]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Update subversion-1.8.0 -> 1.8.1. Update supporting
[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/smp.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_pageout.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <vm/vm_map.h>
87 #include <vm/vm_kern.h>
88 #include <vm/vm_extern.h>
89 #include <vm/uma.h>
90 #include <vm/uma_int.h>
91 #include <vm/uma_dbg.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
96 #include <vm/memguard.h>
97 #endif
98
99 /*
100  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
101  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
102  * bss section to bootstrap us.
103  */
104 static struct uma_keg masterkeg;
105 static struct uma_zone masterzone_k;
106 static struct uma_zone masterzone_z;
107 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
108 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
109
110 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
111 static uma_zone_t slabzone;
112 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
113
114 /*
115  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
116  * prior to malloc coming up.
117  */
118 static uma_zone_t hashzone;
119
120 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
121 int uma_align_cache = 64 - 1;
122
123 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
124
125 /*
126  * Are we allowed to allocate buckets?
127  */
128 static int bucketdisable = 1;
129
130 /* Linked list of all kegs in the system */
131 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
132
133 /* This mutex protects the keg list */
134 static struct mtx_padalign uma_mtx;
135
136 /* Linked list of boot time pages */
137 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
138     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
139
140 /* This mutex protects the boot time pages list */
141 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
142
143 /* Is the VM done starting up? */
144 static int booted = 0;
145 #define UMA_STARTUP     1
146 #define UMA_STARTUP2    2
147
148 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
149 static const u_int uma_max_ipers = SLAB_SETSIZE;
150
151 /*
152  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
153  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
154  */
155 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
156
157 /*
158  * This is the handle used to schedule events that need to happen
159  * outside of the allocation fast path.
160  */
161 static struct callout uma_callout;
162 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
163
164 /*
165  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
166  * a special allocation function just for zones.
167  */
168 struct uma_zctor_args {
169         const char *name;
170         size_t size;
171         uma_ctor ctor;
172         uma_dtor dtor;
173         uma_init uminit;
174         uma_fini fini;
175         uma_import import;
176         uma_release release;
177         void *arg;
178         uma_keg_t keg;
179         int align;
180         uint32_t flags;
181 };
182
183 struct uma_kctor_args {
184         uma_zone_t zone;
185         size_t size;
186         uma_init uminit;
187         uma_fini fini;
188         int align;
189         uint32_t flags;
190 };
191
192 struct uma_bucket_zone {
193         uma_zone_t      ubz_zone;
194         char            *ubz_name;
195         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
196         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
197 };
198
199 /*
200  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
201  * of two sizes for more efficient space utilization.
202  */
203 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
204     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
205
206 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(128)
207
208 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
209         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
210         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
211         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
212         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
213         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
214         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
215         { NULL, NULL, 0}
216 };
217
218 /*
219  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
220  */
221 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
222
223 /* Prototypes.. */
224
225 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
226 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
227 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
228 static void page_free(void *, int, uint8_t);
229 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
230 static void cache_drain(uma_zone_t);
231 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
232 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
233 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
234 static void keg_dtor(void *, int, void *);
235 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
236 static void zone_dtor(void *, int, void *);
237 static int zero_init(void *, int, int);
238 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
239 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
240 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
241 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
242 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
243 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
244 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
245 static void uma_timeout(void *);
246 static void uma_startup3(void);
247 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
248 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
249 static void bucket_enable(void);
250 static void bucket_init(void);
251 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
252 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
253 static void bucket_zone_drain(void);
254 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
255 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
256 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
257 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
258 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
259 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
260     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
261 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
262 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
263
264 void uma_print_zone(uma_zone_t);
265 void uma_print_stats(void);
266 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
267 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
268
269 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
270
271 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
272     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
273
274 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
275     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
276
277 static int zone_warnings = 1;
278 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
279 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
280     "Warn when UMA zones becomes full");
281
282 /*
283  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
284  */
285 static void
286 bucket_enable(void)
287 {
288         bucketdisable = vm_page_count_min();
289 }
290
291 /*
292  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
293  *
294  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
295  * of the header and an array of pointers.
296  */
297 static void
298 bucket_init(void)
299 {
300         struct uma_bucket_zone *ubz;
301         int size;
302         int i;
303
304         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
305                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
306                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
307                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
308                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
309                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
310         }
311 }
312
313 /*
314  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
315  * to allocate the bucket.
316  */
317 static struct uma_bucket_zone *
318 bucket_zone_lookup(int entries)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321
322         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
323                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
324                         return (ubz);
325         ubz--;
326         return (ubz);
327 }
328
329 static int
330 bucket_select(int size)
331 {
332         struct uma_bucket_zone *ubz;
333
334         ubz = &bucket_zones[0];
335         if (size > ubz->ubz_maxsize)
336                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
337
338         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
339                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
340                         break;
341         ubz--;
342         return (ubz->ubz_entries);
343 }
344
345 static uma_bucket_t
346 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349         uma_bucket_t bucket;
350
351         /*
352          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
353          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
354          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
355          * low memory situations.
356          */
357         if (bucketdisable)
358                 return (NULL);
359         /*
360          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
361          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
362          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
363          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
364          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
365          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
366          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
367          * free path.
368          */
369         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
370                 return (NULL);
371         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
372                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
373         else
374                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
375         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
376                 flags |= M_NOVM;
377         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
378         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
379         if (bucket) {
380 #ifdef INVARIANTS
381                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
382 #endif
383                 bucket->ub_cnt = 0;
384                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
385         }
386
387         return (bucket);
388 }
389
390 static void
391 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
392 {
393         struct uma_bucket_zone *ubz;
394
395         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
396             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
397         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
398                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
399         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
400         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
401 }
402
403 static void
404 bucket_zone_drain(void)
405 {
406         struct uma_bucket_zone *ubz;
407
408         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
409                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
410 }
411
412 static void
413 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
414 {
415         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
416
417         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
418                 return;
419
420         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
421                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
422 }
423
424 static void
425 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
426 {
427         uma_klink_t klink;
428
429         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
430                 kegfn(klink->kl_keg);
431 }
432
433 /*
434  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
435  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
436  *
437  * Arguments:
438  *      arg   Unused
439  *
440  * Returns:
441  *      Nothing
442  */
443 static void
444 uma_timeout(void *unused)
445 {
446         bucket_enable();
447         zone_foreach(zone_timeout);
448
449         /* Reschedule this event */
450         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
451 }
452
453 /*
454  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
455  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
456  *
457  *  Returns nothing.
458  */
459 static void
460 keg_timeout(uma_keg_t keg)
461 {
462
463         KEG_LOCK(keg);
464         /*
465          * Expand the keg hash table.
466          *
467          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
468          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
469          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
470          */
471         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
472             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
473                 struct uma_hash newhash;
474                 struct uma_hash oldhash;
475                 int ret;
476
477                 /*
478                  * This is so involved because allocating and freeing
479                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
480                  * I have to do everything in stages and check for
481                  * races.
482                  */
483                 newhash = keg->uk_hash;
484                 KEG_UNLOCK(keg);
485                 ret = hash_alloc(&newhash);
486                 KEG_LOCK(keg);
487                 if (ret) {
488                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
489                                 oldhash = keg->uk_hash;
490                                 keg->uk_hash = newhash;
491                         } else
492                                 oldhash = newhash;
493
494                         KEG_UNLOCK(keg);
495                         hash_free(&oldhash);
496                         return;
497                 }
498         }
499         KEG_UNLOCK(keg);
500 }
501
502 static void
503 zone_timeout(uma_zone_t zone)
504 {
505
506         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
507 }
508
509 /*
510  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
511  * backing store.
512  *
513  * Arguments:
514  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
515  *
516  * Returns:
517  *      1 on sucess and 0 on failure.
