         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1859             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1860             NULL, NULL, NULL, NULL,
1861             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1862
1863         bucket_init();
1864
1865         booted = UMA_STARTUP;
1866
1867 #ifdef UMA_DEBUG
1868         printf("UMA startup complete.\n");
1869 #endif
1870 }
1871
1872 /* see uma.h */
1873 void
1874 uma_startup2(void)
1875 {
1876         booted = UMA_STARTUP2;
1877         bucket_enable();
1878         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
1879 #ifdef UMA_DEBUG
1880         printf("UMA startup2 complete.\n");
1881 #endif
1882 }
1883
1884 /*
1885  * Initialize our callout handle
1886  *
1887  */
1888
1889 static void
1890 uma_startup3(void)
1891 {
1892 #ifdef UMA_DEBUG
1893         printf("Starting callout.\n");
1894 #endif
1895         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1896         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1897 #ifdef UMA_DEBUG
1898         printf("UMA startup3 complete.\n");
1899 #endif
1900 }
1901
1902 static uma_keg_t
1903 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1904                 int align, uint32_t flags)
1905 {
1906         struct uma_kctor_args args;
1907
1908         args.size = size;
1909         args.uminit = uminit;
1910         args.fini = fini;
1911         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1912         args.flags = flags;
1913         args.zone = zone;
1914         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1915 }
1916
1917 /* See uma.h */
1918 void
1919 uma_set_align(int align)
1920 {
1921
1922         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1923                 uma_align_cache = align;
1924 }
1925
1926 /* See uma.h */
1927 uma_zone_t
1928 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1929                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1930
1931 {
1932         struct uma_zctor_args args;
1933         uma_zone_t res;
1934         bool locked;
1935
1936         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1937         memset(&args, 0, sizeof(args));
1938         args.name = name;
1939         args.size = size;
1940         args.ctor = ctor;
1941         args.dtor = dtor;
1942         args.uminit = uminit;
1943         args.fini = fini;
1944         args.align = align;
1945         args.flags = flags;
1946         args.keg = NULL;
1947
1948         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1949                 locked = false;
1950         } else {
1951                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1952                 locked = true;
1953         }
1954         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1955         if (locked)
1956                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1957         return (res);
1958 }
1959
1960 /* See uma.h */
1961 uma_zone_t
1962 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1963                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1964 {
1965         struct uma_zctor_args args;
1966         uma_keg_t keg;
1967         uma_zone_t res;
1968         bool locked;
1969
1970         keg = zone_first_keg(master);
1971         memset(&args, 0, sizeof(args));
1972         args.name = name;
1973         args.size = keg->uk_size;
1974         args.ctor = ctor;
1975         args.dtor = dtor;
1976         args.uminit = zinit;
1977         args.fini = zfini;
1978         args.align = keg->uk_align;
1979         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1980         args.keg = keg;
1981
1982         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1983                 locked = false;
1984         } else {
1985                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1986                 locked = true;
1987         }
1988         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1989         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1990         if (locked)
1991                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1992         return (res);
1993 }
1994
1995 /* See uma.h */
1996 uma_zone_t
1997 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1998                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1999                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
2000 {
2001         struct uma_zctor_args args;
2002
2003         memset(&args, 0, sizeof(args));
2004         args.name = name;
2005         args.size = size;
2006         args.ctor = ctor;
2007         args.dtor = dtor;
2008         args.uminit = zinit;
2009         args.fini = zfini;
2010         args.import = zimport;
2011         args.release = zrelease;
2012         args.arg = arg;
2013         args.align = 0;
2014         args.flags = flags;
2015
2016         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
2017 }
2018
2019 static void
2020 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2021 {
2022         if (a < b) {
2023                 ZONE_LOCK(a);
2024                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2025         } else {
2026                 ZONE_LOCK(b);
2027                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2028         }
2029 }
2030
2031 static void
2032 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2033 {
2034
2035         ZONE_UNLOCK(a);
2036         ZONE_UNLOCK(b);
2037 }
2038
2039 int
2040 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2041 {
2042         uma_klink_t klink;
2043         uma_klink_t kl;
2044         int error;
2045
2046         error = 0;
2047         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2048
2049         zone_lock_pair(zone, master);
2050         /*
2051          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2052          * a secondary.
2053          */
2054         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2055             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2056                 error = EINVAL;
2057                 goto out;
2058         }
2059         /*
2060          * The new master must also use vtoslab().
2061          */
2062         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2063                 error = EINVAL;
2064                 goto out;
2065         }
2066         /*
2067          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
2068          */
2069         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
2070             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
2071                 error = EINVAL;
2072                 goto out;
2073         }
2074         /*
2075          * The underlying object must be the same size.  rsize
2076          * may be different.
