]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/vm/uma_core.c
MFC r267387:
[FreeBSD/stable/10.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/kernel.h>
68 #include <sys/types.h>
69 #include <sys/queue.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mutex.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/rwlock.h>
77 #include <sys/sbuf.h>
78 #include <sys/sched.h>
79 #include <sys/smp.h>
80 #include <sys/vmmeter.h>
81
82 #include <vm/vm.h>
83 #include <vm/vm_object.h>
84 #include <vm/vm_page.h>
85 #include <vm/vm_pageout.h>
86 #include <vm/vm_param.h>
87 #include <vm/vm_map.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_extern.h>
90 #include <vm/uma.h>
91 #include <vm/uma_int.h>
92 #include <vm/uma_dbg.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
97 #include <vm/memguard.h>
98 #endif
99
100 /*
101  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
102  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
103  * bss section to bootstrap us.
104  */
105 static struct uma_keg masterkeg;
106 static struct uma_zone masterzone_k;
107 static struct uma_zone masterzone_z;
108 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
109 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
110
111 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
112 static uma_zone_t slabzone;
113 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
114
115 /*
116  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
117  * prior to malloc coming up.
118  */
119 static uma_zone_t hashzone;
120
121 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
122 int uma_align_cache = 64 - 1;
123
124 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
125
126 /*
127  * Are we allowed to allocate buckets?
128  */
129 static int bucketdisable = 1;
130
131 /* Linked list of all kegs in the system */
132 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
133
134 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
135 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
136     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
137
138 /* This mutex protects the keg list */
139 static struct mtx_padalign uma_mtx;
140
141 /* Linked list of boot time pages */
142 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
143     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
144
145 /* This mutex protects the boot time pages list */
146 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
147
148 /* Is the VM done starting up? */
149 static int booted = 0;
150 #define UMA_STARTUP     1
151 #define UMA_STARTUP2    2
152
153 /*
154  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
155  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
156  */
157 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
158
159 /*
160  * This is the handle used to schedule events that need to happen
161  * outside of the allocation fast path.
162  */
163 static struct callout uma_callout;
164 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
165
166 /*
167  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
168  * a special allocation function just for zones.
169  */
170 struct uma_zctor_args {
171         const char *name;
172         size_t size;
173         uma_ctor ctor;
174         uma_dtor dtor;
175         uma_init uminit;
176         uma_fini fini;
177         uma_import import;
178         uma_release release;
179         void *arg;
180         uma_keg_t keg;
181         int align;
182         uint32_t flags;
183 };
184
185 struct uma_kctor_args {
186         uma_zone_t zone;
187         size_t size;
188         uma_init uminit;
189         uma_fini fini;
190         int align;
191         uint32_t flags;
192 };
193
194 struct uma_bucket_zone {
195         uma_zone_t      ubz_zone;
196         char            *ubz_name;
197         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
198         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
199 };
200
201 /*
202  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
203  * of two sizes for more efficient space utilization.
204  */
205 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
206     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
207
208 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(128)
209
210 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
211         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
212         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
213         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
214         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
215         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
216         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
217         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
218         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
219         { NULL, NULL, 0}
220 };
221
222 /*
223  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
224  */
225 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
226
227 /* Prototypes.. */
228
229 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
230 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
231 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
232 static void page_free(void *, int, uint8_t);
233 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
234 static void cache_drain(uma_zone_t);
235 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
236 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
237 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
238 static void keg_dtor(void *, int, void *);
239 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
240 static void zone_dtor(void *, int, void *);
241 static int zero_init(void *, int, int);
242 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
243 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
244 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
245 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
246 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
247 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
248 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
249 static void uma_timeout(void *);
250 static void uma_startup3(void);
251 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
252 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
253 static void bucket_enable(void);
254 static void bucket_init(void);
255 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
256 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
257 static void bucket_zone_drain(void);
258 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
259 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
260 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
261 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
262 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
263 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
264     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
265 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
266 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
267 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
268
269 void uma_print_zone(uma_zone_t);
270 void uma_print_stats(void);
271 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
272 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
273
274 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
275
276 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
277     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
278
279 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
280     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
281
282 static int zone_warnings = 1;
283 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
284 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
285     "Warn when UMA zones becomes full");
286
287 /*
288  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
289  */
290 static void
291 bucket_enable(void)
292 {
293         bucketdisable = vm_page_count_min();
294 }
295
296 /*
297  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
298  *
299  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
300  * of the header and an array of pointers.
301  */
302 static void
303 bucket_init(void)
304 {
305         struct uma_bucket_zone *ubz;
306         int size;
307         int i;
308
309         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
310                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
311                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
312                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
313                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
314                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
315         }
316 }
317
318 /*
319  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
320  * to allocate the bucket.
321  */
322 static struct uma_bucket_zone *
323 bucket_zone_lookup(int entries)
324 {
325         struct uma_bucket_zone *ubz;
326
327         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
328                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
329                         return (ubz);
330         ubz--;
331         return (ubz);
332 }
333
334 static int
335 bucket_select(int size)
336 {
337         struct uma_bucket_zone *ubz;
338
339         ubz = &bucket_zones[0];
340         if (size > ubz->ubz_maxsize)
341                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
342
343         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
344                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
345                         break;
346         ubz--;
347         return (ubz->ubz_entries);
348 }
349
350 static uma_bucket_t
351 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
352 {
353         struct uma_bucket_zone *ubz;
354         uma_bucket_t bucket;
355
356         /*
357          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
358          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
359          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
360          * low memory situations.
361          */
362         if (bucketdisable)
363                 return (NULL);
364         /*
365          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
366          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
367          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
368          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
369          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
370          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
371          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
372          * free path.
373          */
374         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
375                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
376         else {
377                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
378                         return (NULL);
379                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
380         }
381         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
382                 flags |= M_NOVM;
383         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
384         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
385                 ubz++;
386         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
387         if (bucket) {
388 #ifdef INVARIANTS
389                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
390 #endif
391                 bucket->ub_cnt = 0;
392                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
393         }
394
395         return (bucket);
396 }
397
398 static void
399 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
400 {
401         struct uma_bucket_zone *ubz;
402
403         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
404             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
405         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
406                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
407         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
408         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
409 }
410
411 static void
412 bucket_zone_drain(void)
413 {
414         struct uma_bucket_zone *ubz;
415
416         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
417                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
418 }
419
420 static void
421 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
422 {
423         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
424
425         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
426                 return;
427
428         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
429                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
430 }
431
432 static void
433 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
434 {
435         uma_klink_t klink;
436
437         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
438                 kegfn(klink->kl_keg);
439 }
440
441 /*
442  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
443  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
444  *
445  * Arguments:
446  *      arg   Unused
447  *
448  * Returns:
449  *      Nothing
450  */
451 static void
452 uma_timeout(void *unused)
453 {
454         bucket_enable();
455         zone_foreach(zone_timeout);
456
457         /* Reschedule this event */
458         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
459 }
460
461 /*
462  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
463  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
464  *
465  *  Returns nothing.
466  */
467 static void
468 keg_timeout(uma_keg_t keg)
469 {
470
471         KEG_LOCK(keg);
472         /*
473          * Expand the keg hash table.
474          *
475          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
476          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
477          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
478          */
479         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
480             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
481                 struct uma_hash newhash;
482                 struct uma_hash oldhash;
483                 int ret;
484
485                 /*
486                  * This is so involved because allocating and freeing
487                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
488                  * I have to do everything in stages and check for
489                  * races.
490                  */
491                 newhash = keg->uk_hash;
492                 KEG_UNLOCK(keg);
493                 ret = hash_alloc(&newhash);
494                 KEG_LOCK(keg);
495                 if (ret) {
496                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
497                                 oldhash = keg->uk_hash;
498                                 keg->uk_hash = newhash;
499                         } else
500                                 oldhash = newhash;
501
502                         KEG_UNLOCK(keg);
503                         hash_free(&oldhash);
504                         return;
505                 }
506         }
507         KEG_UNLOCK(keg);
508 }
509
510 static void
511 zone_timeout(uma_zone_t zone)
512 {
513
514         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
515 }
516
517 /*
518  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
519  * backing store.
520  *
521  * Arguments:
522  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
523  *
524  * Returns:
525  *      1 on sucess and 0 on failure.