518  */
519 static int
520 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
521 {
522         int oldsize;
523         int alloc;
524
525         oldsize = hash->uh_hashsize;
526
527         /* We're just going to go to a power of two greater */
528         if (oldsize)  {
529                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
530                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
531                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
532                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
533         } else {
534                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
535                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
536                     M_WAITOK);
537                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
538         }
539         if (hash->uh_slab_hash) {
540                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
541                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
542                 return (1);
543         }
544
545         return (0);
546 }
547
548 /*
549  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
550  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
551  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
552  *
553  * Arguments:
554  *      oldhash  The hash you want to expand
555  *      newhash  The hash structure for the new table
556  *
557  * Returns:
558  *      Nothing
559  *
560  * Discussion:
561  */
562 static int
563 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
564 {
565         uma_slab_t slab;
566         int hval;
567         int i;
568
569         if (!newhash->uh_slab_hash)
570                 return (0);
571
572         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
573                 return (0);
574
575         /*
576          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
577          * full rehash.
578          */
579
580         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
581                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
582                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
583                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
584                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
585                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
586                             slab, us_hlink);
587                 }
588
589         return (1);
590 }
591
592 /*
593  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
594  *
595  * Arguments:
596  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
597  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
598  *
599  * Returns:
600  *      Nothing
601  */
602 static void
603 hash_free(struct uma_hash *hash)
604 {
605         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
606                 return;
607         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
608                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
609         else
610                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
611 }
612
613 /*
614  * Frees all outstanding items in a bucket
615  *
616  * Arguments:
617  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
618  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
619  *
620  * Returns:
621  *      Nothing
622  */
623
624 static void
625 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
626 {
627         int i;
628
629         if (bucket == NULL)
630                 return;
631
632         if (zone->uz_fini)
633                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
634                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
635         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
636         bucket->ub_cnt = 0;
637 }
638
639 /*
640  * Drains the per cpu caches for a zone.
641  *
642  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
643  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
644  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
645  *
646  * Arguments:
647  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
648  *
649  * Returns:
650  *      Nothing
651  */
652 static void
653 cache_drain(uma_zone_t zone)
654 {
655         uma_cache_t cache;
656         int cpu;
657
658         /*
659          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
660          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
661          * of the caches at this point.
662          *
663          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
664          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
665          *
666          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
667          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
668          * there in some form?
669          */
670         CPU_FOREACH(cpu) {
671                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
672                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
673                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
674                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
675                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
676                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
677                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
678                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
679         }
680         ZONE_LOCK(zone);
681         bucket_cache_drain(zone);
682         ZONE_UNLOCK(zone);
683 }
684
685 /*
686  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
687  */
688 static void
689 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
690 {
691         uma_bucket_t bucket;
692
693         /*
694          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
695          * cpu (alloc/free).
696          */
697         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
698                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
699                 ZONE_UNLOCK(zone);
700                 bucket_drain(zone, bucket);
701                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
702                 ZONE_LOCK(zone);
703         }
704 }
705
706 static void
707 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
708 {
709         uint8_t *mem;
710         int i;
711         uint8_t flags;
712
713         mem = slab->us_data;
714         flags = slab->us_flags;
715         i = start;
716         if (keg->uk_fini != NULL) {
717                 for (i--; i > -1; i--)
718                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
719                             keg->uk_size);
720         }
721         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
722                 vm_object_t obj;
723
724                 if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
725                         obj = kmem_object;
726                 else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
727                         obj = kernel_object;
728                 else
729                         obj = NULL;
730                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
731                         vsetobj((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), obj);
732         }
733         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
734                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
735 #ifdef UMA_DEBUG
736         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
737             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
738 #endif
739         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
740 }
741
742 /*
743  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
744  * the pageout daemon.
745  *
746  * Returns nothing.
747  */
748 static void
749 keg_drain(uma_keg_t keg)
750 {
751         struct slabhead freeslabs = { 0 };
752         uma_slab_t slab;
753         uma_slab_t n;
754
755         /*
756          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
757          * time
758          */
759         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
760                 return;
761
762 #ifdef UMA_DEBUG
763         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
764 #endif
765         KEG_LOCK(keg);
766         if (keg->uk_free == 0)
767                 goto finished;
768
769         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
770         while (slab) {
771                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
772
773                 /* We have no where to free these to */
774                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
775                         slab = n;
776                         continue;
777                 }
778
779                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
780                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
781                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
782
783                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
784                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
785
786                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
787
788                 slab = n;
789         }
790 finished:
791         KEG_UNLOCK(keg);
792
793         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
794                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
795                 keg_free_slab(keg, slab, 0);
796         }
797 }
798
799 static void
800 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
801 {
802
803         /*
804          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
805          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
806          * is the only call that knows the structure will still be available
807          * when it wakes up.
808          */
809         ZONE_LOCK(zone);
810         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
811                 if (waitok == M_NOWAIT)
812                         goto out;
813                 mtx_unlock(&uma_mtx);
814                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
815                 mtx_lock(&uma_mtx);
816         }
817         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
818         bucket_cache_drain(zone);
819         ZONE_UNLOCK(zone);
820         /*
821          * The DRAINING flag protects us from being freed while
822          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
823          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
824          */
825         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
826         ZONE_LOCK(zone);
827         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
828         wakeup(zone);
829 out:
830         ZONE_UNLOCK(zone);
831 }
832
833 void
834 zone_drain(uma_zone_t zone)
835 {
836
837         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
838 }
839
840 /*
841  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
842  *
843  * Arguments:
844  *      wait  Shall we wait?
845  *
846  * Returns:
847  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
848  *      caller specified M_NOWAIT.
849  */
850 static uma_slab_t
851 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
852 {
853         uma_slabrefcnt_t slabref;
854         uma_alloc allocf;
855         uma_slab_t slab;
856         uint8_t *mem;
857         uint8_t flags;
858         int i;
859
860         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
861         slab = NULL;
862         mem = NULL;
863
864 #ifdef UMA_DEBUG
865         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
866 #endif
867         allocf = keg->uk_allocf;
868         KEG_UNLOCK(keg);
869
870         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
871                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
872                 if (slab == NULL)
873                         goto out;
874         }
875
876         /*
877          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
878          * first time they are added to a zone.
879          *
880          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
881          */
882
883         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
884                 wait |= M_ZERO;
885         else
886                 wait &= ~M_ZERO;
887
888         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
889                 wait |= M_NODUMP;
890
891         /* zone is passed for legacy reasons. */
892         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
893         if (mem == NULL) {
894                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
895                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
896                 slab = NULL;
897                 goto out;
898         }
899
900         /* Point the slab into the allocated memory */
901         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
902                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
903
904         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
905                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
906                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
907
908         slab->us_keg = keg;
909         slab->us_data = mem;
910         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
911         slab->us_flags = flags;
912         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
913 #ifdef INVARIANTS
914         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
915 #endif
916         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
917                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
918                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
919                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
920         }
921
922         if (keg->uk_init != NULL) {
923                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
924                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
925                             keg->uk_size, wait) != 0)
926                                 break;
927                 if (i != keg->uk_ipers) {
928                         keg_free_slab(keg, slab, i);
929                         slab = NULL;
930                         goto out;
931                 }
932         }
933 out:
934         KEG_LOCK(keg);
935
936         if (slab != NULL) {
937                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
938                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
939
940                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
941                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
942         }
943
944         return (slab);
945 }
946
947 /*
948  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
949  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
950  * the VM is ready.
951  */
952 static void *
953 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
954 {
955         uma_keg_t keg;
956         uma_slab_t tmps;
957         int pages, check_pages;
958
959         keg = zone_first_keg(zone);
960         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
961         check_pages = pages - 1;
962         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
963
964         /*
965          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
966          */
967         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
968
969         /* First check if we have enough room. */
970         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
971         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
972                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
973         if (tmps != NULL) {
974                 /*
975                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
976                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
977                  * "pages" contiguous pages of memory.
978                  */
979                 while (pages-- > 0) {
980                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
981                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
982                 }
983                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
984                 *pflag = tmps->us_flags;
985                 return (tmps->us_data);
986         }
987         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
988         if (booted < UMA_STARTUP2)
989                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
990         /*
991          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
992          */
993 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
994         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
995 #else
996         keg->uk_allocf = page_alloc;
997 #endif
998         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
999 }
1000
1001 /*
1002  * Allocates a number of pages from the system
1003  *
1004  * Arguments:
1005  *      bytes  The number of bytes requested
1006  *      wait  Shall we wait?