2077          */
2078         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2079                 error = E2BIG;
2080                 goto out;
2081         }
2082         /*
2083          * Put it at the end of the list.
2084          */
2085         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2086         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2087                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2088                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2089                         break;
2090                 }
2091         }
2092         klink = NULL;
2093         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2094         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2095
2096 out:
2097         zone_unlock_pair(zone, master);
2098         if (klink != NULL)
2099                 free(klink, M_TEMP);
2100
2101         return (error);
2102 }
2103
2104
2105 /* See uma.h */
2106 void
2107 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2108 {
2109
2110         sx_slock(&uma_drain_lock);
2111         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2112         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2113 }
2114
2115 /* See uma.h */
2116 void *
2117 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2118 {
2119         void *item;
2120         uma_cache_t cache;
2121         uma_bucket_t bucket;
2122         int lockfail;
2123         int cpu;
2124
2125 #if 0
2126         /* XXX: FIX!! Do not enable this in CURRENT!! MarkM */
2127         /* The entropy here is desirable, but the harvesting is expensive */
2128         random_harvest(&(zone->uz_name), sizeof(void *), 1, RANDOM_UMA_ALLOC);
2129 #endif
2130
2131         /* This is the fast path allocation */
2132 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2133         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2134 #endif
2135         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2136             zone->uz_name, flags);
2137
2138         if (flags & M_WAITOK) {
2139                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2140                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2141         }
2142 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2143         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2144                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2145                 if (item != NULL) {
2146                         /*
2147                          * Avoid conflict with the use-after-free
2148                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2149                          */
2150                         if (zone->uz_init != NULL &&
2151                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2152                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2153                                 return (NULL);
2154                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2155                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2156                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2157                             flags) != 0) {
2158                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2159                                 return (NULL);
2160                         }
2161 #if 0
2162                         /* XXX: FIX!! Do not enable this in CURRENT!! MarkM */
2163                         /* The entropy here is desirable, but the harvesting is expensive */
2164                         random_harvest(&item, sizeof(void *), 1, RANDOM_UMA_ALLOC);
2165 #endif
2166                         return (item);
2167                 }
2168                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2169         }
2170 #endif
2171         /*
2172          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2173          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2174          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2175          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2176          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2177          * preemption and migration.  We release the critical section in
2178          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2179          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2180          * must detect and handle migration if it has occurred.
2181          */
2182         critical_enter();
2183         cpu = curcpu;
2184         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2185
2186 zalloc_start:
2187         bucket = cache->uc_allocbucket;
2188         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2189                 bucket->ub_cnt--;
2190                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2191 #ifdef INVARIANTS
2192                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2193 #endif
2194                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2195                 cache->uc_allocs++;
2196                 critical_exit();
2197                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2198                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2199                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2200                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2201                         return (NULL);
2202                 }
2203 #ifdef INVARIANTS
2204                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2205 #endif
2206                 if (flags & M_ZERO)
2207                         uma_zero_item(item, zone);
2208 #if 0
2209                 /* XXX: FIX!! Do not enable this in CURRENT!! MarkM */
2210                 /* The entropy here is desirable, but the harvesting is expensive */
2211                 random_harvest(&item, sizeof(void *), 1, RANDOM_UMA_ALLOC);
2212 #endif
2213                 return (item);
2214         }
2215
2216         /*
2217          * We have run out of items in our alloc bucket.
2218          * See if we can switch with our free bucket.
2219          */
2220         bucket = cache->uc_freebucket;
2221         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2222 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2223                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2224 #endif
2225                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2226                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2227                 goto zalloc_start;
2228         }
2229
2230         /*
2231          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2232          */
2233         bucket = cache->uc_allocbucket;
2234         cache->uc_allocbucket = NULL;
2235         critical_exit();
2236         if (bucket != NULL)
2237                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2238
2239         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2240         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2241                 goto zalloc_item;
2242
2243         /*
2244          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2245          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2246          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2247          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2248          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2249          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2250          * the critical section.
2251          */
2252         lockfail = 0;
2253         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2254                 /* Record contention to size the buckets. */
2255                 ZONE_LOCK(zone);
2256                 lockfail = 1;
2257         }
2258         critical_enter();
2259         cpu = curcpu;
2260         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2261
2262         /*
2263          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2264          */
2265         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2266         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2267         cache->uc_allocs = 0;
2268         cache->uc_frees = 0;
2269
2270         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2271         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2272                 ZONE_UNLOCK(zone);
2273                 goto zalloc_start;
2274         }
2275
2276         /*
2277          * Check the zone's cache of buckets.
