]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/vm/uma_core.c
MFC r230623
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62
63 #include <sys/param.h>
64 #include <sys/systm.h>
65 #include <sys/kernel.h>
66 #include <sys/types.h>
67 #include <sys/queue.h>
68 #include <sys/malloc.h>
69 #include <sys/ktr.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/mutex.h>
73 #include <sys/proc.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/smp.h>
76 #include <sys/vmmeter.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/vm_object.h>
80 #include <vm/vm_page.h>
81 #include <vm/vm_param.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_kern.h>
84 #include <vm/vm_extern.h>
85 #include <vm/uma.h>
86 #include <vm/uma_int.h>
87 #include <vm/uma_dbg.h>
88
89 #include <ddb/ddb.h>
90
91 /*
92  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
93  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
94  * bss section to bootstrap us.
95  */
96 static struct uma_keg masterkeg;
97 static struct uma_zone masterzone_k;
98 static struct uma_zone masterzone_z;
99 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
100 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
101
102 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
103 static uma_zone_t slabzone;
104 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
105
106 /*
107  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
108  * prior to malloc coming up.
109  */
110 static uma_zone_t hashzone;
111
112 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
113 int uma_align_cache = 64 - 1;
114
115 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
116
117 /*
118  * Are we allowed to allocate buckets?
119  */
120 static int bucketdisable = 1;
121
122 /* Linked list of all kegs in the system */
123 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
124
125 /* This mutex protects the keg list */
126 static struct mtx uma_mtx;
127
128 /* Linked list of boot time pages */
129 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
130     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
131
132 /* This mutex protects the boot time pages list */
133 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
134
135 /* Is the VM done starting up? */
136 static int booted = 0;
137 #define UMA_STARTUP     1
138 #define UMA_STARTUP2    2
139
140 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
141 static u_int uma_max_ipers;
142 static u_int uma_max_ipers_ref;
143
144 /*
145  * This is the handle used to schedule events that need to happen
146  * outside of the allocation fast path.
147  */
148 static struct callout uma_callout;
149 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
150
151 /*
152  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
153  * a special allocation function just for zones.
154  */
155 struct uma_zctor_args {
156         char *name;
157         size_t size;
158         uma_ctor ctor;
159         uma_dtor dtor;
160         uma_init uminit;
161         uma_fini fini;
162         uma_keg_t keg;
163         int align;
164         u_int32_t flags;
165 };
166
167 struct uma_kctor_args {
168         uma_zone_t zone;
169         size_t size;
170         uma_init uminit;
171         uma_fini fini;
172         int align;
173         u_int32_t flags;
174 };
175
176 struct uma_bucket_zone {
177         uma_zone_t      ubz_zone;
178         char            *ubz_name;
179         int             ubz_entries;
180 };
181
182 #define BUCKET_MAX      128
183
184 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
185         { NULL, "16 Bucket", 16 },
186         { NULL, "32 Bucket", 32 },
187         { NULL, "64 Bucket", 64 },
188         { NULL, "128 Bucket", 128 },
189         { NULL, NULL, 0}
190 };
191
192 #define BUCKET_SHIFT    4
193 #define BUCKET_ZONES    ((BUCKET_MAX >> BUCKET_SHIFT) + 1)
194
195 /*
196  * bucket_size[] maps requested bucket sizes to zones that allocate a bucket
197  * of approximately the right size.
198  */
199 static uint8_t bucket_size[BUCKET_ZONES];
200
201 /*
202  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
203  */
204 enum zfreeskip { SKIP_NONE, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
205
206 #define ZFREE_STATFAIL  0x00000001      /* Update zone failure statistic. */
207 #define ZFREE_STATFREE  0x00000002      /* Update zone free statistic. */
208
209 /* Prototypes.. */
210
211 static void *obj_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
212 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
213 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
214 static void page_free(void *, int, u_int8_t);
215 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
216 static void cache_drain(uma_zone_t);
217 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
218 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
219 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
220 static void keg_dtor(void *, int, void *);
221 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
222 static void zone_dtor(void *, int, void *);
223 static int zero_init(void *, int, int);
224 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
225 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
226 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
227 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
228 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
229 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
230 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
231 static void uma_timeout(void *);
232 static void uma_startup3(void);
233 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
234 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip,
235     int);
236 static void bucket_enable(void);
237 static void bucket_init(void);
238 static uma_bucket_t bucket_alloc(int, int);
239 static void bucket_free(uma_bucket_t);
240 static void bucket_zone_drain(void);
241 static int zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags);
242 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
243 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
244 static void *slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab);
245 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
246     uma_fini fini, int align, u_int32_t flags);
247 static inline void zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg);
248 static inline void keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone);
249
250 void uma_print_zone(uma_zone_t);
251 void uma_print_stats(void);
252 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
253 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
254
255 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
256
257 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
258     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
259
260 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
261     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
262
263 /*
264  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
265  */
266
267 static void
268 bucket_enable(void)
269 {
270         if (cnt.v_free_count < cnt.v_free_min)
271                 bucketdisable = 1;
272         else
273                 bucketdisable = 0;
274 }
275
276 /*
277  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
278  *
279  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
280  * of the header and an array of pointers.  Initialize bucket_size[] to point
281  * the range of appropriate bucket sizes at the zone.
282  */
283 static void
284 bucket_init(void)
285 {
286         struct uma_bucket_zone *ubz;
287         int i;
288         int j;
289
290         for (i = 0, j = 0; bucket_zones[j].ubz_entries != 0; j++) {
291                 int size;
292
293                 ubz = &bucket_zones[j];
294                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
295                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
296                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
297                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
298                     UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZFLAG_BUCKET);
299                 for (; i <= ubz->ubz_entries; i += (1 << BUCKET_SHIFT))
300                         bucket_size[i >> BUCKET_SHIFT] = j;
301         }
302 }
303
304 /*
305  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
306  * to allocate the bucket.
307  */
308 static struct uma_bucket_zone *
309 bucket_zone_lookup(int entries)
310 {
311         int idx;
312
313         idx = howmany(entries, 1 << BUCKET_SHIFT);
314         return (&bucket_zones[bucket_size[idx]]);
315 }
316
317 static uma_bucket_t
318 bucket_alloc(int entries, int bflags)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321         uma_bucket_t bucket;
322
323         /*
324          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
325          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
326          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
327          * low memory situations.
328          */
329         if (bucketdisable)
330                 return (NULL);
331
332         ubz = bucket_zone_lookup(entries);
333         bucket = zone_alloc_item(ubz->ubz_zone, NULL, bflags);
334         if (bucket) {
335 #ifdef INVARIANTS
336                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
337 #endif
338                 bucket->ub_cnt = 0;
339                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
340         }
341
342         return (bucket);
343 }
344
345 static void
346 bucket_free(uma_bucket_t bucket)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349
350         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
351         zone_free_item(ubz->ubz_zone, bucket, NULL, SKIP_NONE,
352             ZFREE_STATFREE);
353 }
354
355 static void
356 bucket_zone_drain(void)
357 {
358         struct uma_bucket_zone *ubz;
359
360         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
361                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
362 }
363
364 static inline uma_keg_t
365 zone_first_keg(uma_zone_t zone)
366 {
367
368         return (LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg);
369 }
370
371 static void
372 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
373 {
374         uma_klink_t klink;
375
376         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
377                 kegfn(klink->kl_keg);
378 }
379
380 /*
381  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
382  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
383  *
384  * Arguments:
385  *      arg   Unused
386  *
387  * Returns:
388  *      Nothing
389  */
390 static void
391 uma_timeout(void *unused)
392 {
393         bucket_enable();
394         zone_foreach(zone_timeout);
395
396         /* Reschedule this event */
397         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
398 }
399
400 /*
401  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
402  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
403  *
404  *  Returns nothing.
405  */
406 static void
407 keg_timeout(uma_keg_t keg)
408 {
409
410         KEG_LOCK(keg);
411         /*
412          * Expand the keg hash table.
413          *
414          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
415          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
416          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
417          */
418         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
419             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
420                 struct uma_hash newhash;
421                 struct uma_hash oldhash;
422                 int ret;
423
424                 /*
425                  * This is so involved because allocating and freeing
426                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
427                  * I have to do everything in stages and check for
428                  * races.
429                  */
430                 newhash = keg->uk_hash;
431                 KEG_UNLOCK(keg);
432                 ret = hash_alloc(&newhash);
433                 KEG_LOCK(keg);
434                 if (ret) {
435                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
436                                 oldhash = keg->uk_hash;
437                                 keg->uk_hash = newhash;
438                         } else
439                                 oldhash = newhash;
440
441                         KEG_UNLOCK(keg);
442                         hash_free(&oldhash);
443                         KEG_LOCK(keg);
444                 }
445         }
446         KEG_UNLOCK(keg);
447 }
448
449 static void
450 zone_timeout(uma_zone_t zone)
451 {
452
453         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
454 }
455
456 /*
457  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
458  * backing store.
459  *
460  * Arguments:
461  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
462  *
463  * Returns:
464  *      1 on sucess and 0 on failure.