1007  *
1008  * Returns:
1009  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1010  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1011  */
1012 static void *
1013 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1014 {
1015         void *p;        /* Returned page */
1016
1017         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1018         p = (void *) kmem_malloc(kmem_map, bytes, wait);
1019
1020         return (p);
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Allocates a number of pages from within an object
1025  *
1026  * Arguments:
1027  *      bytes  The number of bytes requested
1028  *      wait   Shall we wait?
1029  *
1030  * Returns:
1031  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1032  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1033  */
1034 static void *
1035 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1036 {
1037         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1038         u_long npages;
1039         vm_offset_t retkva, zkva;
1040         vm_page_t p, p_next;
1041         uma_keg_t keg;
1042
1043         TAILQ_INIT(&alloctail);
1044         keg = zone_first_keg(zone);
1045
1046         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1047         while (npages > 0) {
1048                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1049                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1050                 if (p != NULL) {
1051                         /*
1052                          * Since the page does not belong to an object, its
1053                          * listq is unused.
1054                          */
1055                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1056                         npages--;
1057                         continue;
1058                 }
1059                 if (wait & M_WAITOK) {
1060                         VM_WAIT;
1061                         continue;
1062                 }
1063
1064                 /*
1065                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1066                  * exit.
1067                  */
1068                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1069                         vm_page_unwire(p, 0);
1070                         vm_page_free(p); 
1071                 }
1072                 return (NULL);
1073         }
1074         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1075         zkva = keg->uk_kva +
1076             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1077         retkva = zkva;
1078         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1079                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1080                 zkva += PAGE_SIZE;
1081         }
1082
1083         return ((void *)retkva);
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Frees a number of pages to the system
1088  *
1089  * Arguments:
1090  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1091  *      size  The size of the memory being freed
1092  *      flags The original p->us_flags field
1093  *
1094  * Returns:
1095  *      Nothing
1096  */
1097 static void
1098 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1099 {
1100         vm_map_t map;
1101
1102         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1103                 map = kmem_map;
1104         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1105                 map = kernel_map;
1106         else
1107                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1108
1109         kmem_free(map, (vm_offset_t)mem, size);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Zero fill initializer
1114  *
1115  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1116  */
1117 static int
1118 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1119 {
1120         bzero(mem, size);
1121         return (0);
1122 }
1123
1124 /*
1125  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1126  *
1127  * Arguments
1128  *      keg  The zone we should initialize
1129  *
1130  * Returns
1131  *      Nothing
1132  */
1133 static void
1134 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1135 {
1136         u_int rsize;
1137         u_int memused;
1138         u_int wastedspace;
1139         u_int shsize;
1140
1141         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1142                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1143
1144                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1145                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1146                     PAGE_SIZE);
1147         } else {
1148                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1149                 keg->uk_ppera = 1;
1150         }
1151
1152         /*
1153          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1154          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1155          * allocation bits for we round it up.
1156          */
1157         rsize = keg->uk_size;
1158         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1159                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1160         if (rsize & keg->uk_align)
1161                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1162         keg->uk_rsize = rsize;
1163
1164         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1165             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1166             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1167
1168         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1169                 rsize += sizeof(uint32_t);
1170
1171         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1172                 shsize = 0;
1173         else 
1174                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1175
1176         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1177         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1178             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1179
1180         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1181         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1182
1183         /*
1184          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1185          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1186          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1187          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1188          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1189          */
1190         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1191             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1192                 return;
1193
1194         /*
1195          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1196          * this if it permits more items per-slab.
1197          *
1198          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1199          * Historically this was not done because the VM could not
1200          * efficiently handle contiguous allocations.
1201          */
1202         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1203             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1204                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1205                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1206                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1207 #ifdef UMA_DEBUG
1208                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1209                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1210                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1211                     "calculated ipers = %d, "
1212                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1213                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1214                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1215 #endif
1216                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1217         }
1218
1219         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1220             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1221                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1222 }
1223
1224 /*
1225  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1226  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1227  * more complicated.
1228  *
1229  * Arguments
1230  *      keg  The keg we should initialize
1231  *
1232  * Returns
1233  *      Nothing
1234  */
1235 static void
1236 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1237 {
1238
1239         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1240         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1241             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1242         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1243             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1244
1245         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1246         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1247         keg->uk_ipers = 1;
1248         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1249
1250         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1251         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1252                 return;
1253
1254         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1255         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1256                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1257 }
1258
1259 static void
1260 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1261 {
1262         int alignsize;
1263         int trailer;
1264         int pages;
1265         int rsize;
1266
1267         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1268             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1269
1270         alignsize = keg->uk_align + 1;
1271         rsize = keg->uk_size;
1272         /*
1273          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1274          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1275          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1276          * would fall on the same boundary every time.
1277          */
1278         if (rsize & keg->uk_align)
1279                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1280         if ((rsize & alignsize) == 0)
1281                 rsize += alignsize;
1282         trailer = rsize - keg->uk_size;
1283         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1284         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1285         keg->uk_rsize = rsize;
1286         keg->uk_ppera = pages;
1287         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1288         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1289         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1290         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1291             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1292             keg->uk_ipers));
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1297  * the keg onto the global keg list.
1298  *
1299  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1300  *      udata  Actually uma_kctor_args
1301  */
1302 static int
1303 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1304 {
1305         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1306         uma_keg_t keg = mem;
1307         uma_zone_t zone;
1308
1309         bzero(keg, size);
1310         keg->uk_size = arg->size;
1311         keg->uk_init = arg->uminit;
1312         keg->uk_fini = arg->fini;
1313         keg->uk_align = arg->align;
1314         keg->uk_free = 0;
1315         keg->uk_reserve = 0;
1316         keg->uk_pages = 0;
1317         keg->uk_flags = arg->flags;
1318         keg->uk_allocf = page_alloc;
1319         keg->uk_freef = page_free;
1320         keg->uk_slabzone = NULL;
1321
1322         /*
1323          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1324          */
1325         zone = arg->zone;
1326         keg->uk_name = zone->uz_name;
1327
1328         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1329                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1330
1331         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1332                 keg->uk_init = zero_init;
1333
1334         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1335                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1336
1337         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1338 #ifdef SMP
1339                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1340 #else
1341                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1342 #endif
1343
1344         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1345                 keg_cachespread_init(keg);
1346         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1347                 if (keg->uk_size >
1348                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1349                     sizeof(uint32_t)))
1350                         keg_large_init(keg);
1351                 else
1352                         keg_small_init(keg);
1353         } else {
1354                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1355                         keg_large_init(keg);
1356                 else
1357                         keg_small_init(keg);
1358         }
1359
1360         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1361                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1362                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1363                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1364                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1365                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1366                 } else
1367                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1368         }
1369
1370         /*
1371          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1372          * startup cache until the vm is ready.
1373          */
1374         if (keg->uk_ppera == 1) {
1375 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1376                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1377                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1378
1379                 if (booted < UMA_STARTUP)
1380                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1381 #else
1382                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1383                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1384 #endif
1385         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1386             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1387                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1388
1389         /*
1390          * Initialize keg's lock
1391          */
1392         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1393
1394         /*
1395          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1396          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1397          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1398          */
1399         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1400                 u_int totsize;
1401
1402                 /* Size of the slab struct and free list */
1403                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1404
1405                 /* Size of the reference counts. */
1406                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1407                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1408
1409                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1410                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1411                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1412                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1413
1414                 /*
1415                  * The only way the following is possible is if with our
1416                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1417                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1418                  * mathematically possible for all cases, so we make
1419                  * sure here anyway.