2278          */
2279         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2280                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2281                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2282
2283                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2284                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2285                 ZONE_UNLOCK(zone);
2286                 goto zalloc_start;
2287         }
2288         /* We are no longer associated with this CPU. */
2289         critical_exit();
2290
2291         /*
2292          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2293          * handle the working set.
2294          */
2295         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2296                 zone->uz_count++;
2297         ZONE_UNLOCK(zone);
2298
2299         /*
2300          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2301          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2302          * will use the just filled bucket.
2303          */
2304         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2305         if (bucket != NULL) {
2306                 ZONE_LOCK(zone);
2307                 critical_enter();
2308                 cpu = curcpu;
2309                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2310                 /*
2311                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2312                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2313                  * the memory directly.
2314                  */
2315                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2316                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2317                 else
2318                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2319                 ZONE_UNLOCK(zone);
2320                 goto zalloc_start;
2321         }
2322
2323         /*
2324          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2325          */
2326 #ifdef UMA_DEBUG
2327         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2328 #endif
2329
2330 zalloc_item:
2331         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2332
2333 #if 0
2334         /* XXX: FIX!! Do not enable this in CURRENT!! MarkM */
2335         /* The entropy here is desirable, but the harvesting is expensive */
2336         random_harvest(&item, sizeof(void *), 1, RANDOM_UMA_ALLOC);
2337 #endif
2338         return (item);
2339 }
2340
2341 static uma_slab_t
2342 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2343 {
2344         uma_slab_t slab;
2345         int reserve;
2346
2347         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2348         slab = NULL;
2349         reserve = 0;
2350         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2351                 reserve = keg->uk_reserve;
2352
2353         for (;;) {
2354                 /*
2355                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2356                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2357                  * fragmentation.
2358                  */
2359                 if (keg->uk_free > reserve) {
2360                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2361                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2362                         } else {
2363                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2364                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2365                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2366                                     us_link);
2367                         }
2368                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2369                         return (slab);
2370                 }
2371
2372                 /*
2373                  * M_NOVM means don't ask at all!
2374                  */
2375                 if (flags & M_NOVM)
2376                         break;
2377
2378                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2379                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2380                         /*
2381                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2382                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2383                          */
2384                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2385                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2386                                 zone_log_warning(zone);
2387                         }
2388                         if (flags & M_NOWAIT)
2389                                 break;
2390                         zone->uz_sleeps++;
2391                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2392                         continue;
2393                 }
2394                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2395                 /*
2396                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2397                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2398                  * at least one item.
2399                  */
2400                 if (slab) {
2401                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2402                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2403                         return (slab);
2404                 }
2405                 /*
2406                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2407                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2408                  * fail.
2409                  */
2410                 flags |= M_NOVM;
2411         }
2412         return (slab);
2413 }
2414
2415 static uma_slab_t
2416 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2417 {
2418         uma_slab_t slab;
2419
2420         if (keg == NULL) {
2421                 keg = zone_first_keg(zone);
2422                 KEG_LOCK(keg);
2423         }
2424
2425         for (;;) {
2426                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2427                 if (slab)
2428                         return (slab);
2429                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2430                         break;
2431         }
2432         KEG_UNLOCK(keg);
2433         return (NULL);
2434 }
2435
2436 /*
2437  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2438  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2439  *
2440  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2441  */
2442 static uma_slab_t
2443 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2444 {
2445         uma_klink_t klink;
2446         uma_slab_t slab;
2447         uma_keg_t keg;
2448         int flags;
2449         int empty;
2450         int full;
2451
2452         /*
2453          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2454          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2455          * without blocking.
2456          */
2457         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2458         /*
2459          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2460          * the search.
2461          */
2462         if (last != NULL) {
2463                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2464                 if (slab)
2465                         return (slab);
2466                 KEG_UNLOCK(last);
2467         }
2468         /*
2469          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2470          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2471          * required but we've done it for so long now.
2472          */
2473         for (;;) {
2474                 empty = 0;
2475                 full = 0;
2476                 /*
2477                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2478                  * correct lock while calling into the keg layer.