526  */
527 static int
528 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
529 {
530         int oldsize;
531         int alloc;
532
533         oldsize = hash->uh_hashsize;
534
535         /* We're just going to go to a power of two greater */
536         if (oldsize)  {
537                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
538                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
539                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
540                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
541         } else {
542                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
543                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
544                     M_WAITOK);
545                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
546         }
547         if (hash->uh_slab_hash) {
548                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
549                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
550                 return (1);
551         }
552
553         return (0);
554 }
555
556 /*
557  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
558  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
559  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
560  *
561  * Arguments:
562  *      oldhash  The hash you want to expand
563  *      newhash  The hash structure for the new table
564  *
565  * Returns:
566  *      Nothing
567  *
568  * Discussion:
569  */
570 static int
571 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
572 {
573         uma_slab_t slab;
574         int hval;
575         int i;
576
577         if (!newhash->uh_slab_hash)
578                 return (0);
579
580         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
581                 return (0);
582
583         /*
584          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
585          * full rehash.
586          */
587
588         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
589                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
590                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
591                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
592                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
593                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
594                             slab, us_hlink);
595                 }
596
597         return (1);
598 }
599
600 /*
601  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
602  *
603  * Arguments:
604  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
605  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
606  *
607  * Returns:
608  *      Nothing
609  */
610 static void
611 hash_free(struct uma_hash *hash)
612 {
613         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
614                 return;
615         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
616                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
617         else
618                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
619 }
620
621 /*
622  * Frees all outstanding items in a bucket
623  *
624  * Arguments:
625  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
626  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
627  *
628  * Returns:
629  *      Nothing
630  */
631
632 static void
633 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
634 {
635         int i;
636
637         if (bucket == NULL)
638                 return;
639
640         if (zone->uz_fini)
641                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
642                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
643         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
644         bucket->ub_cnt = 0;
645 }
646
647 /*
648  * Drains the per cpu caches for a zone.
649  *
650  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
651  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
652  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
653  *
654  * Arguments:
655  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
656  *
657  * Returns:
658  *      Nothing
659  */
660 static void
661 cache_drain(uma_zone_t zone)
662 {
663         uma_cache_t cache;
664         int cpu;
665
666         /*
667          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
668          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
669          * of the caches at this point.
670          *
671          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
672          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
673          *
674          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
675          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
676          * there in some form?
677          */
678         CPU_FOREACH(cpu) {
679                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
680                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
681                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
682                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
683                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
684                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
685                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
686                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
687         }
688         ZONE_LOCK(zone);
689         bucket_cache_drain(zone);
690         ZONE_UNLOCK(zone);
691 }
692
693 static void
694 cache_shrink(uma_zone_t zone)
695 {
696
697         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
698                 return;
699
700         ZONE_LOCK(zone);
701         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
702         ZONE_UNLOCK(zone);
703 }
704
705 static void
706 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
707 {
708         uma_cache_t cache;
709         uma_bucket_t b1, b2;
710
711         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
712                 return;
713
714         b1 = b2 = NULL;
715         ZONE_LOCK(zone);
716         critical_enter();
717         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
718         if (cache->uc_allocbucket) {
719                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
720                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
721                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
722                 else
723                         b1 = cache->uc_allocbucket;
724                 cache->uc_allocbucket = NULL;
725         }
726         if (cache->uc_freebucket) {
727                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
728                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
729                             cache->uc_freebucket, ub_link);
730                 else
731                         b2 = cache->uc_freebucket;
732                 cache->uc_freebucket = NULL;
733         }
734         critical_exit();
735         ZONE_UNLOCK(zone);
736         if (b1)
737                 bucket_free(zone, b1, NULL);
738         if (b2)
739                 bucket_free(zone, b2, NULL);
740 }
741
742 /*
743  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
744  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
745  * one by one and enter a critical section on each of them in order
746  * to safely access their cache buckets.
747  * Zone lock must not be held on call this function.
748  */
749 static void
750 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
751 {
752         int cpu;
753
754         /*
755          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
756          */
757         if (zone)
758                 cache_shrink(zone);
759         else
760                 zone_foreach(cache_shrink);
761
762         CPU_FOREACH(cpu) {
763                 thread_lock(curthread);
764                 sched_bind(curthread, cpu);
765                 thread_unlock(curthread);
766
767                 if (zone)
768                         cache_drain_safe_cpu(zone);
769                 else
770                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
771         }
772         thread_lock(curthread);
773         sched_unbind(curthread);
774         thread_unlock(curthread);
775 }
776
777 /*
778  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
779  */
780 static void
781 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
782 {
783         uma_bucket_t bucket;
784
785         /*
786          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
787          * cpu (alloc/free).
788          */
789         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
790                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
791                 ZONE_UNLOCK(zone);
792                 bucket_drain(zone, bucket);
793                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
794                 ZONE_LOCK(zone);
795         }
796
797         /*
798          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
799          * is probably lower then price of global cache drain.
800          */
801         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
802                 zone->uz_count--;
803 }
804
805 static void
806 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
807 {
808         uint8_t *mem;
809         int i;
810         uint8_t flags;
811
812         mem = slab->us_data;
813         flags = slab->us_flags;
814         i = start;
815         if (keg->uk_fini != NULL) {
816                 for (i--; i > -1; i--)
817                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
818                             keg->uk_size);
819         }
820         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
821                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
822 #ifdef UMA_DEBUG
823         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
824             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
825 #endif
826         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
827 }
828
829 /*
830  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
831  * the pageout daemon.
832  *
833  * Returns nothing.
834  */
835 static void
836 keg_drain(uma_keg_t keg)
837 {
838         struct slabhead freeslabs = { 0 };
839         uma_slab_t slab;
840         uma_slab_t n;
841
842         /*
843          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
844          * time
845          */
846         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
847                 return;
848
849 #ifdef UMA_DEBUG
850         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
851 #endif
852         KEG_LOCK(keg);
853         if (keg->uk_free == 0)
854                 goto finished;
855
856         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
857         while (slab) {
858                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
859
860                 /* We have no where to free these to */
861                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
862                         slab = n;
863                         continue;
864                 }
865
866                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
867                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
868                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
869
870                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
871                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
872
873                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
874
875                 slab = n;
876         }
877 finished:
878         KEG_UNLOCK(keg);
879
880         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
881                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
882                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
883         }
884 }
885
886 static void
887 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
888 {
889
890         /*
891          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
892          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
893          * is the only call that knows the structure will still be available
894          * when it wakes up.
895          */
896         ZONE_LOCK(zone);
897         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
898                 if (waitok == M_NOWAIT)
899                         goto out;
900                 mtx_unlock(&uma_mtx);
901                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
902                 mtx_lock(&uma_mtx);
903         }
904         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
905         bucket_cache_drain(zone);
906         ZONE_UNLOCK(zone);
907         /*
908          * The DRAINING flag protects us from being freed while
909          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
910          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
911          */
912         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
913         ZONE_LOCK(zone);
914         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
915         wakeup(zone);
916 out:
917         ZONE_UNLOCK(zone);
918 }
919
920 void
921 zone_drain(uma_zone_t zone)
922 {
923
924         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
925 }
926
927 /*
928  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
929  *
930  * Arguments:
931  *      wait  Shall we wait?
932  *
933  * Returns:
934  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
935  *      caller specified M_NOWAIT.
936  */
937 static uma_slab_t
938 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
939 {
940         uma_slabrefcnt_t slabref;
941         uma_alloc allocf;
942         uma_slab_t slab;
943         uint8_t *mem;
944         uint8_t flags;
945         int i;
946
947         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
948         slab = NULL;
949         mem = NULL;
950
951 #ifdef UMA_DEBUG
952         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
953 #endif
954         allocf = keg->uk_allocf;
955         KEG_UNLOCK(keg);
956
957         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
958                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
959                 if (slab == NULL)
960                         goto out;
961         }
962
963         /*
964          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
965          * first time they are added to a zone.
966          *
967          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
968          */
969
970         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
971                 wait |= M_ZERO;
972         else
973                 wait &= ~M_ZERO;
974
975         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
976                 wait |= M_NODUMP;
977
978         /* zone is passed for legacy reasons. */
979         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
980         if (mem == NULL) {
981                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
982                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
983                 slab = NULL;
984                 goto out;
985         }
986
987         /* Point the slab into the allocated memory */
988         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
989                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
990
991         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
992                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
993                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
994
995         slab->us_keg = keg;
996         slab->us_data = mem;
997         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
998         slab->us_flags = flags;
999         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1000 #ifdef INVARIANTS
1001         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1002 #endif
1003         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1004                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
1005                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1006                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
1007         }
1008
1009         if (keg->uk_init != NULL) {
1010                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1011                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1012                             keg->uk_size, wait) != 0)
1013                                 break;
1014                 if (i != keg->uk_ipers) {
1015                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1016                         slab = NULL;
1017                         goto out;
1018                 }
1019         }
1020 out:
1021         KEG_LOCK(keg);
1022
1023         if (slab != NULL) {
1024                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1025                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1026
1027                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1028                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1029         }
1030
1031         return (slab);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1036  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1037  * the VM is ready.
