]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Merge ACPICA 20180105.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
5  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
6  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
7  * All rights reserved.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
14  *    disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
20  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
21  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
22  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
23  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
24  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
25  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
26  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
28  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29  */
30
31 /*
32  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
33  *
34  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
35  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
36  * efficient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
37  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
38  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
39  * pools of reserved memory unused.
40  *
41  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
42  * are well known.
43  *
44  */
45
46 /*
47  * TODO:
48  *      - Improve memory usage for large allocations
49  *      - Investigate cache size adjustments
50  */
51
52 #include <sys/cdefs.h>
53 __FBSDID("$FreeBSD$");
54
55 #include "opt_ddb.h"
56 #include "opt_param.h"
57 #include "opt_vm.h"
58
59 #include <sys/param.h>
60 #include <sys/systm.h>
61 #include <sys/bitset.h>
62 #include <sys/eventhandler.h>
63 #include <sys/kernel.h>
64 #include <sys/types.h>
65 #include <sys/limits.h>
66 #include <sys/queue.h>
67 #include <sys/malloc.h>
68 #include <sys/ktr.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <sys/sysctl.h>
71 #include <sys/mutex.h>
72 #include <sys/proc.h>
73 #include <sys/random.h>
74 #include <sys/rwlock.h>
75 #include <sys/sbuf.h>
76 #include <sys/sched.h>
77 #include <sys/smp.h>
78 #include <sys/taskqueue.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
113 /*
114  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
115  * prior to malloc coming up.
116  */
117 static uma_zone_t hashzone;
118
119 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
120 int uma_align_cache = 64 - 1;
121
122 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
123
124 /*
125  * Are we allowed to allocate buckets?
126  */
127 static int bucketdisable = 1;
128
129 /* Linked list of all kegs in the system */
130 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
131
132 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
133 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
134     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
135
136 /* This RW lock protects the keg list */
137 static struct rwlock_padalign __exclusive_cache_line uma_rwlock;
138
139 /*
140  * Pointer and counter to pool of pages, that is preallocated at
141  * startup to bootstrap UMA.  Early zones continue to use the pool
142  * until it is depleted, so allocations may happen after boot, thus
143  * we need a mutex to protect it.
144  */
145 static char *bootmem;
146 static int boot_pages;
147 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
148
149 static struct sx uma_drain_lock;
150
151 /* kmem soft limit. */
152 static unsigned long uma_kmem_limit = LONG_MAX;
153 static volatile unsigned long uma_kmem_total;
154
155 /* Is the VM done starting up? */
156 static int booted = 0;
157 #define UMA_STARTUP     1
158 #define UMA_STARTUP2    2
159
160 /*
161  * This is the handle used to schedule events that need to happen
162  * outside of the allocation fast path.
163  */
164 static struct callout uma_callout;
165 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
166
167 /*
168  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
169  * a special allocation function just for zones.
170  */
171 struct uma_zctor_args {
172         const char *name;
173         size_t size;
174         uma_ctor ctor;
175         uma_dtor dtor;
176         uma_init uminit;
177         uma_fini fini;
178         uma_import import;
179         uma_release release;
180         void *arg;
181         uma_keg_t keg;
182         int align;
183         uint32_t flags;
184 };
185
186 struct uma_kctor_args {
187         uma_zone_t zone;
188         size_t size;
189         uma_init uminit;
190         uma_fini fini;
191         int align;
192         uint32_t flags;
193 };
194
195 struct uma_bucket_zone {
196         uma_zone_t      ubz_zone;
197         char            *ubz_name;
198         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
199         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
200 };
201
202 /*
203  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
204  * of two sizes for more efficient space utilization.
205  */
206 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
207     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
208
209 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
210
211 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
212         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
213         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
214         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
215         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
216         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
217         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
218         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
219         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
220         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
221         { NULL, NULL, 0}
222 };
223
224 /*
225  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
226  */
227 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
228
229 /* Prototypes.. */
230
231 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
232 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
233 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
234 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
235 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
236 static void cache_drain(uma_zone_t);
237 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
238 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
239 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
240 static void keg_dtor(void *, int, void *);
241 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
242 static void zone_dtor(void *, int, void *);
243 static int zero_init(void *, int, int);
244 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
245 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
246 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
247 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
248 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
249 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
250 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
251 static void uma_timeout(void *);
252 static void uma_startup3(void);
253 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
254 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
255 static void bucket_enable(void);
256 static void bucket_init(void);
257 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
258 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
259 static void bucket_zone_drain(void);
260 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
261 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
262 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
263 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
264 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
265 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
266     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
267 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
268 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
269 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
270
271 void uma_print_zone(uma_zone_t);
272 void uma_print_stats(void);
273 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
274 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
275
276 #ifdef INVARIANTS
277 static void uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
278 static void uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
279 #endif
280
281 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
282
283 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
284     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
285
286 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
287     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
288
289 static int zone_warnings = 1;
290 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
291     "Warn when UMA zones becomes full");
292
293 /* Adjust bytes under management by UMA. */
294 static inline void
295 uma_total_dec(unsigned long size)
296 {
297
298         atomic_subtract_long(&uma_kmem_total, size);
299 }
300
301 static inline void
302 uma_total_inc(unsigned long size)
303 {
304
305         if (atomic_fetchadd_long(&uma_kmem_total, size) > uma_kmem_limit)
306                 uma_reclaim_wakeup();
307 }
308
309 /*
310  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
311  */
312 static void
313 bucket_enable(void)
314 {
315         bucketdisable = vm_page_count_min();
316 }
317
318 /*
319  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
320  *
321  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
322  * of the header and an array of pointers.
323  */
324 static void
325 bucket_init(void)
326 {
327         struct uma_bucket_zone *ubz;
328         int size;
329
330         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
331                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
332                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
333                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
334                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
335                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
336         }
337 }
338
339 /*
340  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
341  * to allocate the bucket.
342  */
343 static struct uma_bucket_zone *
344 bucket_zone_lookup(int entries)
345 {
346         struct uma_bucket_zone *ubz;
347
348         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
349                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
350                         return (ubz);
351         ubz--;
352         return (ubz);
353 }
354
355 static int
356 bucket_select(int size)
357 {
358         struct uma_bucket_zone *ubz;
359
360         ubz = &bucket_zones[0];
361         if (size > ubz->ubz_maxsize)
362                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
363
364         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
365                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
366                         break;
367         ubz--;
368         return (ubz->ubz_entries);
369 }
370
371 static uma_bucket_t
372 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
373 {
374         struct uma_bucket_zone *ubz;
375         uma_bucket_t bucket;
376
377         /*
378          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
379          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
380          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
381          * low memory situations.
382          */
383         if (bucketdisable)
384                 return (NULL);
385         /*
386          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
387          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
388          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
389          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
390          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
391          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
392          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
393          * free path.
394          */
395         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
396                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
397         else {
398                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
399                         return (NULL);
400                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
401         }
402         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
403                 flags |= M_NOVM;
404         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
405         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
406                 ubz++;
407         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
408         if (bucket) {
409 #ifdef INVARIANTS
410                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
411 #endif
412                 bucket->ub_cnt = 0;
413                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
414         }
415
416         return (bucket);
417 }
418
419 static void
420 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
421 {
422         struct uma_bucket_zone *ubz;
423
424         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
425             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
426         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
427                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
428         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
429         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
430 }
431
432 static void
433 bucket_zone_drain(void)
434 {
435         struct uma_bucket_zone *ubz;
436
437         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
438                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
439 }
440
441 static void
442 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
443 {
444         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
445
446         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
447                 return;
448
449         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
450                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
451 }
452
453 static inline void
454 zone_maxaction(uma_zone_t zone)
455 {
456
457         if (zone->uz_maxaction.ta_func != NULL)
458                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &zone->uz_maxaction);
459 }
460
461 static void
462 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
463 {
464         uma_klink_t klink;
465
466         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
467                 kegfn(klink->kl_keg);
468 }
469
470 /*
471  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
472  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
473  *
474  * Arguments:
475  *      arg   Unused
476  *
477  * Returns:
478  *      Nothing
479  */
480 static void
481 uma_timeout(void *unused)
482 {
483         bucket_enable();
484         zone_foreach(zone_timeout);
485
486         /* Reschedule this event */
487         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
488 }
489
490 /*
491  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
492  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
493  *
494  *  Returns nothing.
495  */
496 static void
497 keg_timeout(uma_keg_t keg)
498 {
499
500         KEG_LOCK(keg);
501         /*
502          * Expand the keg hash table.
503          *
504          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
505          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
506          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
507          */
508         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
509             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
510                 struct uma_hash newhash;
511                 struct uma_hash oldhash;
512                 int ret;
513
514                 /*
515                  * This is so involved because allocating and freeing
516                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
517                  * I have to do everything in stages and check for
518                  * races.
519                  */
520                 newhash = keg->uk_hash;
521                 KEG_UNLOCK(keg);
522                 ret = hash_alloc(&newhash);
523                 KEG_LOCK(keg);
524                 if (ret) {
525                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
526                                 oldhash = keg->uk_hash;
527                                 keg->uk_hash = newhash;
528                         } else
529                                 oldhash = newhash;
530
531                         KEG_UNLOCK(keg);
532                         hash_free(&oldhash);
533                         return;
534                 }
535         }
536         KEG_UNLOCK(keg);
537 }
538
539 static void
540 zone_timeout(uma_zone_t zone)
541 {
542
543         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
544 }
545
546 /*
547  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
548  * backing store.