465  */
466 static int
467 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
468 {
469         int oldsize;
470         int alloc;
471
472         oldsize = hash->uh_hashsize;
473
474         /* We're just going to go to a power of two greater */
475         if (oldsize)  {
476                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
477                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
478                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
479                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
480         } else {
481                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
482                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
483                     M_WAITOK);
484                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
485         }
486         if (hash->uh_slab_hash) {
487                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
488                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
489                 return (1);
490         }
491
492         return (0);
493 }
494
495 /*
496  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
497  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
498  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
499  *
500  * Arguments:
501  *      oldhash  The hash you want to expand
502  *      newhash  The hash structure for the new table
503  *
504  * Returns:
505  *      Nothing
506  *
507  * Discussion:
508  */
509 static int
510 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
511 {
512         uma_slab_t slab;
513         int hval;
514         int i;
515
516         if (!newhash->uh_slab_hash)
517                 return (0);
518
519         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
520                 return (0);
521
522         /*
523          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
524          * full rehash.
525          */
526
527         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
528                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
529                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
530                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
531                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
532                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
533                             slab, us_hlink);
534                 }
535
536         return (1);
537 }
538
539 /*
540  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
541  *
542  * Arguments:
543  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
544  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
545  *
546  * Returns:
547  *      Nothing
548  */
549 static void
550 hash_free(struct uma_hash *hash)
551 {
552         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
553                 return;
554         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
555                 zone_free_item(hashzone,
556                     hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
557         else
558                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
559 }
560
561 /*
562  * Frees all outstanding items in a bucket
563  *
564  * Arguments:
565  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
566  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
567  *
568  * Returns:
569  *      Nothing
570  */
571
572 static void
573 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
574 {
575         void *item;
576
577         if (bucket == NULL)
578                 return;
579
580         while (bucket->ub_cnt > 0)  {
581                 bucket->ub_cnt--;
582                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
583 #ifdef INVARIANTS
584                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
585                 KASSERT(item != NULL,
586                     ("bucket_drain: botched ptr, item is NULL"));
587 #endif
588                 zone_free_item(zone, item, NULL, SKIP_DTOR, 0);
589         }
590 }
591
592 /*
593  * Drains the per cpu caches for a zone.
594  *
595  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
596  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
597  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
598  *
599  * Arguments:
600  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
601  *
602  * Returns:
603  *      Nothing
604  */
605 static void
606 cache_drain(uma_zone_t zone)
607 {
608         uma_cache_t cache;
609         int cpu;
610
611         /*
612          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
613          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
614          * of the caches at this point.
615          *
616          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
617          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
618          *
619          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
620          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
621          * there in some form?
622          */
623         CPU_FOREACH(cpu) {
624                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
625                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
626                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
627                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
628                         bucket_free(cache->uc_allocbucket);
629                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
630                         bucket_free(cache->uc_freebucket);
631                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
632         }
633         ZONE_LOCK(zone);
634         bucket_cache_drain(zone);
635         ZONE_UNLOCK(zone);
636 }
637
638 /*
639  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
640  */
641 static void
642 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
643 {
644         uma_bucket_t bucket;
645
646         /*
647          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
648          * cpu (alloc/free).
649          */
650         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
651                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
652                 ZONE_UNLOCK(zone);
653                 bucket_drain(zone, bucket);
654                 bucket_free(bucket);
655                 ZONE_LOCK(zone);
656         }
657
658         /* Now we do the free queue.. */
659         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
660                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
661                 bucket_free(bucket);
662         }
663 }
664
665 /*
666  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
667  * the pageout daemon.
668  *
669  * Returns nothing.
670  */
671 static void
672 keg_drain(uma_keg_t keg)
673 {
674         struct slabhead freeslabs = { 0 };
675         uma_slab_t slab;
676         uma_slab_t n;
677         u_int8_t flags;
678         u_int8_t *mem;
679         int i;
680
681         /*
682          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
683          * time
684          */
685         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
686                 return;
687
688 #ifdef UMA_DEBUG
689         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
690 #endif
691         KEG_LOCK(keg);
692         if (keg->uk_free == 0)
693                 goto finished;
694
695         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
696         while (slab) {
697                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
698
699                 /* We have no where to free these to */
700                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
701                         slab = n;
702                         continue;
703                 }
704
705                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
706                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
707                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
708
709                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
710                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
711
712                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
713
714                 slab = n;
715         }
716 finished:
717         KEG_UNLOCK(keg);
718
719         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
720                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
721                 if (keg->uk_fini)
722                         for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
723                                 keg->uk_fini(
724                                     slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
725                                     keg->uk_size);
726                 flags = slab->us_flags;
727                 mem = slab->us_data;
728
729                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
730                         vm_object_t obj;
731
732                         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
733                                 obj = kmem_object;
734                         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
735                                 obj = kernel_object;
736                         else
737                                 obj = NULL;
738                         for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
739                                 vsetobj((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
740                                     obj);
741                 }
742                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
743                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
744                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
745 #ifdef UMA_DEBUG
746                 printf("%s: Returning %d bytes.\n",
747                     keg->uk_name, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera);
748 #endif
749                 keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
750         }
751 }
752
753 static void
754 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
755 {
756
757         /*
758          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
759          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
760          * is the only call that knows the structure will still be available
761          * when it wakes up.
762          */
763         ZONE_LOCK(zone);
764         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
765                 if (waitok == M_NOWAIT)
766                         goto out;
767                 mtx_unlock(&uma_mtx);
768                 msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonedrain", 1);
769                 mtx_lock(&uma_mtx);
770         }
771         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
772         bucket_cache_drain(zone);
773         ZONE_UNLOCK(zone);
774         /*
775          * The DRAINING flag protects us from being freed while
776          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
777          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
778          */
779         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
780         ZONE_LOCK(zone);
781         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
782         wakeup(zone);
783 out:
784         ZONE_UNLOCK(zone);
785 }
786
787 void
788 zone_drain(uma_zone_t zone)
789 {
790
791         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
792 }
793
794 /*
795  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
796  *
797  * Arguments:
798  *      wait  Shall we wait?
799  *
800  * Returns:
801  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
802  *      caller specified M_NOWAIT.
803  */
804 static uma_slab_t
805 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
806 {
807         uma_slabrefcnt_t slabref;
808         uma_alloc allocf;
809         uma_slab_t slab;
810         u_int8_t *mem;
811         u_int8_t flags;
812         int i;
813
814         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
815         slab = NULL;
816
817 #ifdef UMA_DEBUG
818         printf("slab_zalloc:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
819 #endif
820         allocf = keg->uk_allocf;
821         KEG_UNLOCK(keg);
822
823         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
824                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
825                 if (slab == NULL) {
826                         KEG_LOCK(keg);
827                         return NULL;
828                 }
829         }
830
831         /*
832          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
833          * first time they are added to a zone.
834          *
835          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
836          */
837
838         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
839                 wait |= M_ZERO;
840         else
841                 wait &= ~M_ZERO;
842
843         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
844                 wait |= M_NODUMP;
845
846         /* zone is passed for legacy reasons. */
847         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * UMA_SLAB_SIZE, &flags, wait);
848         if (mem == NULL) {
849                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
850                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
851                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
852                 KEG_LOCK(keg);
853                 return (NULL);
854         }
855
856         /* Point the slab into the allocated memory */
857         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
858                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
859
860         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
861                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
862                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
863
864         slab->us_keg = keg;
865         slab->us_data = mem;
866         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
867         slab->us_firstfree = 0;
868         slab->us_flags = flags;
869
870         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
871                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
872                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++) {
873                         slabref->us_freelist[i].us_refcnt = 0;
874                         slabref->us_freelist[i].us_item = i+1;
875                 }
876         } else {
877                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
878                         slab->us_freelist[i].us_item = i+1;
879         }
880
881         if (keg->uk_init != NULL) {
882                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
883                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
884                             keg->uk_size, wait) != 0)
885                                 break;
886                 if (i != keg->uk_ipers) {
887                         if (keg->uk_fini != NULL) {
888                                 for (i--; i > -1; i--)
889                                         keg->uk_fini(slab->us_data +
890                                             (keg->uk_rsize * i),
891                                             keg->uk_size);
892                         }
893                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
894                                 vm_object_t obj;
895
896                                 if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
897                                         obj = kmem_object;
898                                 else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
899                                         obj = kernel_object;
900                                 else
901                                         obj = NULL;
902                                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
903                                         vsetobj((vm_offset_t)mem +
904                                             (i * PAGE_SIZE), obj);
905                         }
906                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
907                                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab,
908                                     NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
909                         keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera,
910                             flags);
911                         KEG_LOCK(keg);
912                         return (NULL);
913                 }
914         }
915         KEG_LOCK(keg);
916
917         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
918                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
919
920         keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
921         keg->uk_free += keg->uk_ipers;
922
923         return (slab);
924 }
925
926 /*
927  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
928  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
929  * the VM is ready.
930  */
931 static void *
932 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
933 {
934         uma_keg_t keg;
935         uma_slab_t tmps;
936         int pages, check_pages;
937
938         keg = zone_first_keg(zone);
939         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
940         check_pages = pages - 1;
941         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
942
943         /*
944          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
945          */
946         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
947
948         /* First check if we have enough room. */
949         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
950         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
951                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
952         if (tmps != NULL) {
953                 /*
954                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
955                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
956                  * "pages" contiguous pages of memory.
957                  */
958                 while (pages-- > 0) {
959                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
960                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
961                 }
962                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
963                 *pflag = tmps->us_flags;
964                 return (tmps->us_data);
965         }
966         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
967         if (booted < UMA_STARTUP2)
968                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
969         /*
970          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
971          */
972 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
973         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
974 #else
975         keg->uk_allocf = page_alloc;
976 #endif
977         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
978 }
979
980 /*
981  * Allocates a number of pages from the system
982  *
983  * Arguments:
984  *      bytes  The number of bytes requested
985  *      wait  Shall we wait?