1420                  */
1421                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1422                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1423                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1424                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1425                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1426                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1427                             keg->uk_size);
1428                         panic("UMA slab won't fit.");
1429                 }
1430         }
1431
1432         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1433                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1434
1435 #ifdef UMA_DEBUG
1436         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1437             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1438             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1439             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1440 #endif
1441
1442         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1443
1444         mtx_lock(&uma_mtx);
1445         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1446         mtx_unlock(&uma_mtx);
1447         return (0);
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1452  *
1453  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1454  *      udata  Actually uma_zctor_args
1455  */
1456 static int
1457 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1458 {
1459         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1460         uma_zone_t zone = mem;
1461         uma_zone_t z;
1462         uma_keg_t keg;
1463
1464         bzero(zone, size);
1465         zone->uz_name = arg->name;
1466         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1467         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1468         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1469         zone->uz_init = NULL;
1470         zone->uz_fini = NULL;
1471         zone->uz_allocs = 0;
1472         zone->uz_frees = 0;
1473         zone->uz_fails = 0;
1474         zone->uz_sleeps = 0;
1475         zone->uz_count = 0;
1476         zone->uz_flags = 0;
1477         zone->uz_warning = NULL;
1478         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1479         keg = arg->keg;
1480
1481         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1482
1483         /*
1484          * This is a pure cache zone, no kegs.
1485          */
1486         if (arg->import) {
1487                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1488                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1489                 zone->uz_flags = arg->flags;
1490                 zone->uz_size = arg->size;
1491                 zone->uz_import = arg->import;
1492                 zone->uz_release = arg->release;
1493                 zone->uz_arg = arg->arg;
1494                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1495                 goto out;
1496         }
1497
1498         /*
1499          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1500          */
1501         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1502         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1503         zone->uz_arg = zone; 
1504
1505         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1506                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1507                 zone->uz_init = arg->uminit;
1508                 zone->uz_fini = arg->fini;
1509                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1510                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1511                 mtx_lock(&uma_mtx);
1512                 ZONE_LOCK(zone);
1513                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1514                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1515                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1516                                 break;
1517                         }
1518                 }
1519                 ZONE_UNLOCK(zone);
1520                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1521         } else if (keg == NULL) {
1522                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1523                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1524                         return (ENOMEM);
1525         } else {
1526                 struct uma_kctor_args karg;
1527                 int error;
1528
1529                 /* We should only be here from uma_startup() */
1530                 karg.size = arg->size;
1531                 karg.uminit = arg->uminit;
1532                 karg.fini = arg->fini;
1533                 karg.align = arg->align;
1534                 karg.flags = arg->flags;
1535                 karg.zone = zone;
1536                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1537                     flags);
1538                 if (error)
1539                         return (error);
1540         }
1541
1542         /*
1543          * Link in the first keg.
1544          */
1545         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1546         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1547         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1548         zone->uz_size = keg->uk_size;
1549         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1550             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1551
1552         /*
1553          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1554          * caches.  If we're internal, bail out here.
1555          */
1556         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1557                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1558                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1559                 return (0);
1560         }
1561
1562 out:
1563         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1564                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1565         else
1566                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1567
1568         return (0);
1569 }
1570
1571 /*
1572  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1573  * table and removes the keg from the global list.
1574  *
1575  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1576  *      udata  unused
1577  */
1578 static void
1579 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1580 {
1581         uma_keg_t keg;
1582
1583         keg = (uma_keg_t)arg;
1584         KEG_LOCK(keg);
1585         if (keg->uk_free != 0) {
1586                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1587                     " Lost %d pages of memory.\n",
1588                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1589         }
1590         KEG_UNLOCK(keg);
1591
1592         hash_free(&keg->uk_hash);
1593
1594         KEG_LOCK_FINI(keg);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Zone header dtor.
1599  *
1600  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1601  *      udata  unused
1602  */
1603 static void
1604 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1605 {
1606         uma_klink_t klink;
1607         uma_zone_t zone;
1608         uma_keg_t keg;
1609
1610         zone = (uma_zone_t)arg;
1611         keg = zone_first_keg(zone);
1612
1613         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1614                 cache_drain(zone);
1615
1616         mtx_lock(&uma_mtx);
1617         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1618         mtx_unlock(&uma_mtx);
1619         /*
1620          * XXX there are some races here where
1621          * the zone can be drained but zone lock
1622          * released and then refilled before we
1623          * remove it... we dont care for now
1624          */
1625         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1626         /*
1627          * Unlink all of our kegs.
1628          */
1629         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1630                 klink->kl_keg = NULL;
1631                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1632                 if (klink == &zone->uz_klink)
1633                         continue;
1634                 free(klink, M_TEMP);
1635         }
1636         /*
1637          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1638          */
1639         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1640                 mtx_lock(&uma_mtx);
1641                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1642                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1643                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1644         }
1645         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1646 }
1647
1648 /*
1649  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1650  *
1651  * Arguments:
1652  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1653  *              as an argument.
1654  *
1655  * Returns:
1656  *      Nothing
1657  */
1658 static void
1659 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1660 {
1661         uma_keg_t keg;
1662         uma_zone_t zone;
1663
1664         mtx_lock(&uma_mtx);
1665         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1666                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1667                         zfunc(zone);
1668         }
1669         mtx_unlock(&uma_mtx);
1670 }
1671
1672 /* Public functions */
1673 /* See uma.h */
1674 void
1675 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1676 {
1677         struct uma_zctor_args args;
1678         uma_slab_t slab;
1679         u_int slabsize;
1680         int i;
1681
1682 #ifdef UMA_DEBUG
1683         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1684 #endif
1685         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1686
1687         /* "manually" create the initial zone */
1688         memset(&args, 0, sizeof(args));
1689         args.name = "UMA Kegs";
1690         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1691         args.ctor = keg_ctor;
1692         args.dtor = keg_dtor;
1693         args.uminit = zero_init;
1694         args.fini = NULL;
1695         args.keg = &masterkeg;
1696         args.align = 32 - 1;
1697         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1698         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1699         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1700
1701 #ifdef UMA_DEBUG
1702         printf("Filling boot free list.\n");
1703 #endif
1704         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1705                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1706                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1707                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1708                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1709         }
1710         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1711
1712 #ifdef UMA_DEBUG
1713         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1714 #endif
1715         args.name = "UMA Zones";
1716         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1717             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1718         args.ctor = zone_ctor;
1719         args.dtor = zone_dtor;
1720         args.uminit = zero_init;
1721         args.fini = NULL;
1722         args.keg = NULL;
1723         args.align = 32 - 1;
1724         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1725         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1726         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1727
1728 #ifdef UMA_DEBUG
1729         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1730 #endif
1731 #ifdef UMA_DEBUG
1732         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1733 #endif
1734
1735         /* Now make a zone for slab headers */
1736         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1737                                 sizeof(struct uma_slab),
1738                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1739                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1740
1741         /*
1742          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1743          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1744          */
1745         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1746         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1747         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1748                                   slabsize,
1749                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1750                                   UMA_ALIGN_PTR,
1751                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1752
1753         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1754             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1755             NULL, NULL, NULL, NULL,
1756             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1757
1758         bucket_init();
1759
1760         booted = UMA_STARTUP;
1761
1762 #ifdef UMA_DEBUG
1763         printf("UMA startup complete.\n");
1764 #endif
1765 }
1766
1767 /* see uma.h */
1768 void
1769 uma_startup2(void)
1770 {
1771         booted = UMA_STARTUP2;
1772         bucket_enable();
1773 #ifdef UMA_DEBUG
1774         printf("UMA startup2 complete.\n");
1775 #endif
1776 }
1777
1778 /*
1779  * Initialize our callout handle
1780  *
1781  */
1782
1783 static void
1784 uma_startup3(void)
1785 {
1786 #ifdef UMA_DEBUG
1787         printf("Starting callout.\n");
1788 #endif
1789         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1790         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1791 #ifdef UMA_DEBUG
1792         printf("UMA startup3 complete.\n");
1793 #endif
1794 }
1795
1796 static uma_keg_t
1797 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1798                 int align, uint32_t flags)
1799 {
1800         struct uma_kctor_args args;
1801
1802         args.size = size;
1803         args.uminit = uminit;
1804         args.fini = fini;
1805         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1806         args.flags = flags;
1807         args.zone = zone;
1808         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1809 }
1810
1811 /* See uma.h */
1812 void
1813 uma_set_align(int align)
1814 {
1815
1816         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1817                 uma_align_cache = align;