549  *
550  * Arguments:
551  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
552  *
553  * Returns:
554  *      1 on success and 0 on failure.
555  */
556 static int
557 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
558 {
559         int oldsize;
560         int alloc;
561
562         oldsize = hash->uh_hashsize;
563
564         /* We're just going to go to a power of two greater */
565         if (oldsize)  {
566                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
567                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
568                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
569                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
570         } else {
571                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
572                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
573                     M_WAITOK);
574                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
575         }
576         if (hash->uh_slab_hash) {
577                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
578                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
579                 return (1);
580         }
581
582         return (0);
583 }
584
585 /*
586  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
587  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
588  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
589  *
590  * Arguments:
591  *      oldhash  The hash you want to expand
592  *      newhash  The hash structure for the new table
593  *
594  * Returns:
595  *      Nothing
596  *
597  * Discussion:
598  */
599 static int
600 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
601 {
602         uma_slab_t slab;
603         int hval;
604         int i;
605
606         if (!newhash->uh_slab_hash)
607                 return (0);
608
609         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
610                 return (0);
611
612         /*
613          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
614          * full rehash.
615          */
616
617         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
618                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
619                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
620                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
621                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
622                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
623                             slab, us_hlink);
624                 }
625
626         return (1);
627 }
628
629 /*
630  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
631  *
632  * Arguments:
633  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
634  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
635  *
636  * Returns:
637  *      Nothing
638  */
639 static void
640 hash_free(struct uma_hash *hash)
641 {
642         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
643                 return;
644         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
645                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
646         else
647                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
648 }
649
650 /*
651  * Frees all outstanding items in a bucket
652  *
653  * Arguments:
654  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
655  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
656  *
657  * Returns:
658  *      Nothing
659  */
660
661 static void
662 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
663 {
664         int i;
665
666         if (bucket == NULL)
667                 return;
668
669         if (zone->uz_fini)
670                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
671                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
672         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
673         bucket->ub_cnt = 0;
674 }
675
676 /*
677  * Drains the per cpu caches for a zone.
678  *
679  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
680  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
681  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
682  *
683  * Arguments:
684  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
685  *
686  * Returns:
687  *      Nothing
688  */
689 static void
690 cache_drain(uma_zone_t zone)
691 {
692         uma_cache_t cache;
693         int cpu;
694
695         /*
696          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
697          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
698          * of the caches at this point.
699          *
700          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
701          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
702          *
703          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
704          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
705          * there in some form?
706          */
707         CPU_FOREACH(cpu) {
708                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
709                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
710                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
711                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
712                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
713                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
714                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
715                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
716         }
717         ZONE_LOCK(zone);
718         bucket_cache_drain(zone);
719         ZONE_UNLOCK(zone);
720 }
721
722 static void
723 cache_shrink(uma_zone_t zone)
724 {
725
726         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
727                 return;
728
729         ZONE_LOCK(zone);
730         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
731         ZONE_UNLOCK(zone);
732 }
733
734 static void
735 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
736 {
737         uma_cache_t cache;
738         uma_bucket_t b1, b2;
739
740         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
741                 return;
742
743         b1 = b2 = NULL;
744         ZONE_LOCK(zone);
745         critical_enter();
746         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
747         if (cache->uc_allocbucket) {
748                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
749                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
750                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
751                 else
752                         b1 = cache->uc_allocbucket;
753                 cache->uc_allocbucket = NULL;
754         }
755         if (cache->uc_freebucket) {
756                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
757                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
758                             cache->uc_freebucket, ub_link);
759                 else
760                         b2 = cache->uc_freebucket;
761                 cache->uc_freebucket = NULL;
762         }
763         critical_exit();
764         ZONE_UNLOCK(zone);
765         if (b1)
766                 bucket_free(zone, b1, NULL);
767         if (b2)
768                 bucket_free(zone, b2, NULL);
769 }
770
771 /*
772  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
773  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
774  * one by one and enter a critical section on each of them in order
775  * to safely access their cache buckets.
776  * Zone lock must not be held on call this function.
777  */
778 static void
779 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
780 {
781         int cpu;
782
783         /*
784          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
785          */
786         if (zone)
787                 cache_shrink(zone);
788         else
789                 zone_foreach(cache_shrink);
790
791         CPU_FOREACH(cpu) {
792                 thread_lock(curthread);
793                 sched_bind(curthread, cpu);
794                 thread_unlock(curthread);
795
796                 if (zone)
797                         cache_drain_safe_cpu(zone);
798                 else
799                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
800         }
801         thread_lock(curthread);
802         sched_unbind(curthread);
803         thread_unlock(curthread);
804 }
805
806 /*
807  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
808  */
809 static void
810 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
811 {
812         uma_bucket_t bucket;
813
814         /*
815          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
816          * cpu (alloc/free).
817          */
818         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
819                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
820                 ZONE_UNLOCK(zone);
821                 bucket_drain(zone, bucket);
822                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
823                 ZONE_LOCK(zone);
824         }
825
826         /*
827          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
828          * is probably lower then price of global cache drain.
829          */
830         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
831                 zone->uz_count--;
832 }
833
834 static void
835 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
836 {
837         uint8_t *mem;
838         int i;
839         uint8_t flags;
840
841         CTR4(KTR_UMA, "keg_free_slab keg %s(%p) slab %p, returning %d bytes",
842             keg->uk_name, keg, slab, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
843
844         mem = slab->us_data;
845         flags = slab->us_flags;
846         i = start;
847         if (keg->uk_fini != NULL) {
848                 for (i--; i > -1; i--)
849                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
850                             keg->uk_size);
851         }
852         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
853                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
854         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
855         uma_total_dec(PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
856 }
857
858 /*
859  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
860  * the pageout daemon.
861  *
862  * Returns nothing.
863  */
864 static void
865 keg_drain(uma_keg_t keg)
866 {
867         struct slabhead freeslabs = { 0 };
868         uma_slab_t slab, tmp;
869
870         /*
871          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
872          * time
873          */
874         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
875                 return;
876
877         CTR3(KTR_UMA, "keg_drain %s(%p) free items: %u",
878             keg->uk_name, keg, keg->uk_free);
879         KEG_LOCK(keg);
880         if (keg->uk_free == 0)
881                 goto finished;
882
883         LIST_FOREACH_SAFE(slab, &keg->uk_free_slab, us_link, tmp) {
884                 /* We have nowhere to free these to. */
885                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT)
886                         continue;
887
888                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
889                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
890                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
891
892                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
893                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
894
895                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
896         }
897 finished:
898         KEG_UNLOCK(keg);
899
900         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
901                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
902                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
903         }
904 }
905
906 static void
907 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
908 {
909
910         /*
911          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
912          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
913          * is the only call that knows the structure will still be available
914          * when it wakes up.
915          */
916         ZONE_LOCK(zone);
917         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
918                 if (waitok == M_NOWAIT)
919                         goto out;
920                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
921         }
922         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
923         bucket_cache_drain(zone);
924         ZONE_UNLOCK(zone);
925         /*
926          * The DRAINING flag protects us from being freed while
927          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
928          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
929          */
930         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
931         ZONE_LOCK(zone);
932         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
933         wakeup(zone);
934 out:
935         ZONE_UNLOCK(zone);
936 }
937
938 void
939 zone_drain(uma_zone_t zone)
940 {
941
942         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
943 }
944
945 /*
946  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
947  *
948  * Arguments:
949  *      wait  Shall we wait?
950  *
951  * Returns:
952  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
953  *      caller specified M_NOWAIT.
954  */
955 static uma_slab_t
956 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
957 {
958         uma_alloc allocf;
959         uma_slab_t slab;
960         unsigned long size;
961         uint8_t *mem;
962         uint8_t flags;
963         int i;
964
965         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
966         slab = NULL;
967         mem = NULL;
968
969         allocf = keg->uk_allocf;
970         KEG_UNLOCK(keg);
971         size = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
972
973         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
974                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
975                 if (slab == NULL)
976                         goto out;
977         }
978
979         /*
980          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
981          * first time they are added to a zone.
982          *
983          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
984          */
985
986         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
987                 wait |= M_ZERO;
988         else
989                 wait &= ~M_ZERO;
990
991         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
992                 wait |= M_NODUMP;
993
994         /* zone is passed for legacy reasons. */
995         mem = allocf(zone, size, &flags, wait);
996         if (mem == NULL) {
997                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
998                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
999                 slab = NULL;
1000                 goto out;
1001         }
1002         uma_total_inc(size);
1003
1004         /* Point the slab into the allocated memory */
1005         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
1006                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
1007
1008         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
1009                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
1010                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
1011
1012         slab->us_keg = keg;
1013         slab->us_data = mem;
1014         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
1015         slab->us_flags = flags;
1016         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1017 #ifdef INVARIANTS
1018         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1019 #endif
1020
1021         if (keg->uk_init != NULL) {
1022                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1023                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1024                             keg->uk_size, wait) != 0)
1025                                 break;
1026                 if (i != keg->uk_ipers) {
1027                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1028                         slab = NULL;
1029                         goto out;
1030                 }
1031         }
1032 out:
1033         KEG_LOCK(keg);
1034
1035         CTR3(KTR_UMA, "keg_alloc_slab: allocated slab %p for %s(%p)",
1036             slab, keg->uk_name, keg);
1037
1038         if (slab != NULL) {
1039                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1040                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1041
1042                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1043                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1044         }
1045
1046         return (slab);
1047 }
1048
1049 /*
1050  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1051  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1052  * the VM is ready.