1038  */
1039 static void *
1040 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1041 {
1042         uma_keg_t keg;
1043         uma_slab_t tmps;
1044         int pages, check_pages;
1045
1046         keg = zone_first_keg(zone);
1047         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1048         check_pages = pages - 1;
1049         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1050
1051         /*
1052          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1053          */
1054         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1055
1056         /* First check if we have enough room. */
1057         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1058         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
1059                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
1060         if (tmps != NULL) {
1061                 /*
1062                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
1063                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
1064                  * "pages" contiguous pages of memory.
1065                  */
1066                 while (pages-- > 0) {
1067                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1068                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
1069                 }
1070                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1071                 *pflag = tmps->us_flags;
1072                 return (tmps->us_data);
1073         }
1074         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1075         if (booted < UMA_STARTUP2)
1076                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1077         /*
1078          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1079          */
1080 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1081         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1082 #else
1083         keg->uk_allocf = page_alloc;
1084 #endif
1085         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Allocates a number of pages from the system
1090  *
1091  * Arguments:
1092  *      bytes  The number of bytes requested
1093  *      wait  Shall we wait?
1094  *
1095  * Returns:
1096  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1097  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1098  */
1099 static void *
1100 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1101 {
1102         void *p;        /* Returned page */
1103
1104         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1105         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1106
1107         return (p);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * Allocates a number of pages from within an object
1112  *
1113  * Arguments:
1114  *      bytes  The number of bytes requested
1115  *      wait   Shall we wait?
1116  *
1117  * Returns:
1118  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1119  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1120  */
1121 static void *
1122 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1123 {
1124         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1125         u_long npages;
1126         vm_offset_t retkva, zkva;
1127         vm_page_t p, p_next;
1128         uma_keg_t keg;
1129
1130         TAILQ_INIT(&alloctail);
1131         keg = zone_first_keg(zone);
1132
1133         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1134         while (npages > 0) {
1135                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1136                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1137                 if (p != NULL) {
1138                         /*
1139                          * Since the page does not belong to an object, its
1140                          * listq is unused.
1141                          */
1142                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1143                         npages--;
1144                         continue;
1145                 }
1146                 if (wait & M_WAITOK) {
1147                         VM_WAIT;
1148                         continue;
1149                 }
1150
1151                 /*
1152                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1153                  * exit.
1154                  */
1155                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1156                         vm_page_unwire(p, 0);
1157                         vm_page_free(p); 
1158                 }
1159                 return (NULL);
1160         }
1161         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1162         zkva = keg->uk_kva +
1163             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1164         retkva = zkva;
1165         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1166                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1167                 zkva += PAGE_SIZE;
1168         }
1169
1170         return ((void *)retkva);
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Frees a number of pages to the system
1175  *
1176  * Arguments:
1177  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1178  *      size  The size of the memory being freed
1179  *      flags The original p->us_flags field
1180  *
1181  * Returns:
1182  *      Nothing
1183  */
1184 static void
1185 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1186 {
1187         struct vmem *vmem;
1188
1189         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1190                 vmem = kmem_arena;
1191         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1192                 vmem = kernel_arena;
1193         else
1194                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1195
1196         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1197 }
1198
1199 /*
1200  * Zero fill initializer
1201  *
1202  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1203  */
1204 static int
1205 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1206 {
1207         bzero(mem, size);
1208         return (0);
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1213  *
1214  * Arguments
1215  *      keg  The zone we should initialize
1216  *
1217  * Returns
1218  *      Nothing
1219  */
1220 static void
1221 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1222 {
1223         u_int rsize;
1224         u_int memused;
1225         u_int wastedspace;
1226         u_int shsize;
1227
1228         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1229                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1230
1231                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1232                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1233                     PAGE_SIZE);
1234         } else {
1235                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1236                 keg->uk_ppera = 1;
1237         }
1238
1239         /*
1240          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1241          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1242          * allocation bits for we round it up.
1243          */
1244         rsize = keg->uk_size;
1245         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1246                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1247         if (rsize & keg->uk_align)
1248                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1249         keg->uk_rsize = rsize;
1250
1251         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1252             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1253             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1254
1255         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1256                 rsize += sizeof(uint32_t);
1257
1258         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1259                 shsize = 0;
1260         else 
1261                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1262
1263         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1264         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1265             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1266
1267         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1268         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1269
1270         /*
1271          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1272          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1273          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1274          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1275          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1276          */
1277         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1278             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1279                 return;
1280
1281         /*
1282          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1283          * this if it permits more items per-slab.
1284          *
1285          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1286          * Historically this was not done because the VM could not
1287          * efficiently handle contiguous allocations.
1288          */
1289         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1290             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1291                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1292                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1293                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1294 #ifdef UMA_DEBUG
1295                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1296                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1297                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1298                     "calculated ipers = %d, "
1299                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1300                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1301                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1302 #endif
1303                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1304         }
1305
1306         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1307             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1308                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1313  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1314  * more complicated.
1315  *
1316  * Arguments
1317  *      keg  The keg we should initialize
1318  *
1319  * Returns
1320  *      Nothing
1321  */
1322 static void
1323 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1324 {
1325         u_int shsize;
1326
1327         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1328         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1329             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1330         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1331             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1332
1333         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1334         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1335         keg->uk_ipers = 1;
1336         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1337
1338         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1339         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1340                 return;
1341
1342         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1343         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1344                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1345                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1346                         shsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1347                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1348                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1349                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1350
1351                 if ((PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - keg->uk_rsize < shsize)
1352                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1353         }
1354
1355         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1356             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1357                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1358 }
1359
1360 static void
1361 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1362 {
1363         int alignsize;
1364         int trailer;
1365         int pages;
1366         int rsize;
1367
1368         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1369             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1370
1371         alignsize = keg->uk_align + 1;
1372         rsize = keg->uk_size;
1373         /*
1374          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1375          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1376          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1377          * would fall on the same boundary every time.
1378          */
1379         if (rsize & keg->uk_align)
1380                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1381         if ((rsize & alignsize) == 0)
1382                 rsize += alignsize;
1383         trailer = rsize - keg->uk_size;
1384         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1385         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1386         keg->uk_rsize = rsize;
1387         keg->uk_ppera = pages;
1388         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1389         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1390         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1391         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1392             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1393             keg->uk_ipers));
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1398  * the keg onto the global keg list.
1399  *
1400  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1401  *      udata  Actually uma_kctor_args
1402  */
1403 static int
1404 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1405 {
1406         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1407         uma_keg_t keg = mem;
1408         uma_zone_t zone;
1409
1410         bzero(keg, size);
1411         keg->uk_size = arg->size;
1412         keg->uk_init = arg->uminit;
1413         keg->uk_fini = arg->fini;
1414         keg->uk_align = arg->align;
1415         keg->uk_free = 0;
1416         keg->uk_reserve = 0;
1417         keg->uk_pages = 0;
1418         keg->uk_flags = arg->flags;
1419         keg->uk_allocf = page_alloc;
1420         keg->uk_freef = page_free;
1421         keg->uk_slabzone = NULL;
1422
1423         /*
1424          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1425          */
1426         zone = arg->zone;
1427         keg->uk_name = zone->uz_name;
1428
1429         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1430                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1431
1432         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1433                 keg->uk_init = zero_init;
1434
1435         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1436                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1437
1438         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1439 #ifdef SMP
1440                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1441 #else
1442                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1443 #endif
1444
1445         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1446                 keg_cachespread_init(keg);
1447         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1448                 if (keg->uk_size >
1449                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1450                     sizeof(uint32_t)))
1451                         keg_large_init(keg);
1452                 else
1453                         keg_small_init(keg);
1454         } else {
1455                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1456                         keg_large_init(keg);
1457                 else
1458                         keg_small_init(keg);
1459         }
1460
1461         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1462                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1463                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1464                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1465                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1466                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1467                 } else
1468                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1469         }
1470
1471         /*
1472          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1473          * startup cache until the vm is ready.