986  *
987  * Returns:
988  *      A pointer to the alloced memory or possibly
989  *      NULL if M_NOWAIT is set.
990  */
991 static void *
992 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
993 {
994         void *p;        /* Returned page */
995
996         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
997         p = (void *) kmem_malloc(kmem_map, bytes, wait);
998
999         return (p);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Allocates a number of pages from within an object
1004  *
1005  * Arguments:
1006  *      bytes  The number of bytes requested
1007  *      wait   Shall we wait?
1008  *
1009  * Returns:
1010  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1011  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1012  */
1013 static void *
1014 obj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
1015 {
1016         vm_object_t object;
1017         vm_offset_t retkva, zkva;
1018         vm_page_t p;
1019         int pages, startpages;
1020         uma_keg_t keg;
1021
1022         keg = zone_first_keg(zone);
1023         object = keg->uk_obj;
1024         retkva = 0;
1025
1026         /*
1027          * This looks a little weird since we're getting one page at a time.
1028          */
1029         VM_OBJECT_LOCK(object);
1030         p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1031         pages = p != NULL ? p->pindex + 1 : 0;
1032         startpages = pages;
1033         zkva = keg->uk_kva + pages * PAGE_SIZE;
1034         for (; bytes > 0; bytes -= PAGE_SIZE) {
1035                 p = vm_page_alloc(object, pages,
1036                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_WIRED);
1037                 if (p == NULL) {
1038                         if (pages != startpages)
1039                                 pmap_qremove(retkva, pages - startpages);
1040                         while (pages != startpages) {
1041                                 pages--;
1042                                 p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1043                                 vm_page_unwire(p, 0);
1044                                 vm_page_free(p);
1045                         }
1046                         retkva = 0;
1047                         goto done;
1048                 }
1049                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1050                 if (retkva == 0)
1051                         retkva = zkva;
1052                 zkva += PAGE_SIZE;
1053                 pages += 1;
1054         }
1055 done:
1056         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1057         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1058
1059         return ((void *)retkva);
1060 }
1061
1062 /*
1063  * Frees a number of pages to the system
1064  *
1065  * Arguments:
1066  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1067  *      size  The size of the memory being freed
1068  *      flags The original p->us_flags field
1069  *
1070  * Returns:
1071  *      Nothing
1072  */
1073 static void
1074 page_free(void *mem, int size, u_int8_t flags)
1075 {
1076         vm_map_t map;
1077
1078         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1079                 map = kmem_map;
1080         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1081                 map = kernel_map;
1082         else
1083                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1084
1085         kmem_free(map, (vm_offset_t)mem, size);
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Zero fill initializer
1090  *
1091  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1092  */
1093 static int
1094 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1095 {
1096         bzero(mem, size);
1097         return (0);
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1102  *
1103  * Arguments
1104  *      keg  The zone we should initialize
1105  *
1106  * Returns
1107  *      Nothing
1108  */
1109 static void
1110 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1111 {
1112         u_int rsize;
1113         u_int memused;
1114         u_int wastedspace;
1115         u_int shsize;
1116
1117         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_small_init"));
1118         rsize = keg->uk_size;
1119
1120         if (rsize < UMA_SMALLEST_UNIT)
1121                 rsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1122         if (rsize & keg->uk_align)
1123                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1124
1125         keg->uk_rsize = rsize;
1126         keg->uk_ppera = 1;
1127
1128         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1129                 rsize += UMA_FRITMREF_SZ;       /* linkage & refcnt */
1130                 shsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1131         } else {
1132                 rsize += UMA_FRITM_SZ;  /* Account for linkage */
1133                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1134         }
1135
1136         keg->uk_ipers = (UMA_SLAB_SIZE - shsize) / rsize;
1137         KASSERT(keg->uk_ipers != 0, ("keg_small_init: ipers is 0"));
1138         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1139         wastedspace = UMA_SLAB_SIZE - memused;
1140
1141         /*
1142          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1143          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1144          * may end up going to the VM (kmem_map) for slabs which we
1145          * do not want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a
1146          * result of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1147          */
1148         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1149             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1150                 return;
1151
1152         if ((wastedspace >= UMA_MAX_WASTE) &&
1153             (keg->uk_ipers < (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize))) {
1154                 keg->uk_ipers = UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize;
1155                 KASSERT(keg->uk_ipers <= 255,
1156                     ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high!"));
1157 #ifdef UMA_DEBUG
1158                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1159                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1160                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1161                     "calculated ipers = %d, "
1162                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1163                     UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1164                     UMA_SLAB_SIZE - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1165 #endif
1166                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1167                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1168                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1169         }
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1174  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1175  * more complicated.
1176  *
1177  * Arguments
1178  *      keg  The keg we should initialize
1179  *
1180  * Returns
1181  *      Nothing
1182  */
1183 static void
1184 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1185 {
1186         int pages;
1187
1188         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1189         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1190             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1191
1192         pages = keg->uk_size / UMA_SLAB_SIZE;
1193
1194         /* Account for remainder */
1195         if ((pages * UMA_SLAB_SIZE) < keg->uk_size)
1196                 pages++;
1197
1198         keg->uk_ppera = pages;
1199         keg->uk_ipers = 1;
1200         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1201
1202         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1203         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1204                 return;
1205
1206         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1207         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1208                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1209 }
1210
1211 static void
1212 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1213 {
1214         int alignsize;
1215         int trailer;
1216         int pages;
1217         int rsize;
1218
1219         alignsize = keg->uk_align + 1;
1220         rsize = keg->uk_size;
1221         /*
1222          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1223          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1224          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1225          * would fall on the same boundary every time.
1226          */
1227         if (rsize & keg->uk_align)
1228                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1229         if ((rsize & alignsize) == 0)
1230                 rsize += alignsize;
1231         trailer = rsize - keg->uk_size;
1232         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1233         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1234         keg->uk_rsize = rsize;
1235         keg->uk_ppera = pages;
1236         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1237         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1238         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1239             ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers",
1240             keg->uk_ipers));
1241 }
1242
1243 /*
1244  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1245  * the keg onto the global keg list.
1246  *
1247  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1248  *      udata  Actually uma_kctor_args
1249  */
1250 static int
1251 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1252 {
1253         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1254         uma_keg_t keg = mem;
1255         uma_zone_t zone;
1256
1257         bzero(keg, size);
1258         keg->uk_size = arg->size;
1259         keg->uk_init = arg->uminit;
1260         keg->uk_fini = arg->fini;
1261         keg->uk_align = arg->align;
1262         keg->uk_free = 0;
1263         keg->uk_pages = 0;
1264         keg->uk_flags = arg->flags;
1265         keg->uk_allocf = page_alloc;
1266         keg->uk_freef = page_free;
1267         keg->uk_recurse = 0;
1268         keg->uk_slabzone = NULL;
1269
1270         /*
1271          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1272          */
1273         zone = arg->zone;
1274         keg->uk_name = zone->uz_name;
1275
1276         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1277                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1278
1279         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1280                 keg->uk_init = zero_init;
1281
1282         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1283                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1284
1285         /*
1286          * The +UMA_FRITM_SZ added to uk_size is to account for the
1287          * linkage that is added to the size in keg_small_init().  If
1288          * we don't account for this here then we may end up in
1289          * keg_small_init() with a calculated 'ipers' of 0.
1290          */
1291         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1292                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1293                         keg_cachespread_init(keg);
1294                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITMREF_SZ) >
1295                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)))
1296                         keg_large_init(keg);
1297                 else
1298                         keg_small_init(keg);
1299         } else {
1300                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1301                         keg_cachespread_init(keg);
1302                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITM_SZ) >
1303                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1304                         keg_large_init(keg);
1305                 else
1306                         keg_small_init(keg);
1307         }
1308
1309         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1310                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1311                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1312                 else
1313                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1314         }
1315
1316         /*
1317          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1318          * startup cache until the vm is ready.
1319          */
1320         if (keg->uk_ppera == 1) {
1321 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1322                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1323                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1324
1325                 if (booted < UMA_STARTUP)
1326                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1327 #else
1328                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1329                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1330 #endif
1331         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1332             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1333                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1334
1335         /*
1336          * Initialize keg's lock (shared among zones).
1337          */
1338         if (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS)
1339                 KEG_LOCK_INIT(keg, 1);
1340         else
1341                 KEG_LOCK_INIT(keg, 0);
1342
1343         /*
1344          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1345          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1346          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1347          */
1348         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1349                 u_int totsize;
1350
1351                 /* Size of the slab struct and free list */
1352                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1353                         totsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt) +
1354                             keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1355                 else
1356                         totsize = sizeof(struct uma_slab) +
1357                             keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1358
1359                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1360                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1361                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1362                 keg->uk_pgoff = (UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1363
1364                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1365                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab_refcnt)
1366                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1367                 else
1368                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab)
1369                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1370
1371                 /*
1372                  * The only way the following is possible is if with our
1373                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1374                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1375                  * mathematically possible for all cases, so we make
1376                  * sure here anyway.