1053  */
1054 static void *
1055 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1056 {
1057         uma_keg_t keg;
1058         void *mem;
1059         int pages;
1060
1061         keg = zone_first_keg(zone);
1062         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1063         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1064
1065         /*
1066          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1067          */
1068         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1069         if (pages <= boot_pages) {
1070                 mem = bootmem;
1071                 boot_pages -= pages;
1072                 bootmem += pages * PAGE_SIZE;
1073                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1074                 *pflag = UMA_SLAB_BOOT;
1075                 return (mem);
1076         }
1077         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1078         if (booted < UMA_STARTUP2)
1079                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1080         /*
1081          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1082          */
1083 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1084         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1085 #else
1086         keg->uk_allocf = page_alloc;
1087 #endif
1088         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Allocates a number of pages from the system
1093  *
1094  * Arguments:
1095  *      bytes  The number of bytes requested
1096  *      wait  Shall we wait?
1097  *
1098  * Returns:
1099  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1100  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1101  */
1102 static void *
1103 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1104 {
1105         void *p;        /* Returned page */
1106
1107         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1108         p = (void *) kmem_malloc(kernel_arena, bytes, wait);
1109
1110         return (p);
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Allocates a number of pages from within an object
1115  *
1116  * Arguments:
1117  *      bytes  The number of bytes requested
1118  *      wait   Shall we wait?
1119  *
1120  * Returns:
1121  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1122  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1123  */
1124 static void *
1125 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
1126 {
1127         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1128         u_long npages;
1129         vm_offset_t retkva, zkva;
1130         vm_page_t p, p_next;
1131         uma_keg_t keg;
1132
1133         TAILQ_INIT(&alloctail);
1134         keg = zone_first_keg(zone);
1135
1136         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1137         while (npages > 0) {
1138                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1139                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1140                     ((wait & M_WAITOK) != 0 ? VM_ALLOC_WAITOK :
1141                     VM_ALLOC_NOWAIT));
1142                 if (p != NULL) {
1143                         /*
1144                          * Since the page does not belong to an object, its
1145                          * listq is unused.
1146                          */
1147                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1148                         npages--;
1149                         continue;
1150                 }
1151                 /*
1152                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1153                  * exit.
1154                  */
1155                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1156                         vm_page_unwire(p, PQ_NONE);
1157                         vm_page_free(p); 
1158                 }
1159                 return (NULL);
1160         }
1161         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1162         zkva = keg->uk_kva +
1163             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1164         retkva = zkva;
1165         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1166                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1167                 zkva += PAGE_SIZE;
1168         }
1169
1170         return ((void *)retkva);
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Frees a number of pages to the system
1175  *
1176  * Arguments:
1177  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1178  *      size  The size of the memory being freed
1179  *      flags The original p->us_flags field
1180  *
1181  * Returns:
1182  *      Nothing
1183  */
1184 static void
1185 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1186 {
1187         struct vmem *vmem;
1188
1189         if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1190                 vmem = kernel_arena;
1191         else
1192                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %x", flags);
1193
1194         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1195 }
1196
1197 /*
1198  * Zero fill initializer
1199  *
1200  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1201  */
1202 static int
1203 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1204 {
1205         bzero(mem, size);
1206         return (0);
1207 }
1208
1209 /*
1210  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1211  *
1212  * Arguments
1213  *      keg  The zone we should initialize
1214  *
1215  * Returns
1216  *      Nothing
1217  */
1218 static void
1219 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1220 {
1221         u_int rsize;
1222         u_int memused;
1223         u_int wastedspace;
1224         u_int shsize;
1225         u_int slabsize;
1226
1227         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1228                 u_int ncpus = (mp_maxid + 1) ? (mp_maxid + 1) : MAXCPU;
1229
1230                 slabsize = sizeof(struct pcpu);
1231                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1232                     PAGE_SIZE);
1233         } else {
1234                 slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1235                 keg->uk_ppera = 1;
1236         }
1237
1238         /*
1239          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1240          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1241          * allocation bits for we round it up.
1242          */
1243         rsize = keg->uk_size;
1244         if (rsize < slabsize / SLAB_SETSIZE)
1245                 rsize = slabsize / SLAB_SETSIZE;
1246         if (rsize & keg->uk_align)
1247                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1248         keg->uk_rsize = rsize;
1249
1250         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1251             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1252             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1253
1254         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1255                 shsize = 0;
1256         else 
1257                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1258
1259         keg->uk_ipers = (slabsize - shsize) / rsize;
1260         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1261             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1262
1263         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1264         wastedspace = slabsize - memused;
1265
1266         /*
1267          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1268          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1269          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1270          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1271          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1272          */
1273         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1274             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1275                 return;
1276
1277         /*
1278          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1279          * this if it permits more items per-slab.
1280          *
1281          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1282          * Historically this was not done because the VM could not
1283          * efficiently handle contiguous allocations.
1284          */
1285         if ((wastedspace >= slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1286             (keg->uk_ipers < (slabsize / keg->uk_rsize))) {
1287                 keg->uk_ipers = slabsize / keg->uk_rsize;
1288                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1289                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1290                 CTR6(KTR_UMA, "UMA decided we need offpage slab headers for "
1291                     "keg: %s(%p), calculated wastedspace = %d, "
1292                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1293                     "calculated ipers = %d, "
1294                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, keg, wastedspace,
1295                     slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1296                     slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1297                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1298         }
1299
1300         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1301             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1302                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1303 }
1304
1305 /*
1306  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1307  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1308  * more complicated.
1309  *
1310  * Arguments
1311  *      keg  The keg we should initialize
1312  *
1313  * Returns
1314  *      Nothing
1315  */
1316 static void
1317 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1318 {
1319         u_int shsize;
1320
1321         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1322         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1323             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1324         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1325             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1326
1327         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1328         keg->uk_ipers = 1;
1329         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1330
1331         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1332         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1333                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1334                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1335                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1336                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1337
1338                 if (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera - keg->uk_rsize < shsize) {
1339                         /*
1340                          * We can't do OFFPAGE if we're internal, in which case
1341                          * we need an extra page per allocation to contain the
1342                          * slab header.
1343                          */
1344                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) == 0)
1345                                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1346                         else
1347                                 keg->uk_ppera++;
1348                 }
1349         }
1350
1351         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1352             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1353                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1354 }
1355
1356 static void
1357 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1358 {
1359         int alignsize;
1360         int trailer;
1361         int pages;
1362         int rsize;
1363
1364         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1365             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1366
1367         alignsize = keg->uk_align + 1;
1368         rsize = keg->uk_size;
1369         /*
1370          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1371          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1372          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1373          * would fall on the same boundary every time.
1374          */
1375         if (rsize & keg->uk_align)
1376                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1377         if ((rsize & alignsize) == 0)
1378                 rsize += alignsize;
1379         trailer = rsize - keg->uk_size;
1380         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1381         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1382         keg->uk_rsize = rsize;
1383         keg->uk_ppera = pages;
1384         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1385         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1386         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1387             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1388             keg->uk_ipers));
1389 }
1390
1391 /*
1392  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1393  * the keg onto the global keg list.
1394  *
1395  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1396  *      udata  Actually uma_kctor_args
1397  */
1398 static int
1399 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1400 {
1401         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1402         uma_keg_t keg = mem;
1403         uma_zone_t zone;
1404
1405         bzero(keg, size);
1406         keg->uk_size = arg->size;
1407         keg->uk_init = arg->uminit;
1408         keg->uk_fini = arg->fini;
1409         keg->uk_align = arg->align;
1410         keg->uk_free = 0;
1411         keg->uk_reserve = 0;
1412         keg->uk_pages = 0;
1413         keg->uk_flags = arg->flags;
1414         keg->uk_slabzone = NULL;
1415
1416         /*
1417          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1418          */
1419         zone = arg->zone;
1420         keg->uk_name = zone->uz_name;
1421
1422         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1423                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1424
1425         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1426                 keg->uk_init = zero_init;
1427
1428         if (arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1429                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1430
1431         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1432 #ifdef SMP
1433                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1434 #else
1435                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1436 #endif
1437
1438         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1439                 keg_cachespread_init(keg);
1440         } else {
1441                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1442                         keg_large_init(keg);
1443                 else
1444                         keg_small_init(keg);
1445         }
1446
1447         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1448                 keg->uk_slabzone = slabzone;
1449
1450         /*
1451          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1452          * startup cache until the vm is ready.
1453          */
1454         if (booted < UMA_STARTUP2)
1455                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1456 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1457         else if (keg->uk_ppera == 1)
1458                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1459 #endif
1460         else
1461                 keg->uk_allocf = page_alloc;
1462 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1463         if (keg->uk_ppera == 1)
1464                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1465         else
1466 #endif
1467                 keg->uk_freef = page_free;
1468
1469         /*
1470          * Initialize keg's lock
1471          */
1472         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1473
1474         /*
1475          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1476          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1477          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1478          */
1479         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1480                 u_int totsize;
1481
1482                 /* Size of the slab struct and free list */
1483                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1484
1485                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1486                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1487                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1488                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1489
1490                 /*
1491                  * The only way the following is possible is if with our
1492                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1493                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1494                  * mathematically possible for all cases, so we make
1495                  * sure here anyway.