1474          */
1475         if (keg->uk_ppera == 1) {
1476 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1477                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1478                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1479
1480                 if (booted < UMA_STARTUP)
1481                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1482 #else
1483                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1484                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1485 #endif
1486         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1487             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1488                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1489
1490         /*
1491          * Initialize keg's lock
1492          */
1493         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1494
1495         /*
1496          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1497          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1498          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1499          */
1500         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1501                 u_int totsize;
1502
1503                 /* Size of the slab struct and free list */
1504                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1505
1506                 /* Size of the reference counts. */
1507                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1508                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1509
1510                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1511                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1512                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1513                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1514
1515                 /*
1516                  * The only way the following is possible is if with our
1517                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1518                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1519                  * mathematically possible for all cases, so we make
1520                  * sure here anyway.
1521                  */
1522                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1523                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1524                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1525                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1526                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1527                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1528                             keg->uk_size);
1529                         panic("UMA slab won't fit.");
1530                 }
1531         }
1532
1533         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1534                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1535
1536 #ifdef UMA_DEBUG
1537         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1538             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1539             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1540             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1541 #endif
1542
1543         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1544
1545         mtx_lock(&uma_mtx);
1546         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1547         mtx_unlock(&uma_mtx);
1548         return (0);
1549 }
1550
1551 /*
1552  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1553  *
1554  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1555  *      udata  Actually uma_zctor_args
1556  */
1557 static int
1558 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1559 {
1560         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1561         uma_zone_t zone = mem;
1562         uma_zone_t z;
1563         uma_keg_t keg;
1564
1565         bzero(zone, size);
1566         zone->uz_name = arg->name;
1567         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1568         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1569         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1570         zone->uz_init = NULL;
1571         zone->uz_fini = NULL;
1572         zone->uz_allocs = 0;
1573         zone->uz_frees = 0;
1574         zone->uz_fails = 0;
1575         zone->uz_sleeps = 0;
1576         zone->uz_count = 0;
1577         zone->uz_count_min = 0;
1578         zone->uz_flags = 0;
1579         zone->uz_warning = NULL;
1580         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1581         keg = arg->keg;
1582
1583         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1584
1585         /*
1586          * This is a pure cache zone, no kegs.
1587          */
1588         if (arg->import) {
1589                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1590                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1591                 zone->uz_flags = arg->flags;
1592                 zone->uz_size = arg->size;
1593                 zone->uz_import = arg->import;
1594                 zone->uz_release = arg->release;
1595                 zone->uz_arg = arg->arg;
1596                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1597                 mtx_lock(&uma_mtx);
1598                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1599                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1600                 goto out;
1601         }
1602
1603         /*
1604          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1605          */
1606         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1607         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1608         zone->uz_arg = zone; 
1609
1610         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1611                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1612                 zone->uz_init = arg->uminit;
1613                 zone->uz_fini = arg->fini;
1614                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1615                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1616                 mtx_lock(&uma_mtx);
1617                 ZONE_LOCK(zone);
1618                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1619                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1620                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1621                                 break;
1622                         }
1623                 }
1624                 ZONE_UNLOCK(zone);
1625                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1626         } else if (keg == NULL) {
1627                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1628                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1629                         return (ENOMEM);
1630         } else {
1631                 struct uma_kctor_args karg;
1632                 int error;
1633
1634                 /* We should only be here from uma_startup() */
1635                 karg.size = arg->size;
1636                 karg.uminit = arg->uminit;
1637                 karg.fini = arg->fini;
1638                 karg.align = arg->align;
1639                 karg.flags = arg->flags;
1640                 karg.zone = zone;
1641                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1642                     flags);
1643                 if (error)
1644                         return (error);
1645         }
1646
1647         /*
1648          * Link in the first keg.
1649          */
1650         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1651         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1652         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1653         zone->uz_size = keg->uk_size;
1654         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1655             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1656
1657         /*
1658          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1659          * caches.  If we're internal, bail out here.
1660          */
1661         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1662                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1663                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1664                 return (0);
1665         }
1666
1667 out:
1668         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1669                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1670         else
1671                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1672         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1673
1674         return (0);
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1679  * table and removes the keg from the global list.
1680  *
1681  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1682  *      udata  unused
1683  */
1684 static void
1685 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1686 {
1687         uma_keg_t keg;
1688
1689         keg = (uma_keg_t)arg;
1690         KEG_LOCK(keg);
1691         if (keg->uk_free != 0) {
1692                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1693                     " Lost %d pages of memory.\n",
1694                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1695                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1696         }
1697         KEG_UNLOCK(keg);
1698
1699         hash_free(&keg->uk_hash);
1700
1701         KEG_LOCK_FINI(keg);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * Zone header dtor.
1706  *
1707  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1708  *      udata  unused
1709  */
1710 static void
1711 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1712 {
1713         uma_klink_t klink;
1714         uma_zone_t zone;
1715         uma_keg_t keg;
1716
1717         zone = (uma_zone_t)arg;
1718         keg = zone_first_keg(zone);
1719
1720         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1721                 cache_drain(zone);
1722
1723         mtx_lock(&uma_mtx);
1724         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1725         mtx_unlock(&uma_mtx);
1726         /*
1727          * XXX there are some races here where
1728          * the zone can be drained but zone lock
1729          * released and then refilled before we
1730          * remove it... we dont care for now
1731          */
1732         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1733         /*
1734          * Unlink all of our kegs.
1735          */
1736         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1737                 klink->kl_keg = NULL;
1738                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1739                 if (klink == &zone->uz_klink)
1740                         continue;
1741                 free(klink, M_TEMP);
1742         }
1743         /*
1744          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1745          */
1746         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1747                 mtx_lock(&uma_mtx);
1748                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1749                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1750                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1751         }
1752         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1757  *
1758  * Arguments:
1759  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1760  *              as an argument.
1761  *
1762  * Returns:
1763  *      Nothing
1764  */
1765 static void
1766 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1767 {
1768         uma_keg_t keg;
1769         uma_zone_t zone;
1770
1771         mtx_lock(&uma_mtx);
1772         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1773                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1774                         zfunc(zone);
1775         }
1776         mtx_unlock(&uma_mtx);
1777 }
1778
1779 /* Public functions */
1780 /* See uma.h */
1781 void
1782 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1783 {
1784         struct uma_zctor_args args;
1785         uma_slab_t slab;
1786         u_int slabsize;
1787         int i;
1788
1789 #ifdef UMA_DEBUG
1790         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1791 #endif
1792         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1793
1794         /* "manually" create the initial zone */
1795         memset(&args, 0, sizeof(args));
1796         args.name = "UMA Kegs";
1797         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1798         args.ctor = keg_ctor;
1799         args.dtor = keg_dtor;
1800         args.uminit = zero_init;
1801         args.fini = NULL;
1802         args.keg = &masterkeg;
1803         args.align = 32 - 1;
1804         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1805         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1806         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1807
1808 #ifdef UMA_DEBUG
1809         printf("Filling boot free list.\n");
1810 #endif
1811         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1812                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1813                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1814                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1815                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1816         }
1817         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1818
1819 #ifdef UMA_DEBUG
1820         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1821 #endif
1822         args.name = "UMA Zones";
1823         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1824             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1825         args.ctor = zone_ctor;
1826         args.dtor = zone_dtor;
1827         args.uminit = zero_init;
1828         args.fini = NULL;
1829         args.keg = NULL;
1830         args.align = 32 - 1;
1831         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1832         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1833         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1834
1835 #ifdef UMA_DEBUG
1836         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1837 #endif
1838 #ifdef UMA_DEBUG
1839         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1840 #endif
1841
1842         /* Now make a zone for slab headers */
1843         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1844                                 sizeof(struct uma_slab),
1845                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1846                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1847
1848         /*
1849          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1850          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1851          */
1852         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1853         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1854         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1855                                   slabsize,