1377                  */
1378                 if (totsize > UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) {
1379                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1380                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1381                             keg->uk_size);
1382                         panic("UMA slab won't fit.");
1383                 }
1384         }
1385
1386         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1387                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1388
1389 #ifdef UMA_DEBUG
1390         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1391             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1392             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1393             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1394 #endif
1395
1396         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1397
1398         mtx_lock(&uma_mtx);
1399         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1400         mtx_unlock(&uma_mtx);
1401         return (0);
1402 }
1403
1404 /*
1405  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1406  *
1407  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1408  *      udata  Actually uma_zctor_args
1409  */
1410 static int
1411 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1412 {
1413         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1414         uma_zone_t zone = mem;
1415         uma_zone_t z;
1416         uma_keg_t keg;
1417
1418         bzero(zone, size);
1419         zone->uz_name = arg->name;
1420         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1421         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1422         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1423         zone->uz_init = NULL;
1424         zone->uz_fini = NULL;
1425         zone->uz_allocs = 0;
1426         zone->uz_frees = 0;
1427         zone->uz_fails = 0;
1428         zone->uz_sleeps = 0;
1429         zone->uz_fills = zone->uz_count = 0;
1430         zone->uz_flags = 0;
1431         keg = arg->keg;
1432
1433         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1434                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1435                 zone->uz_init = arg->uminit;
1436                 zone->uz_fini = arg->fini;
1437                 zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1438                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1439                 mtx_lock(&uma_mtx);
1440                 ZONE_LOCK(zone);
1441                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1442                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1443                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1444                                 break;
1445                         }
1446                 }
1447                 ZONE_UNLOCK(zone);
1448                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1449         } else if (keg == NULL) {
1450                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1451                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1452                         return (ENOMEM);
1453         } else {
1454                 struct uma_kctor_args karg;
1455                 int error;
1456
1457                 /* We should only be here from uma_startup() */
1458                 karg.size = arg->size;
1459                 karg.uminit = arg->uminit;
1460                 karg.fini = arg->fini;
1461                 karg.align = arg->align;
1462                 karg.flags = arg->flags;
1463                 karg.zone = zone;
1464                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1465                     flags);
1466                 if (error)
1467                         return (error);
1468         }
1469         /*
1470          * Link in the first keg.
1471          */
1472         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1473         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1474         zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1475         zone->uz_size = keg->uk_size;
1476         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1477             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1478
1479         /*
1480          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1481          * caches.  If we're internal, bail out here.
1482          */
1483         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1484                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1485                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1486                 return (0);
1487         }
1488
1489         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET)
1490                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1491         else if (keg->uk_ipers <= BUCKET_MAX)
1492                 zone->uz_count = keg->uk_ipers;
1493         else
1494                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1495         return (0);
1496 }
1497
1498 /*
1499  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1500  * table and removes the keg from the global list.
1501  *
1502  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1503  *      udata  unused
1504  */
1505 static void
1506 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1507 {
1508         uma_keg_t keg;
1509
1510         keg = (uma_keg_t)arg;
1511         KEG_LOCK(keg);
1512         if (keg->uk_free != 0) {
1513                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1514                     " Lost %d pages of memory.\n",
1515                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1516         }
1517         KEG_UNLOCK(keg);
1518
1519         hash_free(&keg->uk_hash);
1520
1521         KEG_LOCK_FINI(keg);
1522 }
1523
1524 /*
1525  * Zone header dtor.
1526  *
1527  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1528  *      udata  unused
1529  */
1530 static void
1531 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1532 {
1533         uma_klink_t klink;
1534         uma_zone_t zone;
1535         uma_keg_t keg;
1536
1537         zone = (uma_zone_t)arg;
1538         keg = zone_first_keg(zone);
1539
1540         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1541                 cache_drain(zone);
1542
1543         mtx_lock(&uma_mtx);
1544         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1545         mtx_unlock(&uma_mtx);
1546         /*
1547          * XXX there are some races here where
1548          * the zone can be drained but zone lock
1549          * released and then refilled before we
1550          * remove it... we dont care for now
1551          */
1552         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1553         /*
1554          * Unlink all of our kegs.
1555          */
1556         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1557                 klink->kl_keg = NULL;
1558                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1559                 if (klink == &zone->uz_klink)
1560                         continue;
1561                 free(klink, M_TEMP);
1562         }
1563         /*
1564          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1565          */
1566         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1567                 mtx_lock(&uma_mtx);
1568                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1569                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1570                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE,
1571                     ZFREE_STATFREE);
1572         }
1573 }
1574
1575 /*
1576  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1577  *
1578  * Arguments:
1579  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1580  *              as an argument.
1581  *
1582  * Returns:
1583  *      Nothing
1584  */
1585 static void
1586 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1587 {
1588         uma_keg_t keg;
1589         uma_zone_t zone;
1590
1591         mtx_lock(&uma_mtx);
1592         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1593                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1594                         zfunc(zone);
1595         }
1596         mtx_unlock(&uma_mtx);
1597 }
1598
1599 /* Public functions */
1600 /* See uma.h */
1601 void
1602 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1603 {
1604         struct uma_zctor_args args;
1605         uma_slab_t slab;
1606         u_int slabsize;
1607         u_int objsize, totsize, wsize;
1608         int i;
1609
1610 #ifdef UMA_DEBUG
1611         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1612 #endif
1613         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1614
1615         /*
1616          * Figure out the maximum number of items-per-slab we'll have if
1617          * we're using the OFFPAGE slab header to track free items, given
1618          * all possible object sizes and the maximum desired wastage
1619          * (UMA_MAX_WASTE).
1620          *
1621          * We iterate until we find an object size for
1622          * which the calculated wastage in keg_small_init() will be
1623          * enough to warrant OFFPAGE.  Since wastedspace versus objsize
1624          * is an overall increasing see-saw function, we find the smallest
1625          * objsize such that the wastage is always acceptable for objects
1626          * with that objsize or smaller.  Since a smaller objsize always
1627          * generates a larger possible uma_max_ipers, we use this computed
1628          * objsize to calculate the largest ipers possible.  Since the
1629          * ipers calculated for OFFPAGE slab headers is always larger than
1630          * the ipers initially calculated in keg_small_init(), we use
1631          * the former's equation (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize) to
1632          * obtain the maximum ipers possible for offpage slab headers.
1633          *
1634          * It should be noted that ipers versus objsize is an inversly
1635          * proportional function which drops off rather quickly so as
1636          * long as our UMA_MAX_WASTE is such that the objsize we calculate
1637          * falls into the portion of the inverse relation AFTER the steep
1638          * falloff, then uma_max_ipers shouldn't be too high (~10 on i386).
1639          *
1640          * Note that we have 8-bits (1 byte) to use as a freelist index
1641          * inside the actual slab header itself and this is enough to
1642          * accomodate us.  In the worst case, a UMA_SMALLEST_UNIT sized
1643          * object with offpage slab header would have ipers =
1644          * UMA_SLAB_SIZE / UMA_SMALLEST_UNIT (currently = 256), which is
1645          * 1 greater than what our byte-integer freelist index can
1646          * accomodate, but we know that this situation never occurs as
1647          * for UMA_SMALLEST_UNIT-sized objects, we will never calculate
1648          * that we need to go to offpage slab headers.  Or, if we do,
1649          * then we trap that condition below and panic in the INVARIANTS case.
1650          */
1651         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab) - UMA_MAX_WASTE;
1652         totsize = wsize;
1653         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1654         while (totsize >= wsize) {
1655                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)) /
1656                     (objsize + UMA_FRITM_SZ);
1657                 totsize *= (UMA_FRITM_SZ + objsize);
1658                 objsize++;
1659         }
1660         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1661                 objsize--;
1662         uma_max_ipers = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1663
1664         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) - UMA_MAX_WASTE;
1665         totsize = wsize;
1666         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1667         while (totsize >= wsize) {
1668                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)) /
1669                     (objsize + UMA_FRITMREF_SZ);
1670                 totsize *= (UMA_FRITMREF_SZ + objsize);
1671                 objsize++;
1672         }
1673         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1674                 objsize--;
1675         uma_max_ipers_ref = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1676
1677         KASSERT((uma_max_ipers_ref <= 255) && (uma_max_ipers <= 255),
1678             ("uma_startup: calculated uma_max_ipers values too large!"));
1679
1680 #ifdef UMA_DEBUG
1681         printf("Calculated uma_max_ipers (for OFFPAGE) is %d\n", uma_max_ipers);
1682         printf("Calculated uma_max_ipers_slab (for OFFPAGE) is %d\n",
1683             uma_max_ipers_ref);
1684 #endif
1685
1686         /* "manually" create the initial zone */
1687         args.name = "UMA Kegs";
1688         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1689         args.ctor = keg_ctor;
1690         args.dtor = keg_dtor;
1691         args.uminit = zero_init;
1692         args.fini = NULL;
1693         args.keg = &masterkeg;
1694         args.align = 32 - 1;
1695         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1696         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1697         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1698
1699 #ifdef UMA_DEBUG
1700         printf("Filling boot free list.\n");
1701 #endif
1702         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1703                 slab = (uma_slab_t)((u_int8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1704                 slab->us_data = (u_int8_t *)slab;
1705                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1706                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1707         }
1708         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1709
1710 #ifdef UMA_DEBUG
1711         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1712 #endif
1713         args.name = "UMA Zones";
1714         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1715             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1716         args.ctor = zone_ctor;
1717         args.dtor = zone_dtor;
1718         args.uminit = zero_init;
1719         args.fini = NULL;
1720         args.keg = NULL;
1721         args.align = 32 - 1;
1722         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1723         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1724         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1725
1726 #ifdef UMA_DEBUG
1727         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1728 #endif
1729 #ifdef UMA_DEBUG
1730         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1731 #endif
1732
1733         /*
1734          * This is the max number of free list items we'll have with
1735          * offpage slabs.