1496                  */
1497                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1498                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1499                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1500                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1501                             keg->uk_size);
1502                         panic("UMA slab won't fit.");
1503                 }
1504         }
1505
1506         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1507                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1508
1509         CTR5(KTR_UMA, "keg_ctor %p zone %s(%p) out %d free %d\n",
1510             keg, zone->uz_name, zone,
1511             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
1512             keg->uk_free);
1513
1514         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1515
1516         rw_wlock(&uma_rwlock);
1517         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1518         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1519         return (0);
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1524  *
1525  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1526  *      udata  Actually uma_zctor_args
1527  */
1528 static int
1529 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1530 {
1531         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1532         uma_zone_t zone = mem;
1533         uma_zone_t z;
1534         uma_keg_t keg;
1535
1536         bzero(zone, size);
1537         zone->uz_name = arg->name;
1538         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1539         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1540         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1541         zone->uz_init = NULL;
1542         zone->uz_fini = NULL;
1543         zone->uz_allocs = 0;
1544         zone->uz_frees = 0;
1545         zone->uz_fails = 0;
1546         zone->uz_sleeps = 0;
1547         zone->uz_count = 0;
1548         zone->uz_count_min = 0;
1549         zone->uz_flags = 0;
1550         zone->uz_warning = NULL;
1551         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1552         keg = arg->keg;
1553
1554         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1555
1556         /*
1557          * This is a pure cache zone, no kegs.
1558          */
1559         if (arg->import) {
1560                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1561                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1562                 zone->uz_flags = arg->flags;
1563                 zone->uz_size = arg->size;
1564                 zone->uz_import = arg->import;
1565                 zone->uz_release = arg->release;
1566                 zone->uz_arg = arg->arg;
1567                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1568                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1569                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1570                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1571                 goto out;
1572         }
1573
1574         /*
1575          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1576          */
1577         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1578         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1579         zone->uz_arg = zone; 
1580
1581         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1582                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1583                 zone->uz_init = arg->uminit;
1584                 zone->uz_fini = arg->fini;
1585                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1586                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1587                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1588                 ZONE_LOCK(zone);
1589                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1590                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1591                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1592                                 break;
1593                         }
1594                 }
1595                 ZONE_UNLOCK(zone);
1596                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1597         } else if (keg == NULL) {
1598                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1599                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1600                         return (ENOMEM);
1601         } else {
1602                 struct uma_kctor_args karg;
1603                 int error;
1604
1605                 /* We should only be here from uma_startup() */
1606                 karg.size = arg->size;
1607                 karg.uminit = arg->uminit;
1608                 karg.fini = arg->fini;
1609                 karg.align = arg->align;
1610                 karg.flags = arg->flags;
1611                 karg.zone = zone;
1612                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1613                     flags);
1614                 if (error)
1615                         return (error);
1616         }
1617
1618         /*
1619          * Link in the first keg.
1620          */
1621         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1622         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1623         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1624         zone->uz_size = keg->uk_size;
1625         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1626             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1627
1628         /*
1629          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1630          * caches.  If we're internal, bail out here.
1631          */
1632         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1633                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1634                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1635                 return (0);
1636         }
1637
1638 out:
1639         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1640                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1641         else
1642                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1643         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1644
1645         return (0);
1646 }
1647
1648 /*
1649  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1650  * table and removes the keg from the global list.
1651  *
1652  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1653  *      udata  unused
1654  */
1655 static void
1656 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1657 {
1658         uma_keg_t keg;
1659
1660         keg = (uma_keg_t)arg;
1661         KEG_LOCK(keg);
1662         if (keg->uk_free != 0) {
1663                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1664                     " Lost %d pages of memory.\n",
1665                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1666                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1667         }
1668         KEG_UNLOCK(keg);
1669
1670         hash_free(&keg->uk_hash);
1671
1672         KEG_LOCK_FINI(keg);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * Zone header dtor.
1677  *
1678  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1679  *      udata  unused
1680  */
1681 static void
1682 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1683 {
1684         uma_klink_t klink;
1685         uma_zone_t zone;
1686         uma_keg_t keg;
1687
1688         zone = (uma_zone_t)arg;
1689         keg = zone_first_keg(zone);
1690
1691         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1692                 cache_drain(zone);
1693
1694         rw_wlock(&uma_rwlock);
1695         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1696         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1697         /*
1698          * XXX there are some races here where
1699          * the zone can be drained but zone lock
1700          * released and then refilled before we
1701          * remove it... we dont care for now
1702          */
1703         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1704         /*
1705          * Unlink all of our kegs.
1706          */
1707         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1708                 klink->kl_keg = NULL;
1709                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1710                 if (klink == &zone->uz_klink)
1711                         continue;
1712                 free(klink, M_TEMP);
1713         }
1714         /*
1715          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1716          */
1717         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1718                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1719                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1720                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1721                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1722         }
1723         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1728  *
1729  * Arguments:
1730  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1731  *              as an argument.
1732  *
1733  * Returns:
1734  *      Nothing
1735  */
1736 static void
1737 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1738 {
1739         uma_keg_t keg;
1740         uma_zone_t zone;
1741
1742         rw_rlock(&uma_rwlock);
1743         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1744                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1745                         zfunc(zone);
1746         }
1747         rw_runlock(&uma_rwlock);
1748 }
1749
1750 /* Public functions */
1751 /* See uma.h */
1752 void
1753 uma_startup(void *mem, int npages)
1754 {
1755         struct uma_zctor_args args;
1756
1757         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1758
1759         /* "manually" create the initial zone */
1760         memset(&args, 0, sizeof(args));
1761         args.name = "UMA Kegs";
1762         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1763         args.ctor = keg_ctor;
1764         args.dtor = keg_dtor;
1765         args.uminit = zero_init;
1766         args.fini = NULL;
1767         args.keg = &masterkeg;
1768         args.align = 32 - 1;
1769         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1770         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1771         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1772
1773         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1774         bootmem = mem;
1775         boot_pages = npages;
1776
1777         args.name = "UMA Zones";
1778         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1779             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1780         args.ctor = zone_ctor;
1781         args.dtor = zone_dtor;
1782         args.uminit = zero_init;
1783         args.fini = NULL;
1784         args.keg = NULL;
1785         args.align = 32 - 1;
1786         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1787         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1788         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1789
1790         /* Now make a zone for slab headers */
1791         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1792                                 sizeof(struct uma_slab),
1793                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1794                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1795
1796         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1797             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1798             NULL, NULL, NULL, NULL,
1799             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1800
1801         bucket_init();
1802
1803         booted = UMA_STARTUP;
1804 }
1805
1806 /* see uma.h */
1807 void
1808 uma_startup2(void)
1809 {
1810         booted = UMA_STARTUP2;
1811         bucket_enable();
1812         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Initialize our callout handle
1817  *
1818  */
1819
1820 static void
1821 uma_startup3(void)
1822 {
1823
1824         callout_init(&uma_callout, 1);
1825         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1826 }
1827
1828 static uma_keg_t
1829 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1830                 int align, uint32_t flags)
1831 {
1832         struct uma_kctor_args args;
1833
1834         args.size = size;
1835         args.uminit = uminit;
1836         args.fini = fini;
1837         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1838         args.flags = flags;
1839         args.zone = zone;
1840         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1841 }
1842
1843 /* See uma.h */
1844 void
1845 uma_set_align(int align)
1846 {
1847
1848         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1849                 uma_align_cache = align;
1850 }
1851
1852 /* See uma.h */
1853 uma_zone_t
1854 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1855                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1856
1857 {
1858         struct uma_zctor_args args;
1859         uma_zone_t res;
1860         bool locked;
1861
1862         KASSERT(powerof2(align + 1), ("invalid zone alignment %d for \"%s\"",
1863             align, name));
1864
1865         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1866         memset(&args, 0, sizeof(args));
1867         args.name = name;
1868         args.size = size;
1869         args.ctor = ctor;
1870         args.dtor = dtor;
1871         args.uminit = uminit;
1872         args.fini = fini;
1873 #ifdef  INVARIANTS
1874         /*
1875          * If a zone is being created with an empty constructor and
1876          * destructor, pass UMA constructor/destructor which checks for
1877          * memory use after free.