1856                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1857                                   UMA_ALIGN_PTR,
1858                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1859
1860         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1861             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1862             NULL, NULL, NULL, NULL,
1863             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1864
1865         bucket_init();
1866
1867         booted = UMA_STARTUP;
1868
1869 #ifdef UMA_DEBUG
1870         printf("UMA startup complete.\n");
1871 #endif
1872 }
1873
1874 /* see uma.h */
1875 void
1876 uma_startup2(void)
1877 {
1878         booted = UMA_STARTUP2;
1879         bucket_enable();
1880 #ifdef UMA_DEBUG
1881         printf("UMA startup2 complete.\n");
1882 #endif
1883 }
1884
1885 /*
1886  * Initialize our callout handle
1887  *
1888  */
1889
1890 static void
1891 uma_startup3(void)
1892 {
1893 #ifdef UMA_DEBUG
1894         printf("Starting callout.\n");
1895 #endif
1896         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1897         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1898 #ifdef UMA_DEBUG
1899         printf("UMA startup3 complete.\n");
1900 #endif
1901 }
1902
1903 static uma_keg_t
1904 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1905                 int align, uint32_t flags)
1906 {
1907         struct uma_kctor_args args;
1908
1909         args.size = size;
1910         args.uminit = uminit;
1911         args.fini = fini;
1912         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1913         args.flags = flags;
1914         args.zone = zone;
1915         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1916 }
1917
1918 /* See uma.h */
1919 void
1920 uma_set_align(int align)
1921 {
1922
1923         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1924                 uma_align_cache = align;
1925 }
1926
1927 /* See uma.h */
1928 uma_zone_t
1929 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1930                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1931
1932 {
1933         struct uma_zctor_args args;
1934
1935         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1936         memset(&args, 0, sizeof(args));
1937         args.name = name;
1938         args.size = size;
1939         args.ctor = ctor;
1940         args.dtor = dtor;
1941         args.uminit = uminit;
1942         args.fini = fini;
1943         args.align = align;
1944         args.flags = flags;
1945         args.keg = NULL;
1946
1947         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1948 }
1949
1950 /* See uma.h */
1951 uma_zone_t
1952 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1953                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1954 {
1955         struct uma_zctor_args args;
1956         uma_keg_t keg;
1957
1958         keg = zone_first_keg(master);
1959         memset(&args, 0, sizeof(args));
1960         args.name = name;
1961         args.size = keg->uk_size;
1962         args.ctor = ctor;
1963         args.dtor = dtor;
1964         args.uminit = zinit;
1965         args.fini = zfini;
1966         args.align = keg->uk_align;
1967         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1968         args.keg = keg;
1969
1970         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1971         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1972 }
1973
1974 /* See uma.h */
1975 uma_zone_t
1976 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1977                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1978                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1979 {
1980         struct uma_zctor_args args;
1981
1982         memset(&args, 0, sizeof(args));
1983         args.name = name;
1984         args.size = size;
1985         args.ctor = ctor;
1986         args.dtor = dtor;
1987         args.uminit = zinit;
1988         args.fini = zfini;
1989         args.import = zimport;
1990         args.release = zrelease;
1991         args.arg = arg;
1992         args.align = 0;
1993         args.flags = flags;
1994
1995         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1996 }
1997
1998 static void
1999 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2000 {
2001         if (a < b) {
2002                 ZONE_LOCK(a);
2003                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2004         } else {
2005                 ZONE_LOCK(b);
2006                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2007         }
2008 }
2009
2010 static void
2011 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2012 {
2013
2014         ZONE_UNLOCK(a);
2015         ZONE_UNLOCK(b);
2016 }
2017
2018 int
2019 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2020 {
2021         uma_klink_t klink;
2022         uma_klink_t kl;
2023         int error;
2024
2025         error = 0;
2026         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2027
2028         zone_lock_pair(zone, master);
2029         /*
2030          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2031          * a secondary.
2032          */
2033         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2034             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2035                 error = EINVAL;
2036                 goto out;
2037         }
2038         /*
2039          * The new master must also use vtoslab().
2040          */
2041         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2042                 error = EINVAL;
2043                 goto out;
2044         }
2045         /*
2046          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
2047          */
2048         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
2049             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
2050                 error = EINVAL;
2051                 goto out;
2052         }
2053         /*
2054          * The underlying object must be the same size.  rsize
2055          * may be different.
2056          */
2057         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2058                 error = E2BIG;
2059                 goto out;
2060         }
2061         /*
2062          * Put it at the end of the list.
2063          */
2064         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2065         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2066                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2067                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2068                         break;
2069                 }
2070         }
2071         klink = NULL;
2072         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2073         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2074
2075 out:
2076         zone_unlock_pair(zone, master);
2077         if (klink != NULL)
2078                 free(klink, M_TEMP);
2079
2080         return (error);
2081 }
2082
2083
2084 /* See uma.h */
2085 void
2086 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2087 {
2088
2089         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2090 }
2091
2092 /* See uma.h */
2093 void *
2094 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2095 {
2096         void *item;
2097         uma_cache_t cache;
2098         uma_bucket_t bucket;
2099         int lockfail;
2100         int cpu;
2101
2102         /* This is the fast path allocation */
2103 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2104         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2105 #endif
2106         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2107             zone->uz_name, flags);
2108
2109         if (flags & M_WAITOK) {
2110                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2111                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2112         }
2113 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2114         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2115                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2116                 if (item != NULL) {
2117                         /*
2118                          * Avoid conflict with the use-after-free
2119                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2120                          */
2121                         if (zone->uz_init != NULL &&
2122                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2123                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2124                                 return (NULL);
2125                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2126                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2127                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2128                             flags) != 0) {
2129                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2130                                 return (NULL);
2131                         }
2132                         return (item);
2133                 }
2134                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2135         }
2136 #endif
2137         /*
2138          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2139          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2140          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2141          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2142          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2143          * preemption and migration.  We release the critical section in
2144          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2145          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2146          * must detect and handle migration if it has occurred.
2147          */
2148         critical_enter();
2149         cpu = curcpu;
2150         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2151
2152 zalloc_start:
2153         bucket = cache->uc_allocbucket;
2154         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2155                 bucket->ub_cnt--;
2156                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2157 #ifdef INVARIANTS
2158                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2159 #endif
2160                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2161                 cache->uc_allocs++;
2162                 critical_exit();
2163                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2164                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2165                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2166                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2167                         return (NULL);
2168                 }
2169 #ifdef INVARIANTS
2170                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2171 #endif
2172                 if (flags & M_ZERO)
2173                         uma_zero_item(item, zone);
2174                 return (item);
2175         }
2176
2177         /*
2178          * We have run out of items in our alloc bucket.
2179          * See if we can switch with our free bucket.
2180          */
2181         bucket = cache->uc_freebucket;
2182         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2183 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2184                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2185 #endif
2186                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2187                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2188                 goto zalloc_start;
2189         }
2190
2191         /*
2192          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2193          */
2194         bucket = cache->uc_allocbucket;
2195         cache->uc_allocbucket = NULL;
2196         critical_exit();
2197         if (bucket != NULL)
2198                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2199
2200         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2201         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2202                 goto zalloc_item;
2203
2204         /*
2205          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2206          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2207          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2208          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2209          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2210          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2211          * the critical section.
2212          */
2213         lockfail = 0;
2214         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2215                 /* Record contention to size the buckets. */
2216                 ZONE_LOCK(zone);
2217                 lockfail = 1;
2218         }
2219         critical_enter();
2220         cpu = curcpu;
2221         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2222
2223         /*
2224          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2225          */
2226         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2227         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2228         cache->uc_allocs = 0;
2229         cache->uc_frees = 0;
2230
2231         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2232         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2233                 ZONE_UNLOCK(zone);
2234                 goto zalloc_start;
2235         }
2236
2237         /*
2238          * Check the zone's cache of buckets.
2239          */
2240         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2241                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2242                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2243
2244                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2245                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2246                 ZONE_UNLOCK(zone);
2247                 goto zalloc_start;
2248         }
2249         /* We are no longer associated with this CPU. */
2250         critical_exit();
2251
2252         /*
2253          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2254          * handle the working set.
2255          */
2256         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2257                 zone->uz_count++;
2258         ZONE_UNLOCK(zone);
2259
2260         /*
2261          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2262          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2263          * will use the just filled bucket.
2264          */
2265         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2266         if (bucket != NULL) {
2267                 ZONE_LOCK(zone);
2268                 critical_enter();
2269                 cpu = curcpu;
2270                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2271                 /*
2272                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2273                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2274                  * the memory directly.