1818 }
1819
1820 /* See uma.h */
1821 uma_zone_t
1822 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1823                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1824
1825 {
1826         struct uma_zctor_args args;
1827
1828         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1829         memset(&args, 0, sizeof(args));
1830         args.name = name;
1831         args.size = size;
1832         args.ctor = ctor;
1833         args.dtor = dtor;
1834         args.uminit = uminit;
1835         args.fini = fini;
1836         args.align = align;
1837         args.flags = flags;
1838         args.keg = NULL;
1839
1840         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1841 }
1842
1843 /* See uma.h */
1844 uma_zone_t
1845 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1846                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1847 {
1848         struct uma_zctor_args args;
1849         uma_keg_t keg;
1850
1851         keg = zone_first_keg(master);
1852         memset(&args, 0, sizeof(args));
1853         args.name = name;
1854         args.size = keg->uk_size;
1855         args.ctor = ctor;
1856         args.dtor = dtor;
1857         args.uminit = zinit;
1858         args.fini = zfini;
1859         args.align = keg->uk_align;
1860         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1861         args.keg = keg;
1862
1863         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1864         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1865 }
1866
1867 /* See uma.h */
1868 uma_zone_t
1869 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1870                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1871                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1872 {
1873         struct uma_zctor_args args;
1874
1875         memset(&args, 0, sizeof(args));
1876         args.name = name;
1877         args.size = size;
1878         args.ctor = ctor;
1879         args.dtor = dtor;
1880         args.uminit = zinit;
1881         args.fini = zfini;
1882         args.import = zimport;
1883         args.release = zrelease;
1884         args.arg = arg;
1885         args.align = 0;
1886         args.flags = flags;
1887
1888         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1889 }
1890
1891 static void
1892 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1893 {
1894         if (a < b) {
1895                 ZONE_LOCK(a);
1896                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1897         } else {
1898                 ZONE_LOCK(b);
1899                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1900         }
1901 }
1902
1903 static void
1904 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1905 {
1906
1907         ZONE_UNLOCK(a);
1908         ZONE_UNLOCK(b);
1909 }
1910
1911 int
1912 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1913 {
1914         uma_klink_t klink;
1915         uma_klink_t kl;
1916         int error;
1917
1918         error = 0;
1919         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1920
1921         zone_lock_pair(zone, master);
1922         /*
1923          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1924          * a secondary.
1925          */
1926         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1927             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1928                 error = EINVAL;
1929                 goto out;
1930         }
1931         /*
1932          * The new master must also use vtoslab().
1933          */
1934         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1935                 error = EINVAL;
1936                 goto out;
1937         }
1938         /*
1939          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1940          */
1941         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1942             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1943                 error = EINVAL;
1944                 goto out;
1945         }
1946         /*
1947          * The underlying object must be the same size.  rsize
1948          * may be different.
1949          */
1950         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1951                 error = E2BIG;
1952                 goto out;
1953         }
1954         /*
1955          * Put it at the end of the list.
1956          */
1957         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1958         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1959                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1960                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1961                         break;
1962                 }
1963         }
1964         klink = NULL;
1965         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1966         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1967
1968 out:
1969         zone_unlock_pair(zone, master);
1970         if (klink != NULL)
1971                 free(klink, M_TEMP);
1972
1973         return (error);
1974 }
1975
1976
1977 /* See uma.h */
1978 void
1979 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1980 {
1981
1982         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
1983 }
1984
1985 /* See uma.h */
1986 void *
1987 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1988 {
1989         void *item;
1990         uma_cache_t cache;
1991         uma_bucket_t bucket;
1992         int lockfail;
1993         int cpu;
1994
1995         /* This is the fast path allocation */
1996 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1997         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1998 #endif
1999         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2000             zone->uz_name, flags);
2001
2002         if (flags & M_WAITOK) {
2003                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2004                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2005         }
2006 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2007         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2008                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2009                 if (item != NULL) {
2010                         /*
2011                          * Avoid conflict with the use-after-free
2012                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2013                          */
2014                         if (zone->uz_init != NULL &&
2015                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2016                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2017                                 return (NULL);
2018                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2019                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2020                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2021                             flags) != 0) {
2022                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2023                                 return (NULL);
2024                         }
2025                         return (item);
2026                 }
2027                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2028         }
2029 #endif
2030         /*
2031          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2032          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2033          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2034          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2035          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2036          * preemption and migration.  We release the critical section in
2037          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2038          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2039          * must detect and handle migration if it has occurred.
2040          */
2041         critical_enter();
2042         cpu = curcpu;
2043         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2044
2045 zalloc_start:
2046         bucket = cache->uc_allocbucket;
2047         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2048                 bucket->ub_cnt--;
2049                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2050 #ifdef INVARIANTS
2051                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2052 #endif
2053                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2054                 cache->uc_allocs++;
2055                 critical_exit();
2056                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2057                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2058                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2059                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2060                         return (NULL);
2061                 }
2062 #ifdef INVARIANTS
2063                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2064 #endif
2065                 if (flags & M_ZERO)
2066                         bzero(item, zone->uz_size);
2067                 return (item);
2068         }
2069
2070         /*
2071          * We have run out of items in our alloc bucket.
2072          * See if we can switch with our free bucket.
2073          */
2074         bucket = cache->uc_freebucket;
2075         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2076 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2077                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2078 #endif
2079                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2080                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2081                 goto zalloc_start;
2082         }
2083
2084         /*
2085          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2086          */
2087         bucket = cache->uc_allocbucket;
2088         cache->uc_allocbucket = NULL;
2089         critical_exit();
2090         if (bucket != NULL)
2091                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2092
2093         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2094         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2095                 goto zalloc_item;
2096
2097         /*
2098          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2099          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2100          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2101          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2102          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2103          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2104          * the critical section.
2105          */
2106         lockfail = 0;
2107         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2108                 /* Record contention to size the buckets. */
2109                 ZONE_LOCK(zone);
2110                 lockfail = 1;
2111         }
2112         critical_enter();
2113         cpu = curcpu;
2114         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2115
2116         /*
2117          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2118          */
2119         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2120         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2121         cache->uc_allocs = 0;
2122         cache->uc_frees = 0;
2123
2124         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2125         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2126                 ZONE_UNLOCK(zone);
2127                 goto zalloc_start;
2128         }
2129
2130         /*
2131          * Check the zone's cache of buckets.
2132          */
2133         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2134                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2135                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2136
2137                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2138                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2139                 ZONE_UNLOCK(zone);
2140                 goto zalloc_start;
2141         }
2142         /* We are no longer associated with this CPU. */
2143         critical_exit();
2144
2145         /*
2146          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2147          * handle the working set.
2148          */
2149         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2150                 zone->uz_count++;
2151         ZONE_UNLOCK(zone);
2152
2153         /*
2154          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2155          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2156          * will use the just filled bucket.
2157          */
2158         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2159         if (bucket != NULL) {
2160                 ZONE_LOCK(zone);
2161                 critical_enter();
2162                 cpu = curcpu;
2163                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2164                 /*
2165                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2166                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2167                  * the memory directly.
2168                  */
2169                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2170                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2171                 else
2172                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2173                 ZONE_UNLOCK(zone);
2174                 goto zalloc_start;
2175         }
2176
2177         /*
2178          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2179          */
2180 #ifdef UMA_DEBUG
2181         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2182 #endif
2183
2184 zalloc_item:
2185         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2186
2187         return (item);
2188 }
2189
2190 static uma_slab_t
2191 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2192 {
2193         uma_slab_t slab;
2194         int reserve;
2195
2196         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2197         slab = NULL;
2198         reserve = 0;
2199         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2200                 reserve = keg->uk_reserve;
2201
2202         for (;;) {
2203                 /*
2204                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2205                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2206                  * fragmentation.