1878          */
1879         if ((!(flags & (UMA_ZONE_ZINIT | UMA_ZONE_NOFREE))) &&
1880             ctor == NULL && dtor == NULL && uminit == NULL && fini == NULL) {
1881                 args.ctor = trash_ctor;
1882                 args.dtor = trash_dtor;
1883                 args.uminit = trash_init;
1884                 args.fini = trash_fini;
1885         }
1886 #endif
1887         args.align = align;
1888         args.flags = flags;
1889         args.keg = NULL;
1890
1891         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1892                 locked = false;
1893         } else {
1894                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1895                 locked = true;
1896         }
1897         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1898         if (locked)
1899                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1900         return (res);
1901 }
1902
1903 /* See uma.h */
1904 uma_zone_t
1905 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1906                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1907 {
1908         struct uma_zctor_args args;
1909         uma_keg_t keg;
1910         uma_zone_t res;
1911         bool locked;
1912
1913         keg = zone_first_keg(master);
1914         memset(&args, 0, sizeof(args));
1915         args.name = name;
1916         args.size = keg->uk_size;
1917         args.ctor = ctor;
1918         args.dtor = dtor;
1919         args.uminit = zinit;
1920         args.fini = zfini;
1921         args.align = keg->uk_align;
1922         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1923         args.keg = keg;
1924
1925         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1926                 locked = false;
1927         } else {
1928                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1929                 locked = true;
1930         }
1931         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1932         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1933         if (locked)
1934                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1935         return (res);
1936 }
1937
1938 /* See uma.h */
1939 uma_zone_t
1940 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1941                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1942                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1943 {
1944         struct uma_zctor_args args;
1945
1946         memset(&args, 0, sizeof(args));
1947         args.name = name;
1948         args.size = size;
1949         args.ctor = ctor;
1950         args.dtor = dtor;
1951         args.uminit = zinit;
1952         args.fini = zfini;
1953         args.import = zimport;
1954         args.release = zrelease;
1955         args.arg = arg;
1956         args.align = 0;
1957         args.flags = flags;
1958
1959         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1960 }
1961
1962 static void
1963 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1964 {
1965         if (a < b) {
1966                 ZONE_LOCK(a);
1967                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1968         } else {
1969                 ZONE_LOCK(b);
1970                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1971         }
1972 }
1973
1974 static void
1975 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1976 {
1977
1978         ZONE_UNLOCK(a);
1979         ZONE_UNLOCK(b);
1980 }
1981
1982 int
1983 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1984 {
1985         uma_klink_t klink;
1986         uma_klink_t kl;
1987         int error;
1988
1989         error = 0;
1990         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1991
1992         zone_lock_pair(zone, master);
1993         /*
1994          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1995          * a secondary.
1996          */
1997         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1998             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1999                 error = EINVAL;
2000                 goto out;
2001         }
2002         /*
2003          * The new master must also use vtoslab().
2004          */
2005         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2006                 error = EINVAL;
2007                 goto out;
2008         }
2009
2010         /*
2011          * The underlying object must be the same size.  rsize
2012          * may be different.
2013          */
2014         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2015                 error = E2BIG;
2016                 goto out;
2017         }
2018         /*
2019          * Put it at the end of the list.
2020          */
2021         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2022         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2023                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2024                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2025                         break;
2026                 }
2027         }
2028         klink = NULL;
2029         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2030         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2031
2032 out:
2033         zone_unlock_pair(zone, master);
2034         if (klink != NULL)
2035                 free(klink, M_TEMP);
2036
2037         return (error);
2038 }
2039
2040
2041 /* See uma.h */
2042 void
2043 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2044 {
2045
2046         sx_slock(&uma_drain_lock);
2047         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2048         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2049 }
2050
2051 void
2052 uma_zwait(uma_zone_t zone)
2053 {
2054         void *item;
2055
2056         item = uma_zalloc_arg(zone, NULL, M_WAITOK);
2057         uma_zfree(zone, item);
2058 }
2059
2060 /* See uma.h */
2061 void *
2062 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2063 {
2064         void *item;
2065         uma_cache_t cache;
2066         uma_bucket_t bucket;
2067         int lockfail;
2068         int cpu;
2069
2070         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2071         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2072
2073         /* This is the fast path allocation */
2074         CTR4(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s(%p) flags %d",
2075             curthread, zone->uz_name, zone, flags);
2076
2077         if (flags & M_WAITOK) {
2078                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2079                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2080         }
2081         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2082             ("uma_zalloc_arg: called with spinlock or critical section held"));
2083
2084 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2085         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2086                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2087                 if (item != NULL) {
2088                         if (zone->uz_init != NULL &&
2089                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2090                                 return (NULL);
2091                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2092                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2093                             flags) != 0) {
2094                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2095                                 return (NULL);
2096                         }
2097                         return (item);
2098                 }
2099                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2100         }
2101 #endif
2102         /*
2103          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2104          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2105          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2106          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2107          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2108          * preemption and migration.  We release the critical section in
2109          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2110          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2111          * must detect and handle migration if it has occurred.
2112          */
2113         critical_enter();
2114         cpu = curcpu;
2115         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2116
2117 zalloc_start:
2118         bucket = cache->uc_allocbucket;
2119         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2120                 bucket->ub_cnt--;
2121                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2122 #ifdef INVARIANTS
2123                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2124 #endif
2125                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2126                 cache->uc_allocs++;
2127                 critical_exit();
2128                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2129                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2130                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2131                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2132                         return (NULL);
2133                 }
2134 #ifdef INVARIANTS
2135                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2136 #endif
2137                 if (flags & M_ZERO)
2138                         uma_zero_item(item, zone);
2139                 return (item);
2140         }
2141
2142         /*
2143          * We have run out of items in our alloc bucket.
2144          * See if we can switch with our free bucket.
2145          */
2146         bucket = cache->uc_freebucket;
2147         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2148                 CTR2(KTR_UMA,
2149                     "uma_zalloc: zone %s(%p) swapping empty with alloc",
2150                     zone->uz_name, zone);
2151                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2152                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2153                 goto zalloc_start;
2154         }
2155
2156         /*
2157          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2158          */
2159         bucket = cache->uc_allocbucket;
2160         cache->uc_allocbucket = NULL;
2161         critical_exit();
2162         if (bucket != NULL)
2163                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2164
2165         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2166         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2167                 goto zalloc_item;
2168
2169         /*
2170          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2171          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2172          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2173          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2174          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2175          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2176          * the critical section.
2177          */
2178         lockfail = 0;
2179         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2180                 /* Record contention to size the buckets. */
2181                 ZONE_LOCK(zone);
2182                 lockfail = 1;
2183         }
2184         critical_enter();
2185         cpu = curcpu;
2186         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2187
2188         /*
2189          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2190          */
2191         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2192         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2193         cache->uc_allocs = 0;
2194         cache->uc_frees = 0;
2195
2196         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2197         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2198                 ZONE_UNLOCK(zone);
2199                 goto zalloc_start;
2200         }
2201
2202         /*
2203          * Check the zone's cache of buckets.
2204          */
2205         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2206                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2207                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2208
2209                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2210                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2211                 ZONE_UNLOCK(zone);
2212                 goto zalloc_start;
2213         }
2214         /* We are no longer associated with this CPU. */
2215         critical_exit();
2216
2217         /*
2218          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2219          * handle the working set.
2220          */
2221         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2222                 zone->uz_count++;
2223         ZONE_UNLOCK(zone);
2224
2225         /*
2226          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2227          * works we'll restart the allocation from the beginning and it
2228          * will use the just filled bucket.
2229          */
2230         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2231         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc: zone %s(%p) bucket zone returned %p",
2232             zone->uz_name, zone, bucket);
2233         if (bucket != NULL) {
2234                 ZONE_LOCK(zone);
2235                 critical_enter();
2236                 cpu = curcpu;
2237                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2238                 /*
2239                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2240                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2241                  * the memory directly.
2242                  */
2243                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2244                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2245                 else
2246                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2247                 ZONE_UNLOCK(zone);
2248                 goto zalloc_start;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2253          */
2254 zalloc_item:
2255         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2256
2257         return (item);
2258 }
2259
2260 static uma_slab_t
2261 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2262 {
2263         uma_slab_t slab;
2264         int reserve;
2265
2266         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2267         slab = NULL;
2268         reserve = 0;
2269         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2270                 reserve = keg->uk_reserve;
2271
2272         for (;;) {
2273                 /*
2274                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2275                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2276                  * fragmentation.
2277                  */
2278                 if (keg->uk_free > reserve) {
2279                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2280                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2281                         } else {
2282                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2283                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2284                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2285                                     us_link);
2286                         }
2287                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2288                         return (slab);
2289                 }
2290
2291                 /*
2292                  * M_NOVM means don't ask at all!
2293                  */
2294                 if (flags & M_NOVM)
2295                         break;
2296
2297                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2298                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2299                         /*
2300                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2301                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2302                          */
2303                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2304                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2305                                 zone_log_warning(zone);
2306                                 zone_maxaction(zone);
2307                         }
2308                         if (flags & M_NOWAIT)
2309                                 break;
2310                         zone->uz_sleeps++;
2311                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2312                         continue;
2313                 }
2314                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2315                 /*
2316                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2317                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2318                  * at least one item.
2319                  */
2320                 if (slab) {
2321                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2322                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2323                         return (slab);
2324                 }
2325                 /*
2326                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2327                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2328                  * fail.
2329                  */
2330                 flags |= M_NOVM;
2331         }
2332         return (slab);
2333 }
2334
2335 static uma_slab_t
2336 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2337 {
2338         uma_slab_t slab;
2339
2340         if (keg == NULL) {
2341                 keg = zone_first_keg(zone);
2342                 KEG_LOCK(keg);
2343         }
2344
2345         for (;;) {
2346                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2347                 if (slab)
2348                         return (slab);
2349                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2350                         break;
2351         }
2352         KEG_UNLOCK(keg);
2353         return (NULL);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2358  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2359  *
2360  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2361  */
2362 static uma_slab_t
2363 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2364 {
2365         uma_klink_t klink;
2366         uma_slab_t slab;
2367         uma_keg_t keg;
2368         int flags;
2369         int empty;
2370         int full;
2371
2372         /*
2373          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2374          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2375          * without blocking.
