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