1736          */
1737         slabsize = uma_max_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1738         slabsize += sizeof(struct uma_slab);
1739
1740         /* Now make a zone for slab headers */
1741         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1742                                 slabsize,
1743                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1744                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1745
1746         /*
1747          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1748          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1749          */
1750         slabsize = uma_max_ipers_ref * UMA_FRITMREF_SZ;
1751         slabsize += sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1752         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1753                                   slabsize,
1754                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1755                                   UMA_ALIGN_PTR,
1756                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1757
1758         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1759             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1760             NULL, NULL, NULL, NULL,
1761             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1762
1763         bucket_init();
1764
1765         booted = UMA_STARTUP;
1766
1767 #ifdef UMA_DEBUG
1768         printf("UMA startup complete.\n");
1769 #endif
1770 }
1771
1772 /* see uma.h */
1773 void
1774 uma_startup2(void)
1775 {
1776         booted = UMA_STARTUP2;
1777         bucket_enable();
1778 #ifdef UMA_DEBUG
1779         printf("UMA startup2 complete.\n");
1780 #endif
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Initialize our callout handle
1785  *
1786  */
1787
1788 static void
1789 uma_startup3(void)
1790 {
1791 #ifdef UMA_DEBUG
1792         printf("Starting callout.\n");
1793 #endif
1794         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1795         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1796 #ifdef UMA_DEBUG
1797         printf("UMA startup3 complete.\n");
1798 #endif
1799 }
1800
1801 static uma_keg_t
1802 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1803                 int align, u_int32_t flags)
1804 {
1805         struct uma_kctor_args args;
1806
1807         args.size = size;
1808         args.uminit = uminit;
1809         args.fini = fini;
1810         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1811         args.flags = flags;
1812         args.zone = zone;
1813         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1814 }
1815
1816 /* See uma.h */
1817 void
1818 uma_set_align(int align)
1819 {
1820
1821         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1822                 uma_align_cache = align;
1823 }
1824
1825 /* See uma.h */
1826 uma_zone_t
1827 uma_zcreate(char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1828                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, u_int32_t flags)
1829
1830 {
1831         struct uma_zctor_args args;
1832
1833         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1834         args.name = name;
1835         args.size = size;
1836         args.ctor = ctor;
1837         args.dtor = dtor;
1838         args.uminit = uminit;
1839         args.fini = fini;
1840         args.align = align;
1841         args.flags = flags;
1842         args.keg = NULL;
1843
1844         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1845 }
1846
1847 /* See uma.h */
1848 uma_zone_t
1849 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1850                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1851 {
1852         struct uma_zctor_args args;
1853         uma_keg_t keg;
1854
1855         keg = zone_first_keg(master);
1856         args.name = name;
1857         args.size = keg->uk_size;
1858         args.ctor = ctor;
1859         args.dtor = dtor;
1860         args.uminit = zinit;
1861         args.fini = zfini;
1862         args.align = keg->uk_align;
1863         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1864         args.keg = keg;
1865
1866         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1867         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1868 }
1869
1870 static void
1871 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1872 {
1873         if (a < b) {
1874                 ZONE_LOCK(a);
1875                 mtx_lock_flags(b->uz_lock, MTX_DUPOK);
1876         } else {
1877                 ZONE_LOCK(b);
1878                 mtx_lock_flags(a->uz_lock, MTX_DUPOK);
1879         }
1880 }
1881
1882 static void
1883 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1884 {
1885
1886         ZONE_UNLOCK(a);
1887         ZONE_UNLOCK(b);
1888 }
1889
1890 int
1891 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1892 {
1893         uma_klink_t klink;
1894         uma_klink_t kl;
1895         int error;
1896
1897         error = 0;
1898         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1899
1900         zone_lock_pair(zone, master);
1901         /*
1902          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1903          * a secondary.
1904          */
1905         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1906             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1907                 error = EINVAL;
1908                 goto out;
1909         }
1910         /*
1911          * The new master must also use vtoslab().
1912          */
1913         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1914                 error = EINVAL;
1915                 goto out;
1916         }
1917         /*
1918          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1919          */
1920         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1921             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1922                 error = EINVAL;
1923                 goto out;
1924         }
1925         /*
1926          * The underlying object must be the same size.  rsize
1927          * may be different.
1928          */
1929         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1930                 error = E2BIG;
1931                 goto out;
1932         }
1933         /*
1934          * Put it at the end of the list.
1935          */
1936         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1937         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1938                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1939                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1940                         break;
1941                 }
1942         }
1943         klink = NULL;
1944         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1945         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1946
1947 out:
1948         zone_unlock_pair(zone, master);
1949         if (klink != NULL)
1950                 free(klink, M_TEMP);
1951
1952         return (error);
1953 }
1954
1955
1956 /* See uma.h */
1957 void
1958 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1959 {
1960
1961         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
1962 }
1963
1964 /* See uma.h */
1965 void *
1966 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1967 {
1968         void *item;
1969         uma_cache_t cache;
1970         uma_bucket_t bucket;
1971         int cpu;
1972
1973         /* This is the fast path allocation */
1974 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1975         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1976 #endif
1977         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1978             zone->uz_name, flags);
1979
1980         if (flags & M_WAITOK) {
1981                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
1982                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
1983         }
1984
1985         /*
1986          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
1987          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
1988          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
1989          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
1990          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
1991          * preemption and migration.  We release the critical section in
1992          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
1993          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
1994          * must detect and handle migration if it has occurred.
1995          */
1996 zalloc_restart:
1997         critical_enter();
1998         cpu = curcpu;
1999         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2000
2001 zalloc_start:
2002         bucket = cache->uc_allocbucket;
2003
2004         if (bucket) {
2005                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2006                         bucket->ub_cnt--;
2007                         item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2008 #ifdef INVARIANTS
2009                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2010 #endif
2011                         KASSERT(item != NULL,
2012                             ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2013                         cache->uc_allocs++;
2014                         critical_exit();
2015 #ifdef INVARIANTS
2016                         ZONE_LOCK(zone);
2017                         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2018                         ZONE_UNLOCK(zone);
2019 #endif
2020                         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2021                                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size,
2022                                     udata, flags) != 0) {
2023                                         zone_free_item(zone, item, udata,
2024                                             SKIP_DTOR, ZFREE_STATFAIL |
2025                                             ZFREE_STATFREE);
2026                                         return (NULL);
2027                                 }
2028                         }
2029                         if (flags & M_ZERO)
2030                                 bzero(item, zone->uz_size);
2031                         return (item);
2032                 } else if (cache->uc_freebucket) {
2033                         /*
2034                          * We have run out of items in our allocbucket.
2035                          * See if we can switch with our free bucket.
2036                          */
2037                         if (cache->uc_freebucket->ub_cnt > 0) {
2038 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2039                                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with"
2040                                     " alloc.\n");
2041 #endif
2042                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2043                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2044                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2045
2046                                 goto zalloc_start;
2047                         }
2048                 }
2049         }
2050         /*
2051          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2052          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2053          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2054          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2055          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2056          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2057          * the critical section.
2058          */
2059         critical_exit();
2060         ZONE_LOCK(zone);
2061         critical_enter();
2062         cpu = curcpu;
2063         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2064         bucket = cache->uc_allocbucket;
2065         if (bucket != NULL) {
2066                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2067                         ZONE_UNLOCK(zone);
2068                         goto zalloc_start;
2069                 }
2070                 bucket = cache->uc_freebucket;
2071                 if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2072                         ZONE_UNLOCK(zone);
2073                         goto zalloc_start;
2074                 }
2075         }
2076
2077         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2078         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2079         cache->uc_allocs = 0;
2080         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2081         cache->uc_frees = 0;
2082
2083         /* Our old one is now a free bucket */
2084         if (cache->uc_allocbucket) {
2085                 KASSERT(cache->uc_allocbucket->ub_cnt == 0,
2086                     ("uma_zalloc_arg: Freeing a non free bucket."));
2087                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2088                     cache->uc_allocbucket, ub_link);
2089                 cache->uc_allocbucket = NULL;
2090         }
2091
2092         /* Check the free list for a new alloc bucket */
2093         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
2094                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2095                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2096
2097                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2098                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2099                 ZONE_UNLOCK(zone);
2100                 goto zalloc_start;
2101         }
2102         /* We are no longer associated with this CPU. */
2103         critical_exit();
2104
2105         /* Bump up our uz_count so we get here less */
2106         if (zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2107                 zone->uz_count++;
2108
2109         /*
2110          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2111          * works we'll restart the allocation from the begining.
2112          */
2113         if (zone_alloc_bucket(zone, flags)) {
2114                 ZONE_UNLOCK(zone);
2115                 goto zalloc_restart;
2116         }
2117         ZONE_UNLOCK(zone);
2118         /*
2119          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2120          */
2121 #ifdef UMA_DEBUG
2122         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2123 #endif
2124
2125         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2126         return (item);
2127 }
2128
2129 static uma_slab_t
2130 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2131 {
2132         uma_slab_t slab;
2133
2134         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2135         slab = NULL;
2136
2137         for (;;) {
2138                 /*
2139                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2140                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2141                  * fragmentation.
2142                  */
2143                 if (keg->uk_free != 0) {
2144                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2145                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2146                         } else {
2147                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2148                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2149                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2150                                     us_link);
2151                         }
2152                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2153                         return (slab);
2154                 }
2155
2156                 /*
2157                  * M_NOVM means don't ask at all!