2376          */
2377         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2378         /*
2379          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2380          * the search.
2381          */
2382         if (last != NULL) {
2383                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2384                 if (slab)
2385                         return (slab);
2386                 KEG_UNLOCK(last);
2387         }
2388         /*
2389          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2390          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2391          * required but we've done it for so long now.
2392          */
2393         for (;;) {
2394                 empty = 0;
2395                 full = 0;
2396                 /*
2397                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2398                  * correct lock while calling into the keg layer.
2399                  */
2400                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2401                         keg = klink->kl_keg;
2402                         KEG_LOCK(keg);
2403                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2404                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2405                                 if (slab)
2406                                         return (slab);
2407                         }
2408                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2409                                 full++;
2410                         else
2411                                 empty++;
2412                         KEG_UNLOCK(keg);
2413                 }
2414                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2415                         break;
2416                 flags = rflags;
2417                 /*
2418                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2419                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2420                  */
2421                 if (full && !empty) {
2422                         ZONE_LOCK(zone);
2423                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2424                         zone->uz_sleeps++;
2425                         zone_log_warning(zone);
2426                         zone_maxaction(zone);
2427                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2428                             "zonelimit", hz/100);
2429                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2430                         ZONE_UNLOCK(zone);
2431                         continue;
2432                 }
2433         }
2434         return (NULL);
2435 }
2436
2437 static void *
2438 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2439 {
2440         void *item;
2441         uint8_t freei;
2442
2443         MPASS(keg == slab->us_keg);
2444         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2445
2446         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2447         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2448         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2449         slab->us_freecount--;
2450         keg->uk_free--;
2451
2452         /* Move this slab to the full list */
2453         if (slab->us_freecount == 0) {
2454                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2455                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2456         }
2457
2458         return (item);
2459 }
2460
2461 static int
2462 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2463 {
2464         uma_slab_t slab;
2465         uma_keg_t keg;
2466         int i;
2467
2468         slab = NULL;
2469         keg = NULL;
2470         /* Try to keep the buckets totally full */
2471         for (i = 0; i < max; ) {
2472                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2473                         break;
2474                 keg = slab->us_keg;
2475                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2476                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2477                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2478                                 break;
2479                 }
2480                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2481                 flags &= ~M_WAITOK;
2482                 flags |= M_NOWAIT;
2483         }
2484         if (slab != NULL)
2485                 KEG_UNLOCK(keg);
2486
2487         return i;
2488 }
2489
2490 static uma_bucket_t
2491 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2492 {
2493         uma_bucket_t bucket;
2494         int max;
2495
2496         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2497         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2498         if (bucket == NULL)
2499                 return (NULL);
2500
2501         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2502         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2503             max, flags);
2504
2505         /*
2506          * Initialize the memory if necessary.
2507          */
2508         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2509                 int i;
2510
2511                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2512                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2513                             flags) != 0)
2514                                 break;
2515                 /*
2516                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2517                  * rest back onto the freelist.
2518                  */
2519                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2520                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2521                             bucket->ub_cnt - i);
2522 #ifdef INVARIANTS
2523                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2524                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2525 #endif
2526                         bucket->ub_cnt = i;
2527                 }
2528         }
2529
2530         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2531                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2532                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2533                 return (NULL);
2534         }
2535
2536         return (bucket);
2537 }
2538
2539 /*
2540  * Allocates a single item from a zone.
2541  *
2542  * Arguments
2543  *      zone   The zone to alloc for.
2544  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2545  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2546  *
2547  * Returns
2548  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2549  *      An item if successful
2550  */
2551
2552 static void *
2553 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2554 {
2555         void *item;
2556
2557         item = NULL;
2558
2559         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2560                 goto fail;
2561         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2562
2563         /*
2564          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2565          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2566          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2567          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2568          */
2569         if (zone->uz_init != NULL) {
2570                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2571                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2572                         goto fail;
2573                 }
2574         }
2575         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2576                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2577                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2578                         goto fail;
2579                 }
2580         }
2581 #ifdef INVARIANTS
2582         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2583 #endif
2584         if (flags & M_ZERO)
2585                 uma_zero_item(item, zone);
2586
2587         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_item item %p from %s(%p)", item,
2588             zone->uz_name, zone);
2589
2590         return (item);
2591
2592 fail:
2593         CTR2(KTR_UMA, "zone_alloc_item failed from %s(%p)",
2594             zone->uz_name, zone);
2595         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2596         return (NULL);
2597 }
2598
2599 /* See uma.h */
2600 void
2601 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2602 {
2603         uma_cache_t cache;
2604         uma_bucket_t bucket;
2605         int lockfail;
2606         int cpu;
2607
2608         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2609         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2610
2611         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2612             zone->uz_name);
2613
2614         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2615             ("uma_zfree_arg: called with spinlock or critical section held"));
2616
2617         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2618         if (item == NULL)
2619                 return;
2620 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2621         if (is_memguard_addr(item)) {
2622                 if (zone->uz_dtor != NULL)
2623                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2624                 if (zone->uz_fini != NULL)
2625                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2626                 memguard_free(item);
2627                 return;
2628         }
2629 #endif
2630 #ifdef INVARIANTS
2631         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2632                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2633         else
2634                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2635 #endif
2636         if (zone->uz_dtor != NULL)
2637                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2638
2639         /*
2640          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2641          * a little longer for the limits to be reset.
2642          */
2643         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2644                 goto zfree_item;
2645
2646         /*
2647          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2648          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2649          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2650          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2651          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2652          * preemption and migration.  We release the critical section in
2653          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2654          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2655          * detect and handle migration if it has occurred.
2656          */
2657 zfree_restart:
2658         critical_enter();
2659         cpu = curcpu;
2660         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2661
2662 zfree_start:
2663         /*
2664          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2665          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2666          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2667          */
2668         bucket = cache->uc_allocbucket;
2669         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2670                 bucket = cache->uc_freebucket;
2671         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2672                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2673                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2674                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2675                 bucket->ub_cnt++;
2676                 cache->uc_frees++;
2677                 critical_exit();
2678                 return;
2679         }
2680
2681         /*
2682          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2683          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2684          * section.  Since the critical section is released, we may be
2685          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2686          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2687          * the critical section.
2688          */
2689         critical_exit();
2690         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2691                 goto zfree_item;
2692
2693         lockfail = 0;
2694         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2695                 /* Record contention to size the buckets. */
2696                 ZONE_LOCK(zone);
2697                 lockfail = 1;
2698         }
2699         critical_enter();
2700         cpu = curcpu;
2701         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2702
2703         /*
2704          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2705          */
2706         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2707         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2708         cache->uc_allocs = 0;
2709         cache->uc_frees = 0;
2710
2711         bucket = cache->uc_freebucket;
2712         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2713                 ZONE_UNLOCK(zone);
2714                 goto zfree_start;
2715         }
2716         cache->uc_freebucket = NULL;
2717         /* We are no longer associated with this CPU. */
2718         critical_exit();
2719
2720         /* Can we throw this on the zone full list? */
2721         if (bucket != NULL) {
2722                 CTR3(KTR_UMA,
2723                     "uma_zfree: zone %s(%p) putting bucket %p on free list",
2724                     zone->uz_name, zone, bucket);
2725                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2726                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2727                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2728                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2729         }
2730
2731         /*
2732          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2733          * handle the working set.
2734          */
2735         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2736                 zone->uz_count++;
2737         ZONE_UNLOCK(zone);
2738
2739         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2740         CTR3(KTR_UMA, "uma_zfree: zone %s(%p) allocated bucket %p",
2741             zone->uz_name, zone, bucket);
2742         if (bucket) {
2743                 critical_enter();
2744                 cpu = curcpu;
2745                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2746                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2747                         cache->uc_freebucket = bucket;
2748                         goto zfree_start;
2749                 }
2750                 /*
2751                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2752                  * critical section to free the bucket.
2753                  */
2754                 critical_exit();
2755                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2756                 goto zfree_restart;
2757         }
2758
2759         /*
2760          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2761          */
2762 zfree_item:
2763         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2764
2765         return;
2766 }
2767
2768 static void
2769 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2770 {
2771         uint8_t freei;
2772
2773         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2774         MPASS(keg == slab->us_keg);
2775
2776         /* Do we need to remove from any lists? */
2777         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2778                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2779                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2780         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2781                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2782                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2783         }
2784
2785         /* Slab management. */
2786         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2787         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2788         slab->us_freecount++;
2789
2790         /* Keg statistics. */
2791         keg->uk_free++;
2792 }
2793
2794 static void
2795 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2796 {
2797         void *item;
2798         uma_slab_t slab;
2799         uma_keg_t keg;
2800         uint8_t *mem;
2801         int clearfull;
2802         int i;
2803
2804         clearfull = 0;
2805         keg = zone_first_keg(zone);
2806         KEG_LOCK(keg);
2807         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2808                 item = bucket[i];
2809                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2810                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2811                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2812                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2813                         } else {
2814                                 mem += keg->uk_pgoff;
2815                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2816                         }
2817                 } else {
2818                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2819                         if (slab->us_keg != keg) {
2820                                 KEG_UNLOCK(keg);
2821                                 keg = slab->us_keg;
2822                                 KEG_LOCK(keg);
2823                         }
2824                 }
2825                 slab_free_item(keg, slab, item);
2826                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2827                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2828                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2829                                 clearfull = 1;
2830                         }
2831
2832                         /* 
2833                          * We can handle one more allocation. Since we're
2834                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2835                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2836                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2837                          * threads etc).