2479                  */
2480                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2481                         keg = klink->kl_keg;
2482                         KEG_LOCK(keg);
2483                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2484                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2485                                 if (slab)
2486                                         return (slab);
2487                         }
2488                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2489                                 full++;
2490                         else
2491                                 empty++;
2492                         KEG_UNLOCK(keg);
2493                 }
2494                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2495                         break;
2496                 flags = rflags;
2497                 /*
2498                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2499                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2500                  */
2501                 if (full && !empty) {
2502                         ZONE_LOCK(zone);
2503                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2504                         zone->uz_sleeps++;
2505                         zone_log_warning(zone);
2506                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2507                             "zonelimit", hz/100);
2508                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2509                         ZONE_UNLOCK(zone);
2510                         continue;
2511                 }
2512         }
2513         return (NULL);
2514 }
2515
2516 static void *
2517 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2518 {
2519         void *item;
2520         uint8_t freei;
2521
2522         MPASS(keg == slab->us_keg);
2523         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2524
2525         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2526         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2527         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2528         slab->us_freecount--;
2529         keg->uk_free--;
2530
2531         /* Move this slab to the full list */
2532         if (slab->us_freecount == 0) {
2533                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2534                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2535         }
2536
2537         return (item);
2538 }
2539
2540 static int
2541 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2542 {
2543         uma_slab_t slab;
2544         uma_keg_t keg;
2545         int i;
2546
2547         slab = NULL;
2548         keg = NULL;
2549         /* Try to keep the buckets totally full */
2550         for (i = 0; i < max; ) {
2551                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2552                         break;
2553                 keg = slab->us_keg;
2554                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2555                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2556                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2557                                 break;
2558                 }
2559                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2560                 flags &= ~M_WAITOK;
2561                 flags |= M_NOWAIT;
2562         }
2563         if (slab != NULL)
2564                 KEG_UNLOCK(keg);
2565
2566         return i;
2567 }
2568
2569 static uma_bucket_t
2570 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2571 {
2572         uma_bucket_t bucket;
2573         int max;
2574
2575         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2576         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2577         if (bucket == NULL)
2578                 return (NULL);
2579
2580         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2581         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2582             max, flags);
2583
2584         /*
2585          * Initialize the memory if necessary.
2586          */
2587         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2588                 int i;
2589
2590                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2591                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2592                             flags) != 0)
2593                                 break;
2594                 /*
2595                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2596                  * rest back onto the freelist.
2597                  */
2598                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2599                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2600                             bucket->ub_cnt - i);
2601 #ifdef INVARIANTS
2602                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2603                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2604 #endif
2605                         bucket->ub_cnt = i;
2606                 }
2607         }
2608
2609         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2610                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2611                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2612                 return (NULL);
2613         }
2614
2615         return (bucket);
2616 }
2617
2618 /*
2619  * Allocates a single item from a zone.
2620  *
2621  * Arguments
2622  *      zone   The zone to alloc for.
2623  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2624  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2625  *
2626  * Returns
2627  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2628  *      An item if successful
2629  */
2630
2631 static void *
2632 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2633 {
2634         void *item;
2635
2636         item = NULL;
2637
2638 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2639         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2640 #endif
2641         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2642                 goto fail;
2643         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2644
2645         /*
2646          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2647          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2648          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2649          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2650          */
2651         if (zone->uz_init != NULL) {
2652                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2653                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2654                         goto fail;
2655                 }
2656         }
2657         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2658                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2659                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2660                         goto fail;
2661                 }
2662         }
2663 #ifdef INVARIANTS
2664         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2665 #endif
2666         if (flags & M_ZERO)
2667                 uma_zero_item(item, zone);
2668
2669         return (item);
2670
2671 fail:
2672         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2673         return (NULL);
2674 }
2675
2676 /* See uma.h */
2677 void
2678 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2679 {
2680         uma_cache_t cache;
2681         uma_bucket_t bucket;
2682         int lockfail;
2683         int cpu;
2684
2685 #if 0
2686         /* XXX: FIX!! Do not enable this in CURRENT!! MarkM */
2687         /* The entropy here is desirable, but the harvesting is expensive */
2688         struct entropy {
2689                 const void *uz_name;
2690                 const void *item;
2691         } entropy;
2692
2693         entropy.uz_name = zone->uz_name;
2694         entropy.item = item;
2695         random_harvest(&entropy, sizeof(struct entropy), 2, RANDOM_UMA_ALLOC);
2696 #endif
2697
2698 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2699         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2700 #endif
2701         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2702             zone->uz_name);
2703
2704         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2705         if (item == NULL)
2706                 return;
2707 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2708         if (is_memguard_addr(item)) {
2709                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2710                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2711                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2712                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2713                 memguard_free(item);
2714                 return;
2715         }
2716 #endif
2717 #ifdef INVARIANTS
2718         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2719                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2720         else
2721                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2722 #endif
2723         if (zone->uz_dtor != NULL)
2724                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2725
2726         /*
2727          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2728          * a little longer for the limits to be reset.