2275                  */
2276                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2277                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2278                 else
2279                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2280                 ZONE_UNLOCK(zone);
2281                 goto zalloc_start;
2282         }
2283
2284         /*
2285          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2286          */
2287 #ifdef UMA_DEBUG
2288         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2289 #endif
2290
2291 zalloc_item:
2292         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2293
2294         return (item);
2295 }
2296
2297 static uma_slab_t
2298 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2299 {
2300         uma_slab_t slab;
2301         int reserve;
2302
2303         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2304         slab = NULL;
2305         reserve = 0;
2306         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2307                 reserve = keg->uk_reserve;
2308
2309         for (;;) {
2310                 /*
2311                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2312                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2313                  * fragmentation.
2314                  */
2315                 if (keg->uk_free > reserve) {
2316                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2317                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2318                         } else {
2319                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2320                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2321                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2322                                     us_link);
2323                         }
2324                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2325                         return (slab);
2326                 }
2327
2328                 /*
2329                  * M_NOVM means don't ask at all!
2330                  */
2331                 if (flags & M_NOVM)
2332                         break;
2333
2334                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2335                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2336                         /*
2337                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2338                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2339                          */
2340                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2341                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2342                                 zone_log_warning(zone);
2343                         }
2344                         if (flags & M_NOWAIT)
2345                                 break;
2346                         zone->uz_sleeps++;
2347                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2348                         continue;
2349                 }
2350                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2351                 /*
2352                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2353                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2354                  * at least one item.
2355                  */
2356                 if (slab) {
2357                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2358                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2359                         return (slab);
2360                 }
2361                 /*
2362                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2363                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2364                  * fail.
2365                  */
2366                 flags |= M_NOVM;
2367         }
2368         return (slab);
2369 }
2370
2371 static uma_slab_t
2372 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2373 {
2374         uma_slab_t slab;
2375
2376         if (keg == NULL) {
2377                 keg = zone_first_keg(zone);
2378                 KEG_LOCK(keg);
2379         }
2380
2381         for (;;) {
2382                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2383                 if (slab)
2384                         return (slab);
2385                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2386                         break;
2387         }
2388         KEG_UNLOCK(keg);
2389         return (NULL);
2390 }
2391
2392 /*
2393  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2394  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2395  *
2396  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2397  */
2398 static uma_slab_t
2399 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2400 {
2401         uma_klink_t klink;
2402         uma_slab_t slab;
2403         uma_keg_t keg;
2404         int flags;
2405         int empty;
2406         int full;
2407
2408         /*
2409          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2410          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2411          * without blocking.
2412          */
2413         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2414         /*
2415          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2416          * the search.
2417          */
2418         if (last != NULL) {
2419                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2420                 if (slab)
2421                         return (slab);
2422                 KEG_UNLOCK(last);
2423         }
2424         /*
2425          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2426          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2427          * required but we've done it for so long now.
2428          */
2429         for (;;) {
2430                 empty = 0;
2431                 full = 0;
2432                 /*
2433                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2434                  * correct lock while calling into the keg layer.
2435                  */
2436                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2437                         keg = klink->kl_keg;
2438                         KEG_LOCK(keg);
2439                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2440                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2441                                 if (slab)
2442                                         return (slab);
2443                         }
2444                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2445                                 full++;
2446                         else
2447                                 empty++;
2448                         KEG_UNLOCK(keg);
2449                 }
2450                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2451                         break;
2452                 flags = rflags;
2453                 /*
2454                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2455                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2456                  */
2457                 if (full && !empty) {
2458                         ZONE_LOCK(zone);
2459                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2460                         zone->uz_sleeps++;
2461                         zone_log_warning(zone);
2462                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2463                             "zonelimit", hz/100);
2464                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2465                         ZONE_UNLOCK(zone);
2466                         continue;
2467                 }
2468         }
2469         return (NULL);
2470 }
2471
2472 static void *
2473 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2474 {
2475         void *item;
2476         uint8_t freei;
2477
2478         MPASS(keg == slab->us_keg);
2479         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2480
2481         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2482         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2483         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2484         slab->us_freecount--;
2485         keg->uk_free--;
2486
2487         /* Move this slab to the full list */
2488         if (slab->us_freecount == 0) {
2489                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2490                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2491         }
2492
2493         return (item);
2494 }
2495
2496 static int
2497 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2498 {
2499         uma_slab_t slab;
2500         uma_keg_t keg;
2501         int i;
2502
2503         slab = NULL;
2504         keg = NULL;
2505         /* Try to keep the buckets totally full */
2506         for (i = 0; i < max; ) {
2507                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2508                         break;
2509                 keg = slab->us_keg;
2510                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2511                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2512                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2513                                 break;
2514                 }
2515                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2516                 flags &= ~M_WAITOK;
2517                 flags |= M_NOWAIT;
2518         }
2519         if (slab != NULL)
2520                 KEG_UNLOCK(keg);
2521
2522         return i;
2523 }
2524
2525 static uma_bucket_t
2526 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2527 {
2528         uma_bucket_t bucket;
2529         int max;
2530
2531         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2532         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2533         if (bucket == NULL)
2534                 return (NULL);
2535
2536         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2537         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2538             max, flags);
2539
2540         /*
2541          * Initialize the memory if necessary.
2542          */
2543         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2544                 int i;
2545
2546                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2547                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2548                             flags) != 0)
2549                                 break;
2550                 /*
2551                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2552                  * rest back onto the freelist.
2553                  */
2554                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2555                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2556                             bucket->ub_cnt - i);
2557 #ifdef INVARIANTS
2558                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2559                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2560 #endif
2561                         bucket->ub_cnt = i;
2562                 }
2563         }
2564
2565         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2566                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2567                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2568                 return (NULL);
2569         }
2570
2571         return (bucket);
2572 }
2573
2574 /*
2575  * Allocates a single item from a zone.
2576  *
2577  * Arguments
2578  *      zone   The zone to alloc for.
2579  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2580  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2581  *
2582  * Returns
2583  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2584  *      An item if successful
2585  */
2586
2587 static void *
2588 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2589 {
2590         void *item;
2591
2592         item = NULL;
2593
2594 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2595         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2596 #endif
2597         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2598                 goto fail;
2599         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2600
2601         /*
2602          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2603          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2604          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2605          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2606          */
2607         if (zone->uz_init != NULL) {
2608                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2609                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2610                         goto fail;
2611                 }
2612         }
2613         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2614                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2615                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2616                         goto fail;
2617                 }
2618         }
2619 #ifdef INVARIANTS
2620         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2621 #endif
2622         if (flags & M_ZERO)
2623                 uma_zero_item(item, zone);
2624
2625         return (item);
2626
2627 fail:
2628         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2629         return (NULL);
2630 }
2631
2632 /* See uma.h */
2633 void
2634 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2635 {
2636         uma_cache_t cache;
2637         uma_bucket_t bucket;
2638         int lockfail;
2639         int cpu;
2640
2641 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2642         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2643 #endif
2644         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2645             zone->uz_name);
2646
2647         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2648         if (item == NULL)
2649                 return;
2650 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2651         if (is_memguard_addr(item)) {
2652                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2653                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2654                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2655                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2656                 memguard_free(item);
2657                 return;
2658         }
2659 #endif
2660 #ifdef INVARIANTS
2661         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2662                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2663         else
2664                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2665 #endif
2666         if (zone->uz_dtor != NULL)
2667                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2668
2669         /*
2670          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2671          * a little longer for the limits to be reset.
2672          */
2673         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2674                 goto zfree_item;
2675
2676         /*
2677          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2678          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2679          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2680          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2681          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2682          * preemption and migration.  We release the critical section in
2683          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2684          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2685          * detect and handle migration if it has occurred.
2686          */
2687 zfree_restart:
2688         critical_enter();
2689         cpu = curcpu;
2690         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2691
2692 zfree_start:
2693         /*
2694          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2695          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2696          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2697          */
2698         bucket = cache->uc_allocbucket;
2699         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2700                 bucket = cache->uc_freebucket;
2701         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2702                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2703                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2704                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2705                 bucket->ub_cnt++;
2706                 cache->uc_frees++;
2707                 critical_exit();
2708                 return;
2709         }
2710
2711         /*
2712          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2713          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2714          * section.  Since the critical section is released, we may be
2715          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2716          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2717          * the critical section.