2207                  */
2208                 if (keg->uk_free > reserve) {
2209                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2210                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2211                         } else {
2212                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2213                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2214                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2215                                     us_link);
2216                         }
2217                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2218                         return (slab);
2219                 }
2220
2221                 /*
2222                  * M_NOVM means don't ask at all!
2223                  */
2224                 if (flags & M_NOVM)
2225                         break;
2226
2227                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2228                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2229                         /*
2230                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2231                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2232                          */
2233                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2234                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2235                                 zone_log_warning(zone);
2236                         }
2237                         if (flags & M_NOWAIT)
2238                                 break;
2239                         zone->uz_sleeps++;
2240                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2241                         continue;
2242                 }
2243                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2244                 /*
2245                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2246                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2247                  * at least one item.
2248                  */
2249                 if (slab) {
2250                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2251                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2252                         return (slab);
2253                 }
2254                 /*
2255                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2256                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2257                  * fail.
2258                  */
2259                 flags |= M_NOVM;
2260         }
2261         return (slab);
2262 }
2263
2264 static uma_slab_t
2265 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2266 {
2267         uma_slab_t slab;
2268
2269         if (keg == NULL) {
2270                 keg = zone_first_keg(zone);
2271                 KEG_LOCK(keg);
2272         }
2273
2274         for (;;) {
2275                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2276                 if (slab)
2277                         return (slab);
2278                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2279                         break;
2280         }
2281         KEG_UNLOCK(keg);
2282         return (NULL);
2283 }
2284
2285 /*
2286  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2287  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2288  *
2289  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2290  */
2291 static uma_slab_t
2292 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2293 {
2294         uma_klink_t klink;
2295         uma_slab_t slab;
2296         uma_keg_t keg;
2297         int flags;
2298         int empty;
2299         int full;
2300
2301         /*
2302          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2303          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2304          * without blocking.
2305          */
2306         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2307         /*
2308          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2309          * the search.
2310          */
2311         if (last != NULL) {
2312                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2313                 if (slab)
2314                         return (slab);
2315                 KEG_UNLOCK(last);
2316         }
2317         /*
2318          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2319          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2320          * required but we've done it for so long now.
2321          */
2322         for (;;) {
2323                 empty = 0;
2324                 full = 0;
2325                 /*
2326                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2327                  * correct lock while calling into the keg layer.
2328                  */
2329                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2330                         keg = klink->kl_keg;
2331                         KEG_LOCK(keg);
2332                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2333                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2334                                 if (slab)
2335                                         return (slab);
2336                         }
2337                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2338                                 full++;
2339                         else
2340                                 empty++;
2341                         KEG_UNLOCK(keg);
2342                 }
2343                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2344                         break;
2345                 flags = rflags;
2346                 /*
2347                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2348                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2349                  */
2350                 if (full && !empty) {
2351                         ZONE_LOCK(zone);
2352                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2353                         zone->uz_sleeps++;
2354                         zone_log_warning(zone);
2355                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2356                             "zonelimit", hz/100);
2357                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2358                         ZONE_UNLOCK(zone);
2359                         continue;
2360                 }
2361         }
2362         return (NULL);
2363 }
2364
2365 static void *
2366 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2367 {
2368         void *item;
2369         uint8_t freei;
2370
2371         MPASS(keg == slab->us_keg);
2372         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2373
2374         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2375         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2376         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2377         slab->us_freecount--;
2378         keg->uk_free--;
2379
2380         /* Move this slab to the full list */
2381         if (slab->us_freecount == 0) {
2382                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2383                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2384         }
2385
2386         return (item);
2387 }
2388
2389 static int
2390 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2391 {
2392         uma_slab_t slab;
2393         uma_keg_t keg;
2394         int i;
2395
2396         slab = NULL;
2397         keg = NULL;
2398         /* Try to keep the buckets totally full */
2399         for (i = 0; i < max; ) {
2400                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2401                         break;
2402                 keg = slab->us_keg;
2403                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2404                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2405                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2406                                 break;
2407                 }
2408                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2409                 flags &= ~M_WAITOK;
2410                 flags |= M_NOWAIT;
2411         }
2412         if (slab != NULL)
2413                 KEG_UNLOCK(keg);
2414
2415         return i;
2416 }
2417
2418 static uma_bucket_t
2419 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2420 {
2421         uma_bucket_t bucket;
2422         int max;
2423
2424         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2425         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2426         if (bucket == NULL)
2427                 goto out;
2428
2429         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2430         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2431             max, flags);
2432
2433         /*
2434          * Initialize the memory if necessary.
2435          */
2436         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2437                 int i;
2438
2439                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2440                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2441                             flags) != 0)
2442                                 break;
2443                 /*
2444                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2445                  * rest back onto the freelist.
2446                  */
2447                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2448                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2449                             bucket->ub_cnt - i);
2450 #ifdef INVARIANTS
2451                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2452                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2453 #endif
2454                         bucket->ub_cnt = i;
2455                 }
2456         }
2457
2458 out:
2459         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt == 0) {
2460                 if (bucket != NULL)
2461                         bucket_free(zone, bucket, udata);
2462                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2463                 return (NULL);
2464         }
2465
2466         return (bucket);
2467 }
2468
2469 /*
2470  * Allocates a single item from a zone.
2471  *
2472  * Arguments
2473  *      zone   The zone to alloc for.
2474  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2475  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2476  *
2477  * Returns
2478  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2479  *      An item if successful
2480  */
2481
2482 static void *
2483 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2484 {
2485         void *item;
2486
2487         item = NULL;
2488
2489 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2490         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2491 #endif
2492         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2493                 goto fail;
2494         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2495
2496         /*
2497          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2498          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2499          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2500          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2501          */
2502         if (zone->uz_init != NULL) {
2503                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2504                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2505                         goto fail;
2506                 }
2507         }
2508         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2509                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2510                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2511                         goto fail;
2512                 }
2513         }
2514 #ifdef INVARIANTS
2515         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2516 #endif
2517         if (flags & M_ZERO)
2518                 bzero(item, zone->uz_size);
2519
2520         return (item);
2521
2522 fail:
2523         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2524         return (NULL);
2525 }
2526
2527 /* See uma.h */
2528 void
2529 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2530 {
2531         uma_cache_t cache;
2532         uma_bucket_t bucket;
2533         int cpu;
2534
2535 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2536         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2537 #endif
2538         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2539             zone->uz_name);
2540
2541         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2542         if (item == NULL)
2543                 return;
2544 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2545         if (is_memguard_addr(item)) {
2546                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2547                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2548                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2549                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2550                 memguard_free(item);
2551                 return;
2552         }
2553 #endif
2554 #ifdef INVARIANTS
2555         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2556                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2557         else
2558                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2559 #endif
2560         if (zone->uz_dtor != NULL)
2561                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2562
2563         /*
2564          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2565          * a little longer for the limits to be reset.
2566          */
2567         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2568                 goto zfree_item;
2569
2570         /*
2571          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2572          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2573          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2574          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2575          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2576          * preemption and migration.  We release the critical section in
2577          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2578          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2579          * detect and handle migration if it has occurred.
2580          */
2581 zfree_restart:
2582         critical_enter();
2583         cpu = curcpu;
2584         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2585
2586 zfree_start:
2587         /*
2588          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2589          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2590          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2591          */
2592         bucket = cache->uc_allocbucket;
2593         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2594                 bucket = cache->uc_freebucket;
2595         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2596                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2597                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2598                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2599                 bucket->ub_cnt++;
2600                 cache->uc_frees++;
2601                 critical_exit();
2602                 return;
2603         }
2604
2605         /*
2606          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2607          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2608          * section.  Since the critical section is released, we may be
2609          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2610          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2611          * the critical section.