2729          */
2730         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2731                 goto zfree_item;
2732
2733         /*
2734          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2735          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2736          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2737          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2738          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2739          * preemption and migration.  We release the critical section in
2740          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2741          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2742          * detect and handle migration if it has occurred.
2743          */
2744 zfree_restart:
2745         critical_enter();
2746         cpu = curcpu;
2747         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2748
2749 zfree_start:
2750         /*
2751          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2752          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2753          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2754          */
2755         bucket = cache->uc_allocbucket;
2756         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2757                 bucket = cache->uc_freebucket;
2758         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2759                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2760                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2761                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2762                 bucket->ub_cnt++;
2763                 cache->uc_frees++;
2764                 critical_exit();
2765                 return;
2766         }
2767
2768         /*
2769          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2770          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2771          * section.  Since the critical section is released, we may be
2772          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2773          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2774          * the critical section.
2775          */
2776         critical_exit();
2777         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2778                 goto zfree_item;
2779
2780         lockfail = 0;
2781         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2782                 /* Record contention to size the buckets. */
2783                 ZONE_LOCK(zone);
2784                 lockfail = 1;
2785         }
2786         critical_enter();
2787         cpu = curcpu;
2788         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2789
2790         /*
2791          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2792          */
2793         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2794         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2795         cache->uc_allocs = 0;
2796         cache->uc_frees = 0;
2797
2798         bucket = cache->uc_freebucket;
2799         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2800                 ZONE_UNLOCK(zone);
2801                 goto zfree_start;
2802         }
2803         cache->uc_freebucket = NULL;
2804
2805         /* Can we throw this on the zone full list? */
2806         if (bucket != NULL) {
2807 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2808                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2809 #endif
2810                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2811                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2812                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2813                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2814         }
2815
2816         /* We are no longer associated with this CPU. */
2817         critical_exit();
2818
2819         /*
2820          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2821          * handle the working set.
2822          */
2823         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2824                 zone->uz_count++;
2825         ZONE_UNLOCK(zone);
2826
2827 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2828         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2829 #endif
2830         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2831         if (bucket) {
2832                 critical_enter();
2833                 cpu = curcpu;
2834                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2835                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2836                         cache->uc_freebucket = bucket;
2837                         goto zfree_start;
2838                 }
2839                 /*
2840                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2841                  * critical section to free the bucket.
2842                  */
2843                 critical_exit();
2844                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2845                 goto zfree_restart;
2846         }
2847
2848         /*
2849          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2850          */
2851 zfree_item:
2852         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2853
2854         return;
2855 }
2856
2857 static void
2858 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2859 {
2860         uint8_t freei;
2861
2862         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2863         MPASS(keg == slab->us_keg);
2864
2865         /* Do we need to remove from any lists? */
2866         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2867                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2868                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2869         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2870                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2871                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2872         }
2873
2874         /* Slab management. */
2875         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2876         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2877         slab->us_freecount++;
2878
2879         /* Keg statistics. */
2880         keg->uk_free++;
2881 }
2882
2883 static void
2884 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2885 {
2886         void *item;
2887         uma_slab_t slab;
2888         uma_keg_t keg;
2889         uint8_t *mem;
2890         int clearfull;
2891         int i;
2892
2893         clearfull = 0;
2894         keg = zone_first_keg(zone);
2895         KEG_LOCK(keg);
2896         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2897                 item = bucket[i];
2898                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2899                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2900                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2901                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2902                         } else {
2903                                 mem += keg->uk_pgoff;
2904                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2905                         }
2906                 } else {
2907                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2908                         if (slab->us_keg != keg) {
2909                                 KEG_UNLOCK(keg);
2910                                 keg = slab->us_keg;
2911                                 KEG_LOCK(keg);
2912                         }
2913                 }
2914                 slab_free_item(keg, slab, item);
2915                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2916                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2917                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2918                                 clearfull = 1;
2919                         }
2920
2921                         /* 
2922                          * We can handle one more allocation. Since we're
2923                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2924                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2925                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2926                          * threads etc).
2927                          */
2928                         wakeup(keg);
2929                 }
2930         }
2931         KEG_UNLOCK(keg);
2932         if (clearfull) {
2933                 ZONE_LOCK(zone);
2934                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2935                 wakeup(zone);
2936                 ZONE_UNLOCK(zone);
2937         }
2938
2939 }
2940
2941 /*
2942  * Frees a single item to any zone.