2718          */
2719         critical_exit();
2720         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2721                 goto zfree_item;
2722
2723         lockfail = 0;
2724         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2725                 /* Record contention to size the buckets. */
2726                 ZONE_LOCK(zone);
2727                 lockfail = 1;
2728         }
2729         critical_enter();
2730         cpu = curcpu;
2731         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2732
2733         /*
2734          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2735          */
2736         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2737         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2738         cache->uc_allocs = 0;
2739         cache->uc_frees = 0;
2740
2741         bucket = cache->uc_freebucket;
2742         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2743                 ZONE_UNLOCK(zone);
2744                 goto zfree_start;
2745         }
2746         cache->uc_freebucket = NULL;
2747
2748         /* Can we throw this on the zone full list? */
2749         if (bucket != NULL) {
2750 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2751                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2752 #endif
2753                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2754                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2755                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2756                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2757         }
2758
2759         /* We are no longer associated with this CPU. */
2760         critical_exit();
2761
2762         /*
2763          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2764          * handle the working set.
2765          */
2766         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2767                 zone->uz_count++;
2768         ZONE_UNLOCK(zone);
2769
2770 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2771         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2772 #endif
2773         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2774         if (bucket) {
2775                 critical_enter();
2776                 cpu = curcpu;
2777                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2778                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2779                         cache->uc_freebucket = bucket;
2780                         goto zfree_start;
2781                 }
2782                 /*
2783                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2784                  * critical section to free the bucket.
2785                  */
2786                 critical_exit();
2787                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2788                 goto zfree_restart;
2789         }
2790
2791         /*
2792          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2793          */
2794 zfree_item:
2795         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2796
2797         return;
2798 }
2799
2800 static void
2801 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2802 {
2803         uint8_t freei;
2804
2805         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2806         MPASS(keg == slab->us_keg);
2807
2808         /* Do we need to remove from any lists? */
2809         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2810                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2811                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2812         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2813                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2814                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2815         }
2816
2817         /* Slab management. */
2818         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2819         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2820         slab->us_freecount++;
2821
2822         /* Keg statistics. */
2823         keg->uk_free++;
2824 }
2825
2826 static void
2827 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2828 {
2829         void *item;
2830         uma_slab_t slab;
2831         uma_keg_t keg;
2832         uint8_t *mem;
2833         int clearfull;
2834         int i;
2835
2836         clearfull = 0;
2837         keg = zone_first_keg(zone);
2838         KEG_LOCK(keg);
2839         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2840                 item = bucket[i];
2841                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2842                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2843                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2844                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2845                         } else {
2846                                 mem += keg->uk_pgoff;
2847                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2848                         }
2849                 } else {
2850                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2851                         if (slab->us_keg != keg) {
2852                                 KEG_UNLOCK(keg);
2853                                 keg = slab->us_keg;
2854                                 KEG_LOCK(keg);
2855                         }
2856                 }
2857                 slab_free_item(keg, slab, item);
2858                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2859                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2860                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2861                                 clearfull = 1;
2862                         }
2863
2864                         /* 
2865                          * We can handle one more allocation. Since we're
2866                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2867                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2868                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2869                          * threads etc).
2870                          */
2871                         wakeup(keg);
2872                 }
2873         }
2874         KEG_UNLOCK(keg);
2875         if (clearfull) {
2876                 ZONE_LOCK(zone);
2877                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2878                 wakeup(zone);
2879                 ZONE_UNLOCK(zone);
2880         }
2881
2882 }
2883
2884 /*
2885  * Frees a single item to any zone.
2886  *
2887  * Arguments:
2888  *      zone   The zone to free to
2889  *      item   The item we're freeing
2890  *      udata  User supplied data for the dtor
2891  *      skip   Skip dtors and finis
2892  */
2893 static void
2894 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2895 {
2896
2897 #ifdef INVARIANTS
2898         if (skip == SKIP_NONE) {
2899                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2900                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2901                 else
2902                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2903         }
2904 #endif
2905         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2906                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2907
2908         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2909                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2910
2911         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2912         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2913 }
2914
2915 /* See uma.h */
2916 int
2917 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2918 {
2919         uma_keg_t keg;
2920
2921         keg = zone_first_keg(zone);
2922         if (keg == NULL)
2923                 return (0);
2924         KEG_LOCK(keg);
2925         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2926         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2927                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2928         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2929         KEG_UNLOCK(keg);
2930
2931         return (nitems);
2932 }
2933
2934 /* See uma.h */
2935 int
2936 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2937 {
2938         int nitems;
2939         uma_keg_t keg;
2940
2941         keg = zone_first_keg(zone);
2942         if (keg == NULL)
2943                 return (0);
2944         KEG_LOCK(keg);
2945         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2946         KEG_UNLOCK(keg);
2947
2948         return (nitems);
2949 }
2950
2951 /* See uma.h */
2952 void
2953 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2954 {
2955
2956         ZONE_LOCK(zone);
2957         zone->uz_warning = warning;
2958         ZONE_UNLOCK(zone);
2959 }
2960
2961 /* See uma.h */
2962 int
2963 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2964 {
2965         int64_t nitems;
2966         u_int i;
2967
2968         ZONE_LOCK(zone);
2969         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2970         CPU_FOREACH(i) {
2971                 /*
2972                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2973                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2974                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2975                  */
2976                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2977                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2978         }
2979         ZONE_UNLOCK(zone);
2980
2981         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2982 }
2983
2984 /* See uma.h */
2985 void
2986 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2987 {
2988         uma_keg_t keg;
2989
2990         keg = zone_first_keg(zone);
2991         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2992         KEG_LOCK(keg);
2993         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2994             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2995         keg->uk_init = uminit;
2996         KEG_UNLOCK(keg);
2997 }
2998
2999 /* See uma.h */
3000 void
3001 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3002 {
3003         uma_keg_t keg;
3004
3005         keg = zone_first_keg(zone);
3006         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3007         KEG_LOCK(keg);
3008         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3009             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3010         keg->uk_fini = fini;
3011         KEG_UNLOCK(keg);
3012 }
3013
3014 /* See uma.h */
3015 void
3016 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3017 {
3018
3019         ZONE_LOCK(zone);
3020         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3021             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3022         zone->uz_init = zinit;
3023         ZONE_UNLOCK(zone);
3024 }
3025
3026 /* See uma.h */
3027 void
3028 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3029 {
3030
3031         ZONE_LOCK(zone);
3032         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3033             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3034         zone->uz_fini = zfini;
3035         ZONE_UNLOCK(zone);
3036 }
3037
3038 /* See uma.h */
3039 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3040 void
3041 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3042 {
3043         uma_keg_t keg;
3044
3045         keg = zone_first_keg(zone);
3046         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3047         KEG_LOCK(keg);
3048         keg->uk_freef = freef;
3049         KEG_UNLOCK(keg);
3050 }
3051
3052 /* See uma.h */
3053 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3054 void
3055 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3056 {
3057         uma_keg_t keg;
3058
3059         keg = zone_first_keg(zone);
3060         KEG_LOCK(keg);
3061         keg->uk_allocf = allocf;
3062         KEG_UNLOCK(keg);
3063 }
3064
3065 /* See uma.h */
3066 void
3067 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3068 {
3069         uma_keg_t keg;
3070
3071         keg = zone_first_keg(zone);
3072         if (keg == NULL)
3073                 return;
3074         KEG_LOCK(keg);
3075         keg->uk_reserve = items;
3076         KEG_UNLOCK(keg);
3077
3078         return;
3079 }
3080
3081 /* See uma.h */
3082 int
3083 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3084 {
3085         uma_keg_t keg;
3086         vm_offset_t kva;
3087         int pages;
3088
3089         keg = zone_first_keg(zone);
3090         if (keg == NULL)
3091                 return (0);
3092         pages = count / keg->uk_ipers;
3093
3094         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3095                 pages++;
3096
3097 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3098         if (keg->uk_ppera > 1) {
3099 #else
3100         if (1) {
3101 #endif
3102                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
3103                 if (kva == 0)
3104                         return (0);
3105         } else
3106                 kva = 0;
3107         KEG_LOCK(keg);
3108         keg->uk_kva = kva;
3109         keg->uk_offset = 0;
3110         keg->uk_maxpages = pages;
3111 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3112         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3113 #else
3114         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3115 #endif
3116         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3117         KEG_UNLOCK(keg);
3118
3119         return (1);
3120 }
3121
3122 /* See uma.h */
3123 void
3124 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3125 {
3126         int slabs;
3127         uma_slab_t slab;
3128         uma_keg_t keg;
3129
3130         keg = zone_first_keg(zone);
3131         if (keg == NULL)
3132                 return;
3133         KEG_LOCK(keg);
3134         slabs = items / keg->uk_ipers;
3135         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3136                 slabs++;
3137         while (slabs > 0) {
3138                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3139                 if (slab == NULL)
3140                         break;
3141                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3142                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3143                 slabs--;
3144         }
3145         KEG_UNLOCK(keg);
3146 }
3147
3148 /* See uma.h */
3149 uint32_t *
3150 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3151 {
3152         uma_slabrefcnt_t slabref;
3153         uma_slab_t slab;
3154         uma_keg_t keg;
3155         uint32_t *refcnt;
3156         int idx;
3157
3158         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3159         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3160         keg = slab->us_keg;
3161         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3162             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3163         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3164         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3165         return refcnt;
3166 }
3167
3168 /* See uma.h */
3169 void
3170 uma_reclaim(void)
3171 {
3172 #ifdef UMA_DEBUG
3173         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3174 #endif
3175         bucket_enable();
3176         zone_foreach(zone_drain);
