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