2612          */
2613         critical_exit();
2614         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2615                 goto zfree_item;
2616
2617         ZONE_LOCK(zone);
2618         critical_enter();
2619         cpu = curcpu;
2620         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2621
2622         /*
2623          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2624          */
2625         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2626         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2627         cache->uc_allocs = 0;
2628         cache->uc_frees = 0;
2629
2630         bucket = cache->uc_freebucket;
2631         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2632                 ZONE_UNLOCK(zone);
2633                 goto zfree_start;
2634         }
2635         cache->uc_freebucket = NULL;
2636
2637         /* Can we throw this on the zone full list? */
2638         if (bucket != NULL) {
2639 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2640                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2641 #endif
2642                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2643                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2644                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2645                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2646         }
2647
2648         /* We are no longer associated with this CPU. */
2649         critical_exit();
2650
2651         /* And the zone.. */
2652         ZONE_UNLOCK(zone);
2653
2654 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2655         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2656 #endif
2657         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2658         if (bucket) {
2659                 critical_enter();
2660                 cpu = curcpu;
2661                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2662                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2663                         cache->uc_freebucket = bucket;
2664                         goto zfree_start;
2665                 }
2666                 /*
2667                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2668                  * critical section to free the bucket.
2669                  */
2670                 critical_exit();
2671                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2672                 goto zfree_restart;
2673         }
2674
2675         /*
2676          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2677          */
2678 zfree_item:
2679         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2680
2681         return;
2682 }
2683
2684 static void
2685 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2686 {
2687         uint8_t freei;
2688
2689         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2690         MPASS(keg == slab->us_keg);
2691
2692         /* Do we need to remove from any lists? */
2693         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2694                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2695                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2696         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2697                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2698                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2699         }
2700
2701         /* Slab management. */
2702         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2703         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2704         slab->us_freecount++;
2705
2706         /* Keg statistics. */
2707         keg->uk_free++;
2708 }
2709
2710 static void
2711 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2712 {
2713         void *item;
2714         uma_slab_t slab;
2715         uma_keg_t keg;
2716         uint8_t *mem;
2717         int clearfull;
2718         int i;
2719
2720         clearfull = 0;
2721         keg = zone_first_keg(zone);
2722         KEG_LOCK(keg);
2723         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2724                 item = bucket[i];
2725                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2726                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2727                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2728                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2729                         } else {
2730                                 mem += keg->uk_pgoff;
2731                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2732                         }
2733                 } else {
2734                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2735                         if (slab->us_keg != keg) {
2736                                 KEG_UNLOCK(keg);
2737                                 keg = slab->us_keg;
2738                                 KEG_LOCK(keg);
2739                         }
2740                 }
2741                 slab_free_item(keg, slab, item);
2742                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2743                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2744                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2745                                 clearfull = 1;
2746                         }
2747
2748                         /* 
2749                          * We can handle one more allocation. Since we're
2750                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2751                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2752                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2753                          * threads etc).
2754                          */
2755                         wakeup(keg);
2756                 }
2757         }
2758         KEG_UNLOCK(keg);
2759         if (clearfull) {
2760                 ZONE_LOCK(zone);
2761                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2762                 wakeup(zone);
2763                 ZONE_UNLOCK(zone);
2764         }
2765
2766 }
2767
2768 /*
2769  * Frees a single item to any zone.
2770  *
2771  * Arguments:
2772  *      zone   The zone to free to
2773  *      item   The item we're freeing
2774  *      udata  User supplied data for the dtor
2775  *      skip   Skip dtors and finis
2776  */
2777 static void
2778 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2779 {
2780
2781 #ifdef INVARIANTS
2782         if (skip == SKIP_NONE) {
2783                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2784                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2785                 else
2786                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2787         }
2788 #endif
2789         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2790                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2791
2792         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2793                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2794
2795         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2796         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2797 }
2798
2799 /* See uma.h */
2800 int
2801 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2802 {
2803         uma_keg_t keg;
2804
2805         keg = zone_first_keg(zone);
2806         if (keg == NULL)
2807                 return (0);
2808         KEG_LOCK(keg);
2809         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2810         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2811                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2812         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2813         KEG_UNLOCK(keg);
2814
2815         return (nitems);
2816 }
2817
2818 /* See uma.h */
2819 int
2820 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2821 {
2822         int nitems;
2823         uma_keg_t keg;
2824
2825         keg = zone_first_keg(zone);
2826         if (keg == NULL)
2827                 return (0);
2828         KEG_LOCK(keg);
2829         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2830         KEG_UNLOCK(keg);
2831
2832         return (nitems);
2833 }
2834
2835 /* See uma.h */
2836 void
2837 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2838 {
2839
2840         ZONE_LOCK(zone);
2841         zone->uz_warning = warning;
2842         ZONE_UNLOCK(zone);
2843 }
2844
2845 /* See uma.h */
2846 int
2847 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2848 {
2849         int64_t nitems;
2850         u_int i;
2851
2852         ZONE_LOCK(zone);
2853         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2854         CPU_FOREACH(i) {
2855                 /*
2856                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2857                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2858                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2859                  */
2860                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2861                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2862         }
2863         ZONE_UNLOCK(zone);
2864
2865         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2866 }
2867
2868 /* See uma.h */
2869 void
2870 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2871 {
2872         uma_keg_t keg;
2873
2874         keg = zone_first_keg(zone);
2875         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2876         KEG_LOCK(keg);
2877         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2878             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2879         keg->uk_init = uminit;
2880         KEG_UNLOCK(keg);
2881 }
2882
2883 /* See uma.h */
2884 void
2885 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2886 {
2887         uma_keg_t keg;
2888
2889         keg = zone_first_keg(zone);
2890         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2891         KEG_LOCK(keg);
2892         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2893             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2894         keg->uk_fini = fini;
2895         KEG_UNLOCK(keg);
2896 }
2897
2898 /* See uma.h */
2899 void
2900 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2901 {
2902
2903         ZONE_LOCK(zone);
2904         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2905             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2906         zone->uz_init = zinit;
2907         ZONE_UNLOCK(zone);
2908 }
2909
2910 /* See uma.h */
2911 void
2912 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2913 {
2914
2915         ZONE_LOCK(zone);
2916         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2917             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2918         zone->uz_fini = zfini;
2919         ZONE_UNLOCK(zone);
2920 }
2921
2922 /* See uma.h */
2923 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2924 void
2925 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2926 {
2927         uma_keg_t keg;
2928
2929         keg = zone_first_keg(zone);
2930         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2931         KEG_LOCK(keg);
2932         keg->uk_freef = freef;
2933         KEG_UNLOCK(keg);
2934 }
2935
2936 /* See uma.h */
2937 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2938 void
2939 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2940 {
2941         uma_keg_t keg;
2942
2943         keg = zone_first_keg(zone);
2944         KEG_LOCK(keg);
2945         keg->uk_allocf = allocf;
2946         KEG_UNLOCK(keg);
2947 }
2948
2949 /* See uma.h */
2950 void
2951 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
2952 {
2953         uma_keg_t keg;
2954
2955         keg = zone_first_keg(zone);
2956         if (keg == NULL)
2957                 return;
2958         KEG_LOCK(keg);
2959         keg->uk_reserve = items;
2960         KEG_UNLOCK(keg);
2961
2962         return;
2963 }
2964
2965 /* See uma.h */
2966 int
2967 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
2968 {
2969         uma_keg_t keg;
2970         vm_offset_t kva;
2971         int pages;
2972
2973         keg = zone_first_keg(zone);
2974         if (keg == NULL)
2975                 return (0);
2976         pages = count / keg->uk_ipers;
2977
2978         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2979                 pages++;
2980
2981 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2982         if (keg->uk_ppera > 1) {
2983 #else
2984         if (1) {
2985 #endif
2986                 kva = kmem_alloc_nofault(kernel_map, pages * UMA_SLAB_SIZE);
2987                 if (kva == 0)
2988                         return (0);
2989         } else
2990                 kva = 0;
2991         KEG_LOCK(keg);
2992         keg->uk_kva = kva;
2993         keg->uk_offset = 0;
2994         keg->uk_maxpages = pages;
2995 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2996         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
2997 #else
2998         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
2999 #endif
3000         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3001         KEG_UNLOCK(keg);
3002
3003         return (1);
3004 }
3005
3006 /* See uma.h */
3007 void
3008 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3009 {
3010         int slabs;
3011         uma_slab_t slab;
3012         uma_keg_t keg;
3013
3014         keg = zone_first_keg(zone);
3015         if (keg == NULL)
3016                 return;
3017         KEG_LOCK(keg);
3018         slabs = items / keg->uk_ipers;
3019         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3020                 slabs++;
3021         while (slabs > 0) {
3022                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3023                 if (slab == NULL)
3024                         break;
3025                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3026                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3027                 slabs--;
3028         }
3029         KEG_UNLOCK(keg);
3030 }
3031