3177         if (vm_page_count_min()) {
3178                 cache_drain_safe(NULL);
3179                 zone_foreach(zone_drain);
3180         }
3181         /*
3182          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3183          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3184          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3185          */
3186         zone_drain(slabzone);
3187         zone_drain(slabrefzone);
3188         bucket_zone_drain();
3189 }
3190
3191 /* See uma.h */
3192 int
3193 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3194 {
3195         int full;
3196
3197         ZONE_LOCK(zone);
3198         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3199         ZONE_UNLOCK(zone);
3200         return (full);  
3201 }
3202
3203 int
3204 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3205 {
3206         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3207 }
3208
3209 void *
3210 uma_large_malloc(int size, int wait)
3211 {
3212         void *mem;
3213         uma_slab_t slab;
3214         uint8_t flags;
3215
3216         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3217         if (slab == NULL)
3218                 return (NULL);
3219         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3220         if (mem) {
3221                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3222                 slab->us_data = mem;
3223                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3224                 slab->us_size = size;
3225         } else {
3226                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3227         }
3228
3229         return (mem);
3230 }
3231
3232 void
3233 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3234 {
3235
3236         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3237         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3238 }
3239
3240 static void
3241 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3242 {
3243
3244         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3245                 for (int i = 0; i < mp_ncpus; i++)
3246                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3247         } else
3248                 bzero(item, zone->uz_size);
3249 }
3250
3251 void
3252 uma_print_stats(void)
3253 {
3254         zone_foreach(uma_print_zone);
3255 }
3256
3257 static void
3258 slab_print(uma_slab_t slab)
3259 {
3260         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3261                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3262 }
3263
3264 static void
3265 cache_print(uma_cache_t cache)
3266 {
3267         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3268                 cache->uc_allocbucket,
3269                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3270                 cache->uc_freebucket,
3271                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3272 }
3273
3274 static void
3275 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3276 {
3277         uma_slab_t slab;
3278
3279         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3280             "out %d free %d limit %d\n",
3281             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3282             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3283             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3284             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3285         printf("Part slabs:\n");
3286         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3287                 slab_print(slab);
3288         printf("Free slabs:\n");
3289         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3290                 slab_print(slab);
3291         printf("Full slabs:\n");
3292         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3293                 slab_print(slab);
3294 }
3295
3296 void
3297 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3298 {
3299         uma_cache_t cache;
3300         uma_klink_t kl;
3301         int i;
3302
3303         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3304             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3305         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3306                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3307         CPU_FOREACH(i) {
3308                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3309                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3310                 cache_print(cache);
3311         }
3312 }
3313
3314 #ifdef DDB
3315 /*
3316  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3317  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3318  *
3319  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3320  * per-CPU cache statistic.
3321  *
3322  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3323  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3324  * directly so that we don't have to.
3325  */
3326 static void
3327 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3328     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3329 {
3330         uma_cache_t cache;
3331         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3332         int cachefree, cpu;
3333
3334         allocs = frees = sleeps = 0;
3335         cachefree = 0;
3336         CPU_FOREACH(cpu) {
3337                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3338                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3339                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3340                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3341                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3342                 allocs += cache->uc_allocs;
3343                 frees += cache->uc_frees;
3344         }
3345         allocs += z->uz_allocs;
3346         frees += z->uz_frees;
3347         sleeps += z->uz_sleeps;
3348         if (cachefreep != NULL)
3349                 *cachefreep = cachefree;
3350         if (allocsp != NULL)
3351                 *allocsp = allocs;
3352         if (freesp != NULL)
3353                 *freesp = frees;
3354         if (sleepsp != NULL)
3355                 *sleepsp = sleeps;
3356 }
3357 #endif /* DDB */
3358
3359 static int
3360 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3361 {
3362         uma_keg_t kz;
3363         uma_zone_t z;
3364         int count;
3365
3366         count = 0;
3367         mtx_lock(&uma_mtx);
3368         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3369                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3370                         count++;
3371         }
3372         mtx_unlock(&uma_mtx);
3373         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3374 }
3375
3376 static int
3377 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3378 {
3379         struct uma_stream_header ush;
3380         struct uma_type_header uth;
3381         struct uma_percpu_stat ups;
3382         uma_bucket_t bucket;
3383         struct sbuf sbuf;
3384         uma_cache_t cache;
3385         uma_klink_t kl;
3386         uma_keg_t kz;
3387         uma_zone_t z;
3388         uma_keg_t k;
3389         int count, error, i;
3390
3391         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3392         if (error != 0)
3393                 return (error);
3394         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3395
3396         count = 0;
3397         mtx_lock(&uma_mtx);
3398         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3399                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3400                         count++;
3401         }
3402
3403         /*
3404          * Insert stream header.
3405          */
3406         bzero(&ush, sizeof(ush));
3407         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3408         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3409         ush.ush_count = count;
3410         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3411
3412         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3413                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3414                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3415                         ZONE_LOCK(z);
3416                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3417                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3418                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3419                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3420                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3421                                 k = kl->kl_keg;
3422                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3423                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3424                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3425                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3426                                     * k->uk_ipers;
3427                         }
3428
3429                         /*
3430                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3431                          * on the keg's zone list.
3432                          */
3433                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3434                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3435                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3436
3437                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3438                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3439                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3440                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3441                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3442                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3443                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3444                         /*
3445                          * While it is not normally safe to access the cache
3446                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3447                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3448                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3449                          * accept the possible race associated with bucket
3450                          * exchange during monitoring.
3451                          */
3452                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3453                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3454                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3455                                         goto skip;
3456                                 if (CPU_ABSENT(i))
3457                                         goto skip;
3458                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3459                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3460                                         ups.ups_cache_free +=
3461                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3462                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3463                                         ups.ups_cache_free +=
3464                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3465                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3466                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3467 skip:
3468                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3469                         }
3470                         ZONE_UNLOCK(z);
3471                 }
3472         }
3473         mtx_unlock(&uma_mtx);
3474         error = sbuf_finish(&sbuf);
3475         sbuf_delete(&sbuf);
3476         return (error);
3477 }
3478
3479 int
3480 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3481 {
3482         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3483         int error, max, old;
3484
3485         old = max = uma_zone_get_max(zone);
3486         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3487         if (error || !req->newptr)
3488                 return (error);
3489
3490         if (max < old)
3491                 return (EINVAL);
3492
3493         uma_zone_set_max(zone, max);
3494
3495         return (0);
3496 }
3497
3498 int
3499 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3500 {
3501         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3502         int cur;
3503
3504         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3505         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3506 }
3507
3508 #ifdef DDB
3509 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3510 {
3511         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3512         uma_bucket_t bucket;
3513         uma_keg_t kz;
3514         uma_zone_t z;
3515         int cachefree;
3516
3517         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3518             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3519         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3520                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3521                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3522                                 allocs = z->uz_allocs;
3523                                 frees = z->uz_frees;
3524                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3525                                 cachefree = 0;
3526                         } else
3527                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3528                                     &frees, &sleeps);
3529                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3530                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3531                                 cachefree += kz->uk_free;
3532                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3533                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3534                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3535                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3536                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3537                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3538                         if (db_pager_quit)
3539                                 return;
3540                 }
3541         }
3542 }
3543
3544 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3545 {
3546         uint64_t allocs, frees;
3547         uma_bucket_t bucket;
3548         uma_zone_t z;
3549         int cachefree;
3550
3551         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3552             "Requests", "Bucket");
3553         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3554                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3555                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3556                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3557                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3558                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3559                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3560                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3561                 if (db_pager_quit)
3562                         return;
3563         }
3564 }
3565 #endif