2943  *
2944  * Arguments:
2945  *      zone   The zone to free to
2946  *      item   The item we're freeing
2947  *      udata  User supplied data for the dtor
2948  *      skip   Skip dtors and finis
2949  */
2950 static void
2951 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2952 {
2953
2954 #ifdef INVARIANTS
2955         if (skip == SKIP_NONE) {
2956                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2957                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2958                 else
2959                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2960         }
2961 #endif
2962         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2963                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2964
2965         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2966                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2967
2968         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2969         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2970 }
2971
2972 /* See uma.h */
2973 int
2974 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2975 {
2976         uma_keg_t keg;
2977
2978         keg = zone_first_keg(zone);
2979         if (keg == NULL)
2980                 return (0);
2981         KEG_LOCK(keg);
2982         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2983         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2984                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2985         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2986         KEG_UNLOCK(keg);
2987
2988         return (nitems);
2989 }
2990
2991 /* See uma.h */
2992 int
2993 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2994 {
2995         int nitems;
2996         uma_keg_t keg;
2997
2998         keg = zone_first_keg(zone);
2999         if (keg == NULL)
3000                 return (0);
3001         KEG_LOCK(keg);
3002         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
3003         KEG_UNLOCK(keg);
3004
3005         return (nitems);
3006 }
3007
3008 /* See uma.h */
3009 void
3010 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
3011 {
3012
3013         ZONE_LOCK(zone);
3014         zone->uz_warning = warning;
3015         ZONE_UNLOCK(zone);
3016 }
3017
3018 /* See uma.h */
3019 int
3020 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
3021 {
3022         int64_t nitems;
3023         u_int i;
3024
3025         ZONE_LOCK(zone);
3026         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
3027         CPU_FOREACH(i) {
3028                 /*
3029                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
3030                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
3031                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
3032                  */
3033                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
3034                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
3035         }
3036         ZONE_UNLOCK(zone);
3037
3038         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
3039 }
3040
3041 /* See uma.h */
3042 void
3043 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
3044 {
3045         uma_keg_t keg;
3046
3047         keg = zone_first_keg(zone);
3048         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3049         KEG_LOCK(keg);
3050         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3051             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
3052         keg->uk_init = uminit;
3053         KEG_UNLOCK(keg);
3054 }
3055
3056 /* See uma.h */
3057 void
3058 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3059 {
3060         uma_keg_t keg;
3061
3062         keg = zone_first_keg(zone);
3063         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
3064         KEG_LOCK(keg);
3065         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3066             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3067         keg->uk_fini = fini;
3068         KEG_UNLOCK(keg);
3069 }
3070
3071 /* See uma.h */
3072 void
3073 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3074 {
3075
3076         ZONE_LOCK(zone);
3077         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3078             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3079         zone->uz_init = zinit;
3080         ZONE_UNLOCK(zone);
3081 }
3082
3083 /* See uma.h */
3084 void
3085 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3086 {
3087
3088         ZONE_LOCK(zone);
3089         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3090             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3091         zone->uz_fini = zfini;
3092         ZONE_UNLOCK(zone);
3093 }
3094
3095 /* See uma.h */
3096 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3097 void
3098 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3099 {
3100         uma_keg_t keg;
3101
3102         keg = zone_first_keg(zone);
3103         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3104         KEG_LOCK(keg);
3105         keg->uk_freef = freef;
3106         KEG_UNLOCK(keg);
3107 }
3108
3109 /* See uma.h */
3110 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3111 void
3112 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3113 {
3114         uma_keg_t keg;
3115
3116         keg = zone_first_keg(zone);
3117         KEG_LOCK(keg);
3118         keg->uk_allocf = allocf;
3119         KEG_UNLOCK(keg);
3120 }
3121
3122 /* See uma.h */
3123 void
3124 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3125 {
3126         uma_keg_t keg;
3127
3128         keg = zone_first_keg(zone);
3129         if (keg == NULL)
3130                 return;
3131         KEG_LOCK(keg);
3132         keg->uk_reserve = items;
3133         KEG_UNLOCK(keg);
3134
3135         return;
3136 }
3137
3138 /* See uma.h */
3139 int
3140 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3141 {
3142         uma_keg_t keg;
3143         vm_offset_t kva;
3144         int pages;
3145
3146         keg = zone_first_keg(zone);
3147         if (keg == NULL)
3148                 return (0);
3149         pages = count / keg->uk_ipers;
3150
3151         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3152                 pages++;
3153
3154 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3155         if (keg->uk_ppera > 1) {
3156 #else
3157         if (1) {
3158 #endif
3159                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
3160                 if (kva == 0)
3161                         return (0);
3162         } else
3163                 kva = 0;
3164         KEG_LOCK(keg);
3165         keg->uk_kva = kva;
3166         keg->uk_offset = 0;
3167         keg->uk_maxpages = pages;
3168 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3169         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3170 #else
3171         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3172 #endif