2838                          */
2839                         wakeup(keg);
2840                 }
2841         }
2842         KEG_UNLOCK(keg);
2843         if (clearfull) {
2844                 ZONE_LOCK(zone);
2845                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2846                 wakeup(zone);
2847                 ZONE_UNLOCK(zone);
2848         }
2849
2850 }
2851
2852 /*
2853  * Frees a single item to any zone.
2854  *
2855  * Arguments:
2856  *      zone   The zone to free to
2857  *      item   The item we're freeing
2858  *      udata  User supplied data for the dtor
2859  *      skip   Skip dtors and finis
2860  */
2861 static void
2862 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2863 {
2864
2865 #ifdef INVARIANTS
2866         if (skip == SKIP_NONE) {
2867                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2868                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2869                 else
2870                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2871         }
2872 #endif
2873         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2874                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2875
2876         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2877                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2878
2879         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2880         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2881 }
2882
2883 /* See uma.h */
2884 int
2885 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2886 {
2887         uma_keg_t keg;
2888
2889         keg = zone_first_keg(zone);
2890         if (keg == NULL)
2891                 return (0);
2892         KEG_LOCK(keg);
2893         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2894         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2895                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2896         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
2897         KEG_UNLOCK(keg);
2898
2899         return (nitems);
2900 }
2901
2902 /* See uma.h */
2903 int
2904 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2905 {
2906         int nitems;
2907         uma_keg_t keg;
2908
2909         keg = zone_first_keg(zone);
2910         if (keg == NULL)
2911                 return (0);
2912         KEG_LOCK(keg);
2913         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
2914         KEG_UNLOCK(keg);
2915
2916         return (nitems);
2917 }
2918
2919 /* See uma.h */
2920 void
2921 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2922 {
2923
2924         ZONE_LOCK(zone);
2925         zone->uz_warning = warning;
2926         ZONE_UNLOCK(zone);
2927 }
2928
2929 /* See uma.h */
2930 void
2931 uma_zone_set_maxaction(uma_zone_t zone, uma_maxaction_t maxaction)
2932 {
2933
2934         ZONE_LOCK(zone);
2935         TASK_INIT(&zone->uz_maxaction, 0, (task_fn_t *)maxaction, zone);
2936         ZONE_UNLOCK(zone);
2937 }
2938
2939 /* See uma.h */
2940 int
2941 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2942 {
2943         int64_t nitems;
2944         u_int i;
2945
2946         ZONE_LOCK(zone);
2947         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2948         CPU_FOREACH(i) {
2949                 /*
2950                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2951                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2952                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2953                  */
2954                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2955                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2956         }
2957         ZONE_UNLOCK(zone);
2958
2959         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2960 }
2961
2962 /* See uma.h */
2963 void
2964 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2965 {
2966         uma_keg_t keg;
2967
2968         keg = zone_first_keg(zone);
2969         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2970         KEG_LOCK(keg);
2971         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2972             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2973         keg->uk_init = uminit;
2974         KEG_UNLOCK(keg);
2975 }
2976
2977 /* See uma.h */
2978 void
2979 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2980 {
2981         uma_keg_t keg;
2982
2983         keg = zone_first_keg(zone);
2984         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
2985         KEG_LOCK(keg);
2986         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2987             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2988         keg->uk_fini = fini;
2989         KEG_UNLOCK(keg);
2990 }
2991
2992 /* See uma.h */
2993 void
2994 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2995 {
2996
2997         ZONE_LOCK(zone);
2998         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2999             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3000         zone->uz_init = zinit;
3001         ZONE_UNLOCK(zone);
3002 }
3003
3004 /* See uma.h */
3005 void
3006 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3007 {
3008
3009         ZONE_LOCK(zone);
3010         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3011             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3012         zone->uz_fini = zfini;
3013         ZONE_UNLOCK(zone);
3014 }
3015
3016 /* See uma.h */
3017 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3018 void
3019 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3020 {
3021         uma_keg_t keg;
3022
3023         keg = zone_first_keg(zone);
3024         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3025         KEG_LOCK(keg);
3026         keg->uk_freef = freef;
3027         KEG_UNLOCK(keg);
3028 }
3029
3030 /* See uma.h */
3031 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3032 void
3033 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3034 {
3035         uma_keg_t keg;
3036
3037         keg = zone_first_keg(zone);
3038         KEG_LOCK(keg);
3039         keg->uk_allocf = allocf;
3040         KEG_UNLOCK(keg);
3041 }
3042
3043 /* See uma.h */
3044 void
3045 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3046 {
3047         uma_keg_t keg;
3048
3049         keg = zone_first_keg(zone);
3050         if (keg == NULL)
3051                 return;
3052         KEG_LOCK(keg);
3053         keg->uk_reserve = items;
3054         KEG_UNLOCK(keg);
3055
3056         return;
3057 }
3058
3059 /* See uma.h */
3060 int
3061 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3062 {
3063         uma_keg_t keg;
3064         vm_offset_t kva;
3065         u_int pages;
3066
3067         keg = zone_first_keg(zone);
3068         if (keg == NULL)
3069                 return (0);
3070         pages = count / keg->uk_ipers;
3071
3072         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3073                 pages++;
3074         pages *= keg->uk_ppera;
3075
3076 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3077         if (keg->uk_ppera > 1) {
3078 #else
3079         if (1) {
3080 #endif
3081                 kva = kva_alloc((vm_size_t)pages * PAGE_SIZE);
3082                 if (kva == 0)
3083                         return (0);
3084         } else
3085                 kva = 0;
3086         KEG_LOCK(keg);
3087         keg->uk_kva = kva;
3088         keg->uk_offset = 0;
3089         keg->uk_maxpages = pages;
3090 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3091         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3092 #else
3093         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3094 #endif
3095         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3096         KEG_UNLOCK(keg);
3097
3098         return (1);
3099 }
3100
3101 /* See uma.h */
3102 void
3103 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3104 {
3105         int slabs;
3106         uma_slab_t slab;
3107         uma_keg_t keg;
3108
3109         keg = zone_first_keg(zone);
3110         if (keg == NULL)
3111                 return;
3112         KEG_LOCK(keg);
3113         slabs = items / keg->uk_ipers;
3114         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3115                 slabs++;
3116         while (slabs > 0) {
3117                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3118                 if (slab == NULL)
3119                         break;
3120                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3121                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3122                 slabs--;
3123         }
3124         KEG_UNLOCK(keg);
3125 }
3126
3127 /* See uma.h */
3128 static void
3129 uma_reclaim_locked(bool kmem_danger)
3130 {
3131
3132         CTR0(KTR_UMA, "UMA: vm asked us to release pages!");
3133         sx_assert(&uma_drain_lock, SA_XLOCKED);
3134         bucket_enable();
3135         zone_foreach(zone_drain);
3136         if (vm_page_count_min() || kmem_danger) {
3137                 cache_drain_safe(NULL);
3138                 zone_foreach(zone_drain);
3139         }
3140         /*
3141          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3142          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3143          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3144          */
3145         zone_drain(slabzone);
3146         bucket_zone_drain();
3147 }
3148
3149 void
3150 uma_reclaim(void)
3151 {
3152
3153         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3154         uma_reclaim_locked(false);
3155         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3156 }
3157
3158 static volatile int uma_reclaim_needed;
3159
3160 void
3161 uma_reclaim_wakeup(void)
3162 {
3163
3164         if (atomic_fetchadd_int(&uma_reclaim_needed, 1) == 0)
3165                 wakeup(uma_reclaim);
3166 }
3167
3168 void
3169 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
3170 {
3171
3172         for (;;) {
3173                 sx_xlock(&uma_drain_lock);
3174                 while (atomic_load_int(&uma_reclaim_needed) == 0)
3175                         sx_sleep(uma_reclaim, &uma_drain_lock, PVM, "umarcl",
3176                             hz);
3177                 sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3178                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, VM_LOW_KMEM);
3179                 sx_xlock(&uma_drain_lock);
3180                 uma_reclaim_locked(true);
3181                 atomic_store_int(&uma_reclaim_needed, 0);
3182                 sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3183                 /* Don't fire more than once per-second. */
3184                 pause("umarclslp", hz);
3185         }
3186 }
3187
3188 /* See uma.h */
3189 int
3190 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3191 {
3192         int full;
3193
3194         ZONE_LOCK(zone);
3195         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3196         ZONE_UNLOCK(zone);
3197         return (full);  
3198 }
3199
3200 int
3201 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3202 {
3203         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3204 }
3205
3206 void *
3207 uma_large_malloc(vm_size_t size, int wait)
3208 {
3209         void *mem;
3210         uma_slab_t slab;
3211         uint8_t flags;
3212
3213         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3214         if (slab == NULL)
3215                 return (NULL);
3216         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3217         if (mem) {
3218                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3219                 slab->us_data = mem;
3220                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3221                 slab->us_size = size;
3222                 uma_total_inc(size);
3223         } else {
3224                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3225         }
3226
3227         return (mem);
3228 }
3229
3230 void
3231 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3232 {
3233
3234         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3235         uma_total_dec(slab->us_size);
3236         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3237 }
3238
3239 static void
3240 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3241 {
3242         int i;
3243
3244         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3245                 CPU_FOREACH(i)
3246                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3247         } else
3248                 bzero(item, zone->uz_size);
3249 }
3250
3251 unsigned long
3252 uma_limit(void)
3253 {
3254
3255         return (uma_kmem_limit);
3256 }
3257
3258 void
3259 uma_set_limit(unsigned long limit)
3260 {
3261
3262         uma_kmem_limit = limit;
3263 }
3264
3265 unsigned long
3266 uma_size(void)
3267 {
3268
3269         return (uma_kmem_total);
3270 }
3271
3272 long
3273 uma_avail(void)
3274 {
3275
3276         return (uma_kmem_limit - uma_kmem_total);
3277 }
3278
3279 void
3280 uma_print_stats(void)
3281 {
3282         zone_foreach(uma_print_zone);
3283 }
3284
3285 static void
3286 slab_print(uma_slab_t slab)
3287 {
3288         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3289                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3290 }
3291
3292 static void
3293 cache_print(uma_cache_t cache)
3294 {
3295         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3296                 cache->uc_allocbucket,
3297                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3298                 cache->uc_freebucket,
3299                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3300 }
3301
3302 static void
3303 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3304 {
3305         uma_slab_t slab;
3306
3307         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3308             "out %d free %d limit %d\n",
3309             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3310             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3311             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
3312             keg->uk_free, (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3313         printf("Part slabs:\n");
3314         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3315                 slab_print(slab);
3316         printf("Free slabs:\n");
3317         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3318                 slab_print(slab);
3319         printf("Full slabs:\n");
3320         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3321                 slab_print(slab);
3322 }
3323
3324 void
3325 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3326 {
3327         uma_cache_t cache;
3328         uma_klink_t kl;
3329         int i;
3330
3331         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3332             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3333         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3334                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3335         CPU_FOREACH(i) {
3336                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3337                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3338                 cache_print(cache);
3339         }
3340 }
3341
3342 #ifdef DDB
3343 /*
3344  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3345  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3346  *
3347  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3348  * per-CPU cache statistic.