2158                  */
2159                 if (flags & M_NOVM)
2160                         break;
2161
2162                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2163                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2164                         /*
2165                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2166                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2167                          */
2168                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0)
2169                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2170                         if (flags & M_NOWAIT)
2171                                 break;
2172                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2173                         continue;
2174                 }
2175                 keg->uk_recurse++;
2176                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2177                 keg->uk_recurse--;
2178                 /*
2179                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2180                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2181                  * at least one item.
2182                  */
2183                 if (slab) {
2184                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2185                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2186                         return (slab);
2187                 }
2188                 /*
2189                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2190                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2191                  * fail.
2192                  */
2193                 flags |= M_NOVM;
2194         }
2195         return (slab);
2196 }
2197
2198 static inline void
2199 zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg)
2200 {
2201         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2202                 KEG_UNLOCK(keg);
2203                 ZONE_LOCK(zone);
2204         }
2205 }
2206
2207 static inline void
2208 keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone)
2209 {
2210         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2211                 ZONE_UNLOCK(zone);
2212                 KEG_LOCK(keg);
2213         }
2214 }
2215
2216 static uma_slab_t
2217 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2218 {
2219         uma_slab_t slab;
2220
2221         if (keg == NULL)
2222                 keg = zone_first_keg(zone);
2223         /*
2224          * This is to prevent us from recursively trying to allocate
2225          * buckets.  The problem is that if an allocation forces us to
2226          * grab a new bucket we will call page_alloc, which will go off
2227          * and cause the vm to allocate vm_map_entries.  If we need new
2228          * buckets there too we will recurse in kmem_alloc and bad
2229          * things happen.  So instead we return a NULL bucket, and make
2230          * the code that allocates buckets smart enough to deal with it
2231          */
2232         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET && keg->uk_recurse != 0)
2233                 return (NULL);
2234
2235         for (;;) {
2236                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2237                 if (slab)
2238                         return (slab);
2239                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2240                         break;
2241         }
2242         return (NULL);
2243 }
2244
2245 /*
2246  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2247  * with the keg locked.  Caller must call zone_relock() afterwards if the
2248  * zone lock is required.  On NULL the zone lock is held.
2249  *
2250  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2251  */
2252 static uma_slab_t
2253 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2254 {
2255         uma_klink_t klink;
2256         uma_slab_t slab;
2257         uma_keg_t keg;
2258         int flags;
2259         int empty;
2260         int full;
2261
2262         /*
2263          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2264          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2265          * without blocking.
2266          */
2267         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2268         /*
2269          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2270          * the search.
2271          */
2272         if (last) {
2273                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2274                 if (slab)
2275                         return (slab);
2276                 zone_relock(zone, last);
2277                 last = NULL;
2278         }
2279         /*
2280          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2281          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2282          * required but we've done it for so long now.
2283          */
2284         for (;;) {
2285                 empty = 0;
2286                 full = 0;
2287                 /*
2288                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2289                  * correct lock while calling into the keg layer.
2290                  */
2291                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2292                         keg = klink->kl_keg;
2293                         keg_relock(keg, zone);
2294                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2295                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2296                                 if (slab)
2297                                         return (slab);
2298                         }
2299                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2300                                 full++;
2301                         else
2302                                 empty++;
2303                         zone_relock(zone, keg);
2304                 }
2305                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2306                         break;
2307                 flags = rflags;
2308                 /*
2309                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2310                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2311                  */
2312                 if (full && !empty) {
2313                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2314                         zone->uz_sleeps++;
2315                         msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonelimit", hz/100);
2316                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2317                         continue;
2318                 }
2319         }
2320         return (NULL);
2321 }
2322
2323 static void *
2324 slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab)
2325 {
2326         uma_keg_t keg;
2327         uma_slabrefcnt_t slabref;
2328         void *item;
2329         u_int8_t freei;
2330
2331         keg = slab->us_keg;
2332         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2333
2334         freei = slab->us_firstfree;
2335         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2336                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2337                 slab->us_firstfree = slabref->us_freelist[freei].us_item;
2338         } else {
2339                 slab->us_firstfree = slab->us_freelist[freei].us_item;
2340         }
2341         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2342
2343         slab->us_freecount--;
2344         keg->uk_free--;
2345 #ifdef INVARIANTS
2346         uma_dbg_alloc(zone, slab, item);
2347 #endif
2348         /* Move this slab to the full list */
2349         if (slab->us_freecount == 0) {
2350                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2351                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2352         }
2353
2354         return (item);
2355 }
2356
2357 static int
2358 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags)
2359 {
2360         uma_bucket_t bucket;
2361         uma_slab_t slab;
2362         uma_keg_t keg;
2363         int16_t saved;
2364         int max, origflags = flags;
2365
2366         /*
2367          * Try this zone's free list first so we don't allocate extra buckets.
2368          */
2369         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2370                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
2371                     ("zone_alloc_bucket: Bucket on free list is not empty."));
2372                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2373         } else {
2374                 int bflags;
2375
2376                 bflags = (flags & ~M_ZERO);
2377                 if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2378                         bflags |= M_NOVM;
2379
2380                 ZONE_UNLOCK(zone);
2381                 bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2382                 ZONE_LOCK(zone);
2383         }
2384
2385         if (bucket == NULL) {
2386                 return (0);
2387         }
2388
2389 #ifdef SMP
2390         /*
2391          * This code is here to limit the number of simultaneous bucket fills
2392          * for any given zone to the number of per cpu caches in this zone. This
2393          * is done so that we don't allocate more memory than we really need.
2394          */
2395         if (zone->uz_fills >= mp_ncpus)
2396                 goto done;
2397
2398 #endif
2399         zone->uz_fills++;
2400
2401         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2402         /* Try to keep the buckets totally full */
2403         saved = bucket->ub_cnt;
2404         slab = NULL;
2405         keg = NULL;
2406         while (bucket->ub_cnt < max &&
2407             (slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) != NULL) {
2408                 keg = slab->us_keg;
2409                 while (slab->us_freecount && bucket->ub_cnt < max) {
2410                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt++] =
2411                             slab_alloc_item(zone, slab);
2412                 }
2413
2414                 /* Don't block on the next fill */
2415                 flags |= M_NOWAIT;
2416         }
2417         if (slab)
2418                 zone_relock(zone, keg);
2419
2420         /*
2421          * We unlock here because we need to call the zone's init.
2422          * It should be safe to unlock because the slab dealt with
2423          * above is already on the appropriate list within the keg
2424          * and the bucket we filled is not yet on any list, so we
2425          * own it.
2426          */
2427         if (zone->uz_init != NULL) {
2428                 int i;
2429
2430                 ZONE_UNLOCK(zone);
2431                 for (i = saved; i < bucket->ub_cnt; i++)
2432                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2433                             origflags) != 0)
2434                                 break;
2435                 /*
2436                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2437                  * rest back onto the freelist.
2438                  */
2439                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2440                         int j;
2441
2442                         for (j = i; j < bucket->ub_cnt; j++) {
2443                                 zone_free_item(zone, bucket->ub_bucket[j],
2444                                     NULL, SKIP_FINI, 0);
2445 #ifdef INVARIANTS
2446                                 bucket->ub_bucket[j] = NULL;
2447 #endif
2448                         }
2449                         bucket->ub_cnt = i;
2450                 }
2451                 ZONE_LOCK(zone);
2452         }
2453
2454         zone->uz_fills--;
2455         if (bucket->ub_cnt != 0) {
2456                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2457                     bucket, ub_link);
2458                 return (1);
2459         }
2460 #ifdef SMP
2461 done:
2462 #endif
2463         bucket_free(bucket);
2464
2465         return (0);
2466 }
2467 /*
2468  * Allocates an item for an internal zone
2469  *
2470  * Arguments
2471  *      zone   The zone to alloc for.
2472  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2473  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2474  *
2475  * Returns
2476  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2477  *      An item if successful
2478  */
2479
2480 static void *
2481 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2482 {
2483         uma_slab_t slab;
2484         void *item;
2485
2486         item = NULL;
2487
2488 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2489         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2490 #endif
2491         ZONE_LOCK(zone);
2492
2493         slab = zone->uz_slab(zone, NULL, flags);
2494         if (slab == NULL) {
2495                 zone->uz_fails++;
2496                 ZONE_UNLOCK(zone);
2497                 return (NULL);
2498         }
2499
2500         item = slab_alloc_item(zone, slab);
2501
2502         zone_relock(zone, slab->us_keg);
2503         zone->uz_allocs++;
2504         ZONE_UNLOCK(zone);
2505
2506         /*
2507          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2508          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2509          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2510          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2511          */
2512         if (zone->uz_init != NULL) {
2513                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2514                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI,
2515                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2516                         return (NULL);
2517                 }
2518         }
2519         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2520                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2521                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR,
2522                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2523                         return (NULL);
2524                 }
2525         }
2526         if (flags & M_ZERO)
2527                 bzero(item, zone->uz_size);
2528
2529         return (item);
2530 }
2531
2532 /* See uma.h */
2533 void
2534 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2535 {
2536         uma_cache_t cache;
2537         uma_bucket_t bucket;
2538         int bflags;
2539         int cpu;
2540
2541 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2542         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2543 #endif
2544         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2545             zone->uz_name);
2546
2547         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2548         if (item == NULL)
2549                 return;
2550
2551         if (zone->uz_dtor)
2552                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2553
2554 #ifdef INVARIANTS
2555         ZONE_LOCK(zone);
2556         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2557                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2558         else
2559                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2560         ZONE_UNLOCK(zone);
2561 #endif
2562         /*
2563          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2564          * a little longer for the limits to be reset.