3173         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3174         KEG_UNLOCK(keg);
3175
3176         return (1);
3177 }
3178
3179 /* See uma.h */
3180 void
3181 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3182 {
3183         int slabs;
3184         uma_slab_t slab;
3185         uma_keg_t keg;
3186
3187         keg = zone_first_keg(zone);
3188         if (keg == NULL)
3189                 return;
3190         KEG_LOCK(keg);
3191         slabs = items / keg->uk_ipers;
3192         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3193                 slabs++;
3194         while (slabs > 0) {
3195                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3196                 if (slab == NULL)
3197                         break;
3198                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3199                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3200                 slabs--;
3201         }
3202         KEG_UNLOCK(keg);
3203 }
3204
3205 /* See uma.h */
3206 uint32_t *
3207 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3208 {
3209         uma_slabrefcnt_t slabref;
3210         uma_slab_t slab;
3211         uma_keg_t keg;
3212         uint32_t *refcnt;
3213         int idx;
3214
3215         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3216         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3217         keg = slab->us_keg;
3218         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3219             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3220         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3221         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3222         return refcnt;
3223 }
3224
3225 /* See uma.h */
3226 void
3227 uma_reclaim(void)
3228 {
3229 #ifdef UMA_DEBUG
3230         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3231 #endif
3232         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3233         bucket_enable();
3234         zone_foreach(zone_drain);
3235         if (vm_page_count_min()) {
3236                 cache_drain_safe(NULL);
3237                 zone_foreach(zone_drain);
3238         }
3239         /*
3240          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3241          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3242          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3243          */
3244         zone_drain(slabzone);
3245         zone_drain(slabrefzone);
3246         bucket_zone_drain();
3247         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3248 }
3249
3250 /* See uma.h */
3251 int
3252 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3253 {
3254         int full;
3255
3256         ZONE_LOCK(zone);
3257         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3258         ZONE_UNLOCK(zone);
3259         return (full);  
3260 }
3261
3262 int
3263 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3264 {
3265         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3266 }
3267
3268 void *
3269 uma_large_malloc(vm_size_t size, int wait)
3270 {
3271         void *mem;
3272         uma_slab_t slab;
3273         uint8_t flags;
3274
3275         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3276         if (slab == NULL)
3277                 return (NULL);
3278         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3279         if (mem) {
3280                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3281                 slab->us_data = mem;
3282                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3283                 slab->us_size = size;
3284         } else {
3285                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3286         }
3287
3288         return (mem);
3289 }
3290
3291 void
3292 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3293 {
3294
3295         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3296         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3297 }
3298
3299 static void
3300 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3301 {
3302
3303         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3304                 for (int i = 0; i < mp_ncpus; i++)
3305                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3306         } else
3307                 bzero(item, zone->uz_size);
3308 }
3309
3310 void
3311 uma_print_stats(void)
3312 {
3313         zone_foreach(uma_print_zone);
3314 }
3315
3316 static void
3317 slab_print(uma_slab_t slab)
3318 {
3319         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3320                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3321 }
3322
3323 static void
3324 cache_print(uma_cache_t cache)
3325 {
3326         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3327                 cache->uc_allocbucket,
3328                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3329                 cache->uc_freebucket,
3330                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3331 }
3332
3333 static void
3334 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3335 {
3336         uma_slab_t slab;
3337
3338         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3339             "out %d free %d limit %d\n",
3340             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3341             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3342             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3343             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3344         printf("Part slabs:\n");
3345         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3346                 slab_print(slab);
3347         printf("Free slabs:\n");
3348         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3349                 slab_print(slab);
3350         printf("Full slabs:\n");
3351         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3352                 slab_print(slab);
3353 }
3354
3355 void
3356 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3357 {
3358         uma_cache_t cache;
3359         uma_klink_t kl;
3360         int i;
3361
3362         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3363             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3364         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3365                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3366         CPU_FOREACH(i) {
3367                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3368                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3369                 cache_print(cache);
3370         }
3371 }
3372
3373 #ifdef DDB
3374 /*
3375  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3376  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3377  *
3378  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3379  * per-CPU cache statistic.
3380  *
3381  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3382  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3383  * directly so that we don't have to.