3349  *
3350  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3351  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3352  * directly so that we don't have to.
3353  */
3354 static void
3355 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3356     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3357 {
3358         uma_cache_t cache;
3359         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3360         int cachefree, cpu;
3361
3362         allocs = frees = sleeps = 0;
3363         cachefree = 0;
3364         CPU_FOREACH(cpu) {
3365                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3366                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3367                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3368                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3369                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3370                 allocs += cache->uc_allocs;
3371                 frees += cache->uc_frees;
3372         }
3373         allocs += z->uz_allocs;
3374         frees += z->uz_frees;
3375         sleeps += z->uz_sleeps;
3376         if (cachefreep != NULL)
3377                 *cachefreep = cachefree;
3378         if (allocsp != NULL)
3379                 *allocsp = allocs;
3380         if (freesp != NULL)
3381                 *freesp = frees;
3382         if (sleepsp != NULL)
3383                 *sleepsp = sleeps;
3384 }
3385 #endif /* DDB */
3386
3387 static int
3388 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3389 {
3390         uma_keg_t kz;
3391         uma_zone_t z;
3392         int count;
3393
3394         count = 0;
3395         rw_rlock(&uma_rwlock);
3396         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3397                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3398                         count++;
3399         }
3400         rw_runlock(&uma_rwlock);
3401         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3402 }
3403
3404 static int
3405 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3406 {
3407         struct uma_stream_header ush;
3408         struct uma_type_header uth;
3409         struct uma_percpu_stat ups;
3410         uma_bucket_t bucket;
3411         struct sbuf sbuf;
3412         uma_cache_t cache;
3413         uma_klink_t kl;
3414         uma_keg_t kz;
3415         uma_zone_t z;
3416         uma_keg_t k;
3417         int count, error, i;
3418
3419         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3420         if (error != 0)
3421                 return (error);
3422         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3423         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
3424
3425         count = 0;
3426         rw_rlock(&uma_rwlock);
3427         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3428                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3429                         count++;
3430         }
3431
3432         /*
3433          * Insert stream header.
3434          */
3435         bzero(&ush, sizeof(ush));
3436         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3437         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3438         ush.ush_count = count;
3439         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3440
3441         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3442                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3443                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3444                         ZONE_LOCK(z);
3445                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3446                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3447                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3448                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3449                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3450                                 k = kl->kl_keg;
3451                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3452                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3453                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3454                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3455                                     * k->uk_ipers;
3456                         }
3457
3458                         /*
3459                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3460                          * on the keg's zone list.
3461                          */
3462                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3463                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3464                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3465
3466                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3467                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3468                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3469                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3470                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3471                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3472                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3473                         /*
3474                          * While it is not normally safe to access the cache
3475                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3476                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3477                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3478                          * accept the possible race associated with bucket
3479                          * exchange during monitoring.
3480                          */
3481                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3482                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3483                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3484                                         goto skip;
3485                                 if (CPU_ABSENT(i))
3486                                         goto skip;
3487                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3488                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3489                                         ups.ups_cache_free +=
3490                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3491                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3492                                         ups.ups_cache_free +=
3493                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3494                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3495                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3496 skip:
3497                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3498                         }
3499                         ZONE_UNLOCK(z);
3500                 }
3501         }
3502         rw_runlock(&uma_rwlock);
3503         error = sbuf_finish(&sbuf);
3504         sbuf_delete(&sbuf);
3505         return (error);
3506 }
3507
3508 int
3509 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3510 {
3511         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3512         int error, max;
3513
3514         max = uma_zone_get_max(zone);
3515         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3516         if (error || !req->newptr)
3517                 return (error);
3518
3519         uma_zone_set_max(zone, max);
3520
3521         return (0);
3522 }
3523
3524 int
3525 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3526 {
3527         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3528         int cur;
3529
3530         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3531         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3532 }
3533
3534 #ifdef INVARIANTS
3535 static uma_slab_t
3536 uma_dbg_getslab(uma_zone_t zone, void *item)
3537 {
3538         uma_slab_t slab;
3539         uma_keg_t keg;
3540         uint8_t *mem;
3541
3542         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3543         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
3544                 slab = vtoslab((vm_offset_t)mem);
3545         } else {
3546                 /*
3547                  * It is safe to return the slab here even though the
3548                  * zone is unlocked because the item's allocation state
3549                  * essentially holds a reference.
3550                  */
3551                 ZONE_LOCK(zone);
3552                 keg = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg;
3553                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
3554                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
3555                 else
3556                         slab = (uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff);
3557                 ZONE_UNLOCK(zone);
3558         }
3559
3560         return (slab);
3561 }
3562
3563 /*
3564  * Set up the slab's freei data such that uma_dbg_free can function.
3565  *
3566  */
3567 static void
3568 uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
3569 {
3570         uma_keg_t keg;
3571         int freei;
3572
3573         if (zone_first_keg(zone) == NULL)
3574                 return;
3575         if (slab == NULL) {
3576                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
3577                 if (slab == NULL) 
3578                         panic("uma: item %p did not belong to zone %s\n",
3579                             item, zone->uz_name);
3580         }
3581         keg = slab->us_keg;
3582         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3583
3584         if (BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
3585                 panic("Duplicate alloc of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3586                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3587         BIT_SET_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
3588
3589         return;
3590 }
3591
3592 /*
3593  * Verifies freed addresses.  Checks for alignment, valid slab membership
3594  * and duplicate frees.
3595  *
3596  */
3597 static void
3598 uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
3599 {
3600         uma_keg_t keg;
3601         int freei;
3602
3603         if (zone_first_keg(zone) == NULL)
3604                 return;
3605         if (slab == NULL) {
3606                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
3607                 if (slab == NULL) 
3608                         panic("uma: Freed item %p did not belong to zone %s\n",
3609                             item, zone->uz_name);
3610         }
3611         keg = slab->us_keg;
3612         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3613
3614         if (freei >= keg->uk_ipers)
3615                 panic("Invalid free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3616                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3617
3618         if (((freei * keg->uk_rsize) + slab->us_data) != item) 
3619                 panic("Unaligned free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3620                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3621
3622         if (!BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
3623                 panic("Duplicate free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3624                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3625
3626         BIT_CLR_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
3627 }
3628 #endif /* INVARIANTS */
3629
3630 #ifdef DDB
3631 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3632 {
3633         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3634         uma_bucket_t bucket;
3635         uma_keg_t kz;
3636         uma_zone_t z;
3637         int cachefree;
3638
3639         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3640             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3641         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3642                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3643                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3644                                 allocs = z->uz_allocs;
3645                                 frees = z->uz_frees;
3646                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3647                                 cachefree = 0;
3648                         } else
3649                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3650                                     &frees, &sleeps);
3651                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3652                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3653                                 cachefree += kz->uk_free;
3654                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3655                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3656                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3657                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3658                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3659                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3660                         if (db_pager_quit)
3661                                 return;
3662                 }
3663         }
3664 }
3665
3666 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3667 {
3668         uint64_t allocs, frees;
3669         uma_bucket_t bucket;
3670         uma_zone_t z;
3671         int cachefree;
3672
3673         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3674             "Requests", "Bucket");
3675         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3676                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3677                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3678                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3679                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3680                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3681                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3682                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3683                 if (db_pager_quit)
3684                         return;
3685         }
3686 }
3687 #endif  /* DDB */