2565          */
2566         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2567                 goto zfree_internal;
2568
2569         /*
2570          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2571          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2572          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2573          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2574          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2575          * preemption and migration.  We release the critical section in
2576          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2577          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2578          * detect and handle migration if it has occurred.
2579          */
2580 zfree_restart:
2581         critical_enter();
2582         cpu = curcpu;
2583         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2584
2585 zfree_start:
2586         bucket = cache->uc_freebucket;
2587
2588         if (bucket) {
2589                 /*
2590                  * Do we have room in our bucket? It is OK for this uz count
2591                  * check to be slightly out of sync.
2592                  */
2593
2594                 if (bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2595                         KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2596                             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2597                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2598                         bucket->ub_cnt++;
2599                         cache->uc_frees++;
2600                         critical_exit();
2601                         return;
2602                 } else if (cache->uc_allocbucket) {
2603 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2604                         printf("uma_zfree: Swapping buckets.\n");
2605 #endif
2606                         /*
2607                          * We have run out of space in our freebucket.
2608                          * See if we can switch with our alloc bucket.
2609                          */
2610                         if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2611                             cache->uc_freebucket->ub_cnt) {
2612                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2613                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2614                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2615                                 goto zfree_start;
2616                         }
2617                 }
2618         }
2619         /*
2620          * We can get here for two reasons:
2621          *
2622          * 1) The buckets are NULL
2623          * 2) The alloc and free buckets are both somewhat full.
2624          *
2625          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2626          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2627          * section.  Since the critical section is released, we may be
2628          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2629          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2630          * the critical section.
2631          */
2632         critical_exit();
2633         ZONE_LOCK(zone);
2634         critical_enter();
2635         cpu = curcpu;
2636         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2637         if (cache->uc_freebucket != NULL) {
2638                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt <
2639                     cache->uc_freebucket->ub_entries) {
2640                         ZONE_UNLOCK(zone);
2641                         goto zfree_start;
2642                 }
2643                 if (cache->uc_allocbucket != NULL &&
2644                     (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2645                     cache->uc_freebucket->ub_cnt)) {
2646                         ZONE_UNLOCK(zone);
2647                         goto zfree_start;
2648                 }
2649         }
2650
2651         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2652         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2653         cache->uc_allocs = 0;
2654         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2655         cache->uc_frees = 0;
2656
2657         bucket = cache->uc_freebucket;
2658         cache->uc_freebucket = NULL;
2659
2660         /* Can we throw this on the zone full list? */
2661         if (bucket != NULL) {
2662 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2663                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2664 #endif
2665                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2666                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2667                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2668                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2669                     bucket, ub_link);
2670         }
2671         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2672                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2673                 ZONE_UNLOCK(zone);
2674                 cache->uc_freebucket = bucket;
2675                 goto zfree_start;
2676         }
2677         /* We are no longer associated with this CPU. */
2678         critical_exit();
2679
2680         /* And the zone.. */
2681         ZONE_UNLOCK(zone);
2682
2683 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2684         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2685 #endif
2686         bflags = M_NOWAIT;
2687
2688         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2689                 bflags |= M_NOVM;
2690         bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2691         if (bucket) {
2692                 ZONE_LOCK(zone);
2693                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2694                     bucket, ub_link);
2695                 ZONE_UNLOCK(zone);
2696                 goto zfree_restart;
2697         }
2698
2699         /*
2700          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2701          */
2702 zfree_internal:
2703         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR, ZFREE_STATFREE);
2704
2705         return;
2706 }
2707
2708 /*
2709  * Frees an item to an INTERNAL zone or allocates a free bucket
2710  *
2711  * Arguments:
2712  *      zone   The zone to free to
2713  *      item   The item we're freeing
2714  *      udata  User supplied data for the dtor
2715  *      skip   Skip dtors and finis
2716  */
2717 static void
2718 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata,
2719     enum zfreeskip skip, int flags)
2720 {
2721         uma_slab_t slab;
2722         uma_slabrefcnt_t slabref;
2723         uma_keg_t keg;
2724         u_int8_t *mem;
2725         u_int8_t freei;
2726         int clearfull;
2727
2728         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2729                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2730
2731         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2732                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2733
2734         ZONE_LOCK(zone);
2735
2736         if (flags & ZFREE_STATFAIL)
2737                 zone->uz_fails++;
2738         if (flags & ZFREE_STATFREE)
2739                 zone->uz_frees++;
2740
2741         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2742                 mem = (u_int8_t *)((unsigned long)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2743                 keg = zone_first_keg(zone); /* Must only be one. */
2744                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2745                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2746                 } else {
2747                         mem += keg->uk_pgoff;
2748                         slab = (uma_slab_t)mem;
2749                 }
2750         } else {
2751                 /* This prevents redundant lookups via free(). */
2752                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) && udata != NULL)
2753                         slab = (uma_slab_t)udata;
2754                 else
2755                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2756                 keg = slab->us_keg;
2757                 keg_relock(keg, zone);
2758         }
2759         MPASS(keg == slab->us_keg);
2760
2761         /* Do we need to remove from any lists? */
2762         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2763                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2764                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2765         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2766                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2767                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2768         }
2769
2770         /* Slab management stuff */
2771         freei = ((unsigned long)item - (unsigned long)slab->us_data)
2772                 / keg->uk_rsize;
2773
2774 #ifdef INVARIANTS
2775         if (!skip)
2776                 uma_dbg_free(zone, slab, item);
2777 #endif
2778
2779         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2780                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2781                 slabref->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2782         } else {
2783                 slab->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2784         }
2785         slab->us_firstfree = freei;
2786         slab->us_freecount++;
2787
2788         /* Zone statistics */
2789         keg->uk_free++;
2790
2791         clearfull = 0;
2792         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2793                 if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2794                         keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2795                         clearfull = 1;
2796                 }
2797
2798                 /* 
2799                  * We can handle one more allocation. Since we're clearing ZFLAG_FULL,
2800                  * wake up all procs blocked on pages. This should be uncommon, so 
2801                  * keeping this simple for now (rather than adding count of blocked 
2802                  * threads etc).
2803                  */
2804                 wakeup(keg);
2805         }
2806         if (clearfull) {
2807                 zone_relock(zone, keg);
2808                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2809                 wakeup(zone);
2810                 ZONE_UNLOCK(zone);
2811         } else
2812                 KEG_UNLOCK(keg);
2813 }
2814
2815 /* See uma.h */
2816 int
2817 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2818 {
2819         uma_keg_t keg;
2820
2821         ZONE_LOCK(zone);
2822         keg = zone_first_keg(zone);
2823         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2824         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2825                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2826         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2827         ZONE_UNLOCK(zone);
2828
2829         return (nitems);
2830 }
2831
2832 /* See uma.h */
2833 int
2834 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2835 {
2836         int nitems;
2837         uma_keg_t keg;
2838
2839         ZONE_LOCK(zone);
2840         keg = zone_first_keg(zone);
2841         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2842         ZONE_UNLOCK(zone);
2843
2844         return (nitems);
2845 }
2846
2847 /* See uma.h */
2848 int
2849 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2850 {
2851         int64_t nitems;
2852         u_int i;
2853
2854         ZONE_LOCK(zone);
2855         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2856         CPU_FOREACH(i) {
2857                 /*
2858                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2859                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2860                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2861                  */
2862                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2863                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2864         }
2865         ZONE_UNLOCK(zone);
2866
2867         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2868 }
2869
2870 /* See uma.h */
2871 void
2872 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2873 {
2874         uma_keg_t keg;
2875
2876         ZONE_LOCK(zone);
2877         keg = zone_first_keg(zone);
2878         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2879             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2880         keg->uk_init = uminit;
2881         ZONE_UNLOCK(zone);
2882 }
2883
2884 /* See uma.h */
2885 void
2886 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2887 {
2888         uma_keg_t keg;
2889
2890         ZONE_LOCK(zone);
2891         keg = zone_first_keg(zone);
2892         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2893             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2894         keg->uk_fini = fini;
2895         ZONE_UNLOCK(zone);
2896 }
2897
2898 /* See uma.h */
2899 void
2900 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2901 {
2902         ZONE_LOCK(zone);
2903         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2904             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2905         zone->uz_init = zinit;
2906         ZONE_UNLOCK(zone);
2907 }
2908
2909 /* See uma.h */
2910 void
2911 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2912 {
2913         ZONE_LOCK(zone);
2914         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2915             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2916         zone->uz_fini = zfini;
2917         ZONE_UNLOCK(zone);
2918 }
2919
2920 /* See uma.h */
2921 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2922 void
2923 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2924 {
2925
2926         ZONE_LOCK(zone);
2927         zone_first_keg(zone)->uk_freef = freef;
2928         ZONE_UNLOCK(zone);
2929 }
2930
2931 /* See uma.h */
2932 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2933 void
2934 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2935 {
2936         uma_keg_t keg;
2937
2938         ZONE_LOCK(zone);
2939         keg = zone_first_keg(zone);
2940         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2941         keg->uk_allocf = allocf;
2942         ZONE_UNLOCK(zone);
2943 }
2944
2945 /* See uma.h */
2946 int
2947 uma_zone_set_obj(uma_zone_t zone, struct vm_object *obj, int count)
2948 {
2949         uma_keg_t keg;
2950         vm_offset_t kva;
2951         int pages;
2952
2953         keg = zone_first_keg(zone);
2954         pages = count / keg->uk_ipers;
2955
2956         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2957                 pages++;
2958
2959         kva = kmem_alloc_nofault(kernel_map, pages * UMA_SLAB_SIZE);
2960
2961         if (kva == 0)
2962                 return (0);
2963         if (obj == NULL)
2964                 obj = vm_object_allocate(OBJT_PHYS, pages);
2965         else {
2966                 VM_OBJECT_LOCK_INIT(obj, "uma object");
2967                 _vm_object_allocate(OBJT_PHYS, pages, obj);