3384  */
3385 static void
3386 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3387     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3388 {
3389         uma_cache_t cache;
3390         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3391         int cachefree, cpu;
3392
3393         allocs = frees = sleeps = 0;
3394         cachefree = 0;
3395         CPU_FOREACH(cpu) {
3396                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3397                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3398                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3399                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3400                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3401                 allocs += cache->uc_allocs;
3402                 frees += cache->uc_frees;
3403         }
3404         allocs += z->uz_allocs;
3405         frees += z->uz_frees;
3406         sleeps += z->uz_sleeps;
3407         if (cachefreep != NULL)
3408                 *cachefreep = cachefree;
3409         if (allocsp != NULL)
3410                 *allocsp = allocs;
3411         if (freesp != NULL)
3412                 *freesp = frees;
3413         if (sleepsp != NULL)
3414                 *sleepsp = sleeps;
3415 }
3416 #endif /* DDB */
3417
3418 static int
3419 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3420 {
3421         uma_keg_t kz;
3422         uma_zone_t z;
3423         int count;
3424
3425         count = 0;
3426         rw_rlock(&uma_rwlock);
3427         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3428                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3429                         count++;
3430         }
3431         rw_runlock(&uma_rwlock);
3432         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3433 }
3434
3435 static int
3436 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3437 {
3438         struct uma_stream_header ush;
3439         struct uma_type_header uth;
3440         struct uma_percpu_stat ups;
3441         uma_bucket_t bucket;
3442         struct sbuf sbuf;
3443         uma_cache_t cache;
3444         uma_klink_t kl;
3445         uma_keg_t kz;
3446         uma_zone_t z;
3447         uma_keg_t k;
3448         int count, error, i;
3449
3450         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3451         if (error != 0)
3452                 return (error);
3453         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3454         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
3455
3456         count = 0;
3457         rw_rlock(&uma_rwlock);
3458         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3459                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3460                         count++;
3461         }
3462
3463         /*
3464          * Insert stream header.
3465          */
3466         bzero(&ush, sizeof(ush));
3467         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3468         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3469         ush.ush_count = count;
3470         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3471
3472         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3473                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3474                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3475                         ZONE_LOCK(z);
3476                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3477                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3478                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3479                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3480                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3481                                 k = kl->kl_keg;
3482                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3483                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3484                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3485                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3486                                     * k->uk_ipers;
3487                         }
3488
3489                         /*
3490                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3491                          * on the keg's zone list.
3492                          */
3493                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3494                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3495                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3496
3497                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3498                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3499                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3500                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3501                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3502                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3503                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3504                         /*
3505                          * While it is not normally safe to access the cache
3506                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3507                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3508                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3509                          * accept the possible race associated with bucket
3510                          * exchange during monitoring.
3511                          */
3512                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3513                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3514                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3515                                         goto skip;
3516                                 if (CPU_ABSENT(i))
3517                                         goto skip;
3518                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3519                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3520                                         ups.ups_cache_free +=
3521                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3522                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3523                                         ups.ups_cache_free +=
3524                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3525                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3526                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3527 skip:
3528                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3529                         }
3530                         ZONE_UNLOCK(z);
3531                 }
3532         }
3533         rw_runlock(&uma_rwlock);
3534         error = sbuf_finish(&sbuf);
3535         sbuf_delete(&sbuf);
3536         return (error);
3537 }
3538
3539 int
3540 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3541 {
3542         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3543         int error, max;
3544
3545         max = uma_zone_get_max(zone);
3546         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3547         if (error || !req->newptr)
3548                 return (error);
3549
3550         uma_zone_set_max(zone, max);
3551
3552         return (0);
3553 }
3554
3555 int
3556 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3557 {
3558         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3559         int cur;
3560
3561         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3562         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3563 }
3564
3565 #ifdef DDB
3566 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3567 {
3568         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3569         uma_bucket_t bucket;
3570         uma_keg_t kz;
3571         uma_zone_t z;
3572         int cachefree;
3573
3574         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3575             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3576         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3577                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3578                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3579                                 allocs = z->uz_allocs;
3580                                 frees = z->uz_frees;
3581                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3582                                 cachefree = 0;
3583                         } else
3584                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3585                                     &frees, &sleeps);
3586                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3587                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3588                                 cachefree += kz->uk_free;
3589                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3590                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3591                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3592                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3593                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3594                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3595                         if (db_pager_quit)
3596                                 return;
3597                 }
3598         }
3599 }
3600
3601 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3602 {
3603         uint64_t allocs, frees;
3604         uma_bucket_t bucket;
3605         uma_zone_t z;
3606         int cachefree;
3607
3608         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3609             "Requests", "Bucket");
3610         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3611                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3612                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3613                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3614                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3615                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3616                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3617                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3618                 if (db_pager_quit)
3619                         return;
3620         }
3621 }
3622 #endif