3032 /* See uma.h */
3033 uint32_t *
3034 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3035 {
3036         uma_slabrefcnt_t slabref;
3037         uma_slab_t slab;
3038         uma_keg_t keg;
3039         uint32_t *refcnt;
3040         int idx;
3041
3042         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3043         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3044         keg = slab->us_keg;
3045         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3046             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3047         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3048         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3049         return refcnt;
3050 }
3051
3052 /* See uma.h */
3053 void
3054 uma_reclaim(void)
3055 {
3056 #ifdef UMA_DEBUG
3057         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3058 #endif
3059         bucket_enable();
3060         zone_foreach(zone_drain);
3061         /*
3062          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3063          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3064          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3065          */
3066         zone_drain(slabzone);
3067         zone_drain(slabrefzone);
3068         bucket_zone_drain();
3069 }
3070
3071 /* See uma.h */
3072 int
3073 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3074 {
3075         int full;
3076
3077         ZONE_LOCK(zone);
3078         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3079         ZONE_UNLOCK(zone);
3080         return (full);  
3081 }
3082
3083 int
3084 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3085 {
3086         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3087 }
3088
3089 void *
3090 uma_large_malloc(int size, int wait)
3091 {
3092         void *mem;
3093         uma_slab_t slab;
3094         uint8_t flags;
3095
3096         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3097         if (slab == NULL)
3098                 return (NULL);
3099         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3100         if (mem) {
3101                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3102                 slab->us_data = mem;
3103                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3104                 slab->us_size = size;
3105         } else {
3106                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3107         }
3108
3109         return (mem);
3110 }
3111
3112 void
3113 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3114 {
3115         vsetobj((vm_offset_t)slab->us_data, kmem_object);
3116         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3117         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3118 }
3119
3120 void
3121 uma_print_stats(void)
3122 {
3123         zone_foreach(uma_print_zone);
3124 }
3125
3126 static void
3127 slab_print(uma_slab_t slab)
3128 {
3129         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3130                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3131 }
3132
3133 static void
3134 cache_print(uma_cache_t cache)
3135 {
3136         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3137                 cache->uc_allocbucket,
3138                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3139                 cache->uc_freebucket,
3140                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3141 }
3142
3143 static void
3144 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3145 {
3146         uma_slab_t slab;
3147
3148         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3149             "out %d free %d limit %d\n",
3150             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3151             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3152             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3153             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3154         printf("Part slabs:\n");
3155         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3156                 slab_print(slab);
3157         printf("Free slabs:\n");
3158         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3159                 slab_print(slab);
3160         printf("Full slabs:\n");
3161         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3162                 slab_print(slab);
3163 }
3164
3165 void
3166 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3167 {
3168         uma_cache_t cache;
3169         uma_klink_t kl;
3170         int i;
3171
3172         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3173             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3174         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3175                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3176         CPU_FOREACH(i) {
3177                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3178                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3179                 cache_print(cache);
3180         }
3181 }
3182
3183 #ifdef DDB
3184 /*
3185  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3186  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3187  *
3188  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3189  * per-CPU cache statistic.
3190  *
3191  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3192  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3193  * directly so that we don't have to.
3194  */
3195 static void
3196 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3197     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3198 {
3199         uma_cache_t cache;
3200         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3201         int cachefree, cpu;
3202
3203         allocs = frees = sleeps = 0;
3204         cachefree = 0;
3205         CPU_FOREACH(cpu) {
3206                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3207                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3208                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3209                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3210                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3211                 allocs += cache->uc_allocs;
3212                 frees += cache->uc_frees;
3213         }
3214         allocs += z->uz_allocs;
3215         frees += z->uz_frees;
3216         sleeps += z->uz_sleeps;
3217         if (cachefreep != NULL)
3218                 *cachefreep = cachefree;
3219         if (allocsp != NULL)
3220                 *allocsp = allocs;
3221         if (freesp != NULL)
3222                 *freesp = frees;
3223         if (sleepsp != NULL)
3224                 *sleepsp = sleeps;
3225 }
3226 #endif /* DDB */
3227
3228 static int
3229 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3230 {
3231         uma_keg_t kz;
3232         uma_zone_t z;
3233         int count;
3234
3235         count = 0;
3236         mtx_lock(&uma_mtx);
3237         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3238                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3239                         count++;
3240         }
3241         mtx_unlock(&uma_mtx);
3242         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3243 }
3244
3245 static int
3246 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3247 {
3248         struct uma_stream_header ush;
3249         struct uma_type_header uth;
3250         struct uma_percpu_stat ups;
3251         uma_bucket_t bucket;
3252         struct sbuf sbuf;
3253         uma_cache_t cache;
3254         uma_klink_t kl;
3255         uma_keg_t kz;
3256         uma_zone_t z;
3257         uma_keg_t k;
3258         int count, error, i;
3259
3260         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3261         if (error != 0)
3262                 return (error);
3263         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3264
3265         count = 0;
3266         mtx_lock(&uma_mtx);
3267         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3268                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3269                         count++;
3270         }
3271
3272         /*
3273          * Insert stream header.
3274          */
3275         bzero(&ush, sizeof(ush));
3276         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3277         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3278         ush.ush_count = count;
3279         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3280
3281         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3282                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3283                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3284                         ZONE_LOCK(z);
3285                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3286                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3287                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3288                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3289                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3290                                 k = kl->kl_keg;
3291                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3292                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3293                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3294                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3295                                     * k->uk_ipers;
3296                         }
3297
3298                         /*
3299                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3300                          * on the keg's zone list.
3301                          */
3302                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3303                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3304                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3305
3306                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3307                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3308                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3309                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3310                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3311                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3312                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3313                         /*
3314                          * While it is not normally safe to access the cache
3315                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3316                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3317                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3318                          * accept the possible race associated with bucket
3319                          * exchange during monitoring.
3320                          */
3321                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3322                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3323                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3324                                         goto skip;
3325                                 if (CPU_ABSENT(i))
3326                                         goto skip;
3327                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3328                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3329                                         ups.ups_cache_free +=
3330                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3331                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3332                                         ups.ups_cache_free +=
3333                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3334                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3335                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3336 skip:
3337                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3338                         }
3339                         ZONE_UNLOCK(z);
3340                 }
3341         }
3342         mtx_unlock(&uma_mtx);
3343         error = sbuf_finish(&sbuf);
3344         sbuf_delete(&sbuf);
3345         return (error);
3346 }
3347
3348 #ifdef DDB
3349 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3350 {
3351         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3352         uma_bucket_t bucket;
3353         uma_keg_t kz;
3354         uma_zone_t z;
3355         int cachefree;
3356
3357         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3358             "Requests", "Sleeps");
3359         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3360                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3361                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3362                                 allocs = z->uz_allocs;
3363                                 frees = z->uz_frees;
3364                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3365                                 cachefree = 0;
3366                         } else
3367                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3368                                     &frees, &sleeps);
3369                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3370                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3371                                 cachefree += kz->uk_free;
3372                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3373                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3374                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju\n", z->uz_name,
3375                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3376                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3377                             (uintmax_t)allocs, sleeps);
3378                         if (db_pager_quit)
3379                                 return;
3380                 }
3381         }
3382 }
3383 #endif