2968         }
2969         ZONE_LOCK(zone);
2970         keg->uk_kva = kva;
2971         keg->uk_obj = obj;
2972         keg->uk_maxpages = pages;
2973         keg->uk_allocf = obj_alloc;
2974         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2975         ZONE_UNLOCK(zone);
2976         return (1);
2977 }
2978
2979 /* See uma.h */
2980 void
2981 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2982 {
2983         int slabs;
2984         uma_slab_t slab;
2985         uma_keg_t keg;
2986
2987         keg = zone_first_keg(zone);
2988         ZONE_LOCK(zone);
2989         slabs = items / keg->uk_ipers;
2990         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
2991                 slabs++;
2992         while (slabs > 0) {
2993                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
2994                 if (slab == NULL)
2995                         break;
2996                 MPASS(slab->us_keg == keg);
2997                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2998                 slabs--;
2999         }
3000         ZONE_UNLOCK(zone);
3001 }
3002
3003 /* See uma.h */
3004 u_int32_t *
3005 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3006 {
3007         uma_slabrefcnt_t slabref;
3008         uma_keg_t keg;
3009         u_int32_t *refcnt;
3010         int idx;
3011
3012         slabref = (uma_slabrefcnt_t)vtoslab((vm_offset_t)item &
3013             (~UMA_SLAB_MASK));
3014         keg = slabref->us_keg;
3015         KASSERT(slabref != NULL && slabref->us_keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3016             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3017         idx = ((unsigned long)item - (unsigned long)slabref->us_data)
3018             / keg->uk_rsize;
3019         refcnt = &slabref->us_freelist[idx].us_refcnt;
3020         return refcnt;
3021 }
3022
3023 /* See uma.h */
3024 void
3025 uma_reclaim(void)
3026 {
3027 #ifdef UMA_DEBUG
3028         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3029 #endif
3030         bucket_enable();
3031         zone_foreach(zone_drain);
3032         /*
3033          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3034          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3035          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3036          */
3037         zone_drain(slabzone);
3038         zone_drain(slabrefzone);
3039         bucket_zone_drain();
3040 }
3041
3042 /* See uma.h */
3043 int
3044 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3045 {
3046         int full;
3047
3048         ZONE_LOCK(zone);
3049         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3050         ZONE_UNLOCK(zone);
3051         return (full);  
3052 }
3053
3054 int
3055 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3056 {
3057         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3058 }
3059
3060 void *
3061 uma_large_malloc(int size, int wait)
3062 {
3063         void *mem;
3064         uma_slab_t slab;
3065         u_int8_t flags;
3066
3067         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3068         if (slab == NULL)
3069                 return (NULL);
3070         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3071         if (mem) {
3072                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3073                 slab->us_data = mem;
3074                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3075                 slab->us_size = size;
3076         } else {
3077                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE,
3078                     ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
3079         }
3080
3081         return (mem);
3082 }
3083
3084 void
3085 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3086 {
3087         vsetobj((vm_offset_t)slab->us_data, kmem_object);
3088         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3089         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
3090 }
3091
3092 void
3093 uma_print_stats(void)
3094 {
3095         zone_foreach(uma_print_zone);
3096 }
3097
3098 static void
3099 slab_print(uma_slab_t slab)
3100 {
3101         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d, firstfree %d\n",
3102                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount,
3103                 slab->us_firstfree);
3104 }
3105
3106 static void
3107 cache_print(uma_cache_t cache)
3108 {
3109         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3110                 cache->uc_allocbucket,
3111                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3112                 cache->uc_freebucket,
3113                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3114 }
3115
3116 static void
3117 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3118 {
3119         uma_slab_t slab;
3120
3121         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d "
3122             "out %d free %d limit %d\n",
3123             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3124             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3125             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3126             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3127         printf("Part slabs:\n");
3128         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3129                 slab_print(slab);
3130         printf("Free slabs:\n");
3131         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3132                 slab_print(slab);
3133         printf("Full slabs:\n");
3134         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3135                 slab_print(slab);
3136 }
3137
3138 void
3139 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3140 {
3141         uma_cache_t cache;
3142         uma_klink_t kl;
3143         int i;
3144
3145         printf("zone: %s(%p) size %d flags %d\n",
3146             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3147         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3148                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3149         CPU_FOREACH(i) {
3150                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3151                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3152                 cache_print(cache);
3153         }
3154 }
3155
3156 #ifdef DDB
3157 /*
3158  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3159  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3160  *
3161  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3162  * per-CPU cache statistic.
3163  *
3164  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3165  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3166  * directly so that we don't have to.
3167  */
3168 static void
3169 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, u_int64_t *allocsp,
3170     u_int64_t *freesp, u_int64_t *sleepsp)
3171 {
3172         uma_cache_t cache;
3173         u_int64_t allocs, frees, sleeps;
3174         int cachefree, cpu;
3175
3176         allocs = frees = sleeps = 0;
3177         cachefree = 0;
3178         CPU_FOREACH(cpu) {
3179                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3180                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3181                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3182                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3183                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3184                 allocs += cache->uc_allocs;
3185                 frees += cache->uc_frees;
3186         }
3187         allocs += z->uz_allocs;
3188         frees += z->uz_frees;
3189         sleeps += z->uz_sleeps;
3190         if (cachefreep != NULL)
3191                 *cachefreep = cachefree;
3192         if (allocsp != NULL)
3193                 *allocsp = allocs;
3194         if (freesp != NULL)
3195                 *freesp = frees;
3196         if (sleepsp != NULL)
3197                 *sleepsp = sleeps;
3198 }
3199 #endif /* DDB */
3200
3201 static int
3202 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3203 {
3204         uma_keg_t kz;
3205         uma_zone_t z;
3206         int count;
3207
3208         count = 0;
3209         mtx_lock(&uma_mtx);
3210         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3211                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3212                         count++;
3213         }
3214         mtx_unlock(&uma_mtx);
3215         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3216 }
3217
3218 static int
3219 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3220 {
3221         struct uma_stream_header ush;
3222         struct uma_type_header uth;
3223         struct uma_percpu_stat ups;
3224         uma_bucket_t bucket;
3225         struct sbuf sbuf;
3226         uma_cache_t cache;
3227         uma_klink_t kl;
3228         uma_keg_t kz;
3229         uma_zone_t z;
3230         uma_keg_t k;
3231         int count, error, i;
3232
3233         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3234         if (error != 0)
3235                 return (error);
3236         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3237
3238         count = 0;
3239         mtx_lock(&uma_mtx);
3240         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3241                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3242                         count++;
3243         }
3244
3245         /*
3246          * Insert stream header.
3247          */
3248         bzero(&ush, sizeof(ush));
3249         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3250         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3251         ush.ush_count = count;
3252         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3253
3254         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3255                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3256                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3257                         ZONE_LOCK(z);
3258                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3259                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3260                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3261                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3262                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3263                                 k = kl->kl_keg;
3264                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3265                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3266                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3267                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3268                                     * k->uk_ipers;
3269                         }
3270
3271                         /*
3272                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3273                          * on the keg's zone list.
3274                          */
3275                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3276                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3277                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3278
3279                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3280                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3281                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3282                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3283                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3284                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3285                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3286                         /*
3287                          * While it is not normally safe to access the cache
3288                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3289                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3290                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3291                          * accept the possible race associated with bucket
3292                          * exchange during monitoring.
3293                          */
3294                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3295                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3296                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3297                                         goto skip;
3298                                 if (CPU_ABSENT(i))
3299                                         goto skip;
3300                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3301                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3302                                         ups.ups_cache_free +=
3303                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3304                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3305                                         ups.ups_cache_free +=
3306                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3307                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3308                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3309 skip:
3310                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3311                         }
3312                         ZONE_UNLOCK(z);
3313                 }
3314         }
3315         mtx_unlock(&uma_mtx);
3316         error = sbuf_finish(&sbuf);
3317         sbuf_delete(&sbuf);
3318         return (error);
3319 }
3320
3321 #ifdef DDB
3322 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3323 {
3324         u_int64_t allocs, frees, sleeps;
3325         uma_bucket_t bucket;
3326         uma_keg_t kz;
3327         uma_zone_t z;
3328         int cachefree;
3329
3330         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3331             "Requests", "Sleeps");
3332         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3333                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3334                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3335                                 allocs = z->uz_allocs;
3336                                 frees = z->uz_frees;
3337                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3338                                 cachefree = 0;
3339                         } else
3340                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3341                                     &frees, &sleeps);
3342                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3343                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3344                                 cachefree += kz->uk_free;
3345                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3346                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3347                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju\n", z->uz_name,
3348                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3349                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3350                             (uintmax_t)allocs, sleeps);
3351                 }
3352         }
3353 }
3354 #endif