]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Fix the UMA reclaim worker after r326347.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
5  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
6  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
7  * All rights reserved.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
14  *    disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
20  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
21  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
22  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
23  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
24  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
25  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
26  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
28  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29  */
30
31 /*
32  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
33  *
34  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
35  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
36  * efficient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
37  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
38  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
39  * pools of reserved memory unused.
40  *
41  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
42  * are well known.
43  *
44  */
45
46 /*
47  * TODO:
48  *      - Improve memory usage for large allocations
49  *      - Investigate cache size adjustments
50  */
51
52 #include <sys/cdefs.h>
53 __FBSDID("$FreeBSD$");
54
55 #include "opt_ddb.h"
56 #include "opt_param.h"
57 #include "opt_vm.h"
58
59 #include <sys/param.h>
60 #include <sys/systm.h>
61 #include <sys/bitset.h>
62 #include <sys/eventhandler.h>
63 #include <sys/kernel.h>
64 #include <sys/types.h>
65 #include <sys/queue.h>
66 #include <sys/malloc.h>
67 #include <sys/ktr.h>
68 #include <sys/lock.h>
69 #include <sys/sysctl.h>
70 #include <sys/mutex.h>
71 #include <sys/proc.h>
72 #include <sys/random.h>
73 #include <sys/rwlock.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/sched.h>
76 #include <sys/smp.h>
77 #include <sys/taskqueue.h>
78 #include <sys/vmmeter.h>
79
80 #include <vm/vm.h>
81 #include <vm/vm_object.h>
82 #include <vm/vm_page.h>
83 #include <vm/vm_pageout.h>
84 #include <vm/vm_param.h>
85 #include <vm/vm_map.h>
86 #include <vm/vm_kern.h>
87 #include <vm/vm_extern.h>
88 #include <vm/uma.h>
89 #include <vm/uma_int.h>
90 #include <vm/uma_dbg.h>
91
92 #include <ddb/ddb.h>
93
94 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
95 #include <vm/memguard.h>
96 #endif
97
98 /*
99  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
100  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
101  * bss section to bootstrap us.
102  */
103 static struct uma_keg masterkeg;
104 static struct uma_zone masterzone_k;
105 static struct uma_zone masterzone_z;
106 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
107 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
108
109 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
110 static uma_zone_t slabzone;
111
112 /*
113  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
114  * prior to malloc coming up.
115  */
116 static uma_zone_t hashzone;
117
118 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
119 int uma_align_cache = 64 - 1;
120
121 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
122
123 /*
124  * Are we allowed to allocate buckets?
125  */
126 static int bucketdisable = 1;
127
128 /* Linked list of all kegs in the system */
129 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
130
131 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
132 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
133     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
134
135 /* This RW lock protects the keg list */
136 static struct rwlock_padalign __exclusive_cache_line uma_rwlock;
137
138 /*
139  * Pointer and counter to pool of pages, that is preallocated at
140  * startup to bootstrap UMA.  Early zones continue to use the pool
141  * until it is depleted, so allocations may happen after boot, thus
142  * we need a mutex to protect it.
143  */
144 static char *bootmem;
145 static int boot_pages;
146 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
147
148 static struct sx uma_drain_lock;
149
150 /* kmem soft limit. */
151 static unsigned long uma_kmem_limit;
152 static volatile unsigned long uma_kmem_total;
153
154 /* Is the VM done starting up? */
155 static int booted = 0;
156 #define UMA_STARTUP     1
157 #define UMA_STARTUP2    2
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(256)
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, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
220         { NULL, NULL, 0}
221 };
222
223 /*
224  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
225  */
226 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
227
228 /* Prototypes.. */
229
230 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
231 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
232 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
233 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
234 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
235 static void cache_drain(uma_zone_t);
236 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
237 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
238 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
239 static void keg_dtor(void *, int, void *);
240 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
241 static void zone_dtor(void *, int, void *);
242 static int zero_init(void *, int, int);
243 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
244 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
245 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
246 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
247 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
248 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
249 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
250 static void uma_timeout(void *);
251 static void uma_startup3(void);
252 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
253 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
254 static void bucket_enable(void);
255 static void bucket_init(void);
256 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
257 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
258 static void bucket_zone_drain(void);
259 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
260 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
261 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
262 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
263 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
264 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
265     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
266 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
267 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
268 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
269
270 void uma_print_zone(uma_zone_t);
271 void uma_print_stats(void);
272 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
273 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
274
275 #ifdef INVARIANTS
276 static void uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
277 static void uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
278 #endif
279
280 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
281
282 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
283     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
284
285 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
286     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
287
288 static int zone_warnings = 1;
289 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
290     "Warn when UMA zones becomes full");
291
292 /* Adjust bytes under management by UMA. */
293 static inline void
294 uma_total_dec(unsigned long size)
295 {
296
297         atomic_subtract_long(&uma_kmem_total, size);
298 }
299
300 static inline void
301 uma_total_inc(unsigned long size)
302 {
303
304         if (atomic_fetchadd_long(&uma_kmem_total, size) > uma_kmem_limit)
305                 uma_reclaim_wakeup();
306 }
307
308 /*
309  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
310  */
311 static void
312 bucket_enable(void)
313 {
314         bucketdisable = vm_page_count_min();
315 }
316
317 /*
318  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
319  *
320  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
321  * of the header and an array of pointers.
322  */
323 static void
324 bucket_init(void)
325 {
326         struct uma_bucket_zone *ubz;
327         int size;
328
329         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
330                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
331                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
332                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
333                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
334                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
335         }
336 }
337
338 /*
339  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
340  * to allocate the bucket.
341  */
342 static struct uma_bucket_zone *
343 bucket_zone_lookup(int entries)
344 {
345         struct uma_bucket_zone *ubz;
346
347         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
348                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
349                         return (ubz);
350         ubz--;
351         return (ubz);
352 }
353
354 static int
355 bucket_select(int size)
356 {
357         struct uma_bucket_zone *ubz;
358
359         ubz = &bucket_zones[0];
360         if (size > ubz->ubz_maxsize)
361                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
362
363         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
364                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
365                         break;
366         ubz--;
367         return (ubz->ubz_entries);
368 }
369
370 static uma_bucket_t
371 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
372 {
373         struct uma_bucket_zone *ubz;
374         uma_bucket_t bucket;
375
376         /*
377          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
378          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
379          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
380          * low memory situations.
381          */
382         if (bucketdisable)
383                 return (NULL);
384         /*
385          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
386          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
387          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
388          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
389          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
390          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
391          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
392          * free path.
393          */
394         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
395                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
396         else {
397                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
398                         return (NULL);
399                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
400         }
401         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
402                 flags |= M_NOVM;
403         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
404         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
405                 ubz++;
406         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
407         if (bucket) {
408 #ifdef INVARIANTS
409                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
410 #endif
411                 bucket->ub_cnt = 0;
412                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
413         }
414
415         return (bucket);
416 }
417
418 static void
419 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
420 {
421         struct uma_bucket_zone *ubz;
422
423         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
424             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
425         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
426                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
427         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
428         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
429 }
430
431 static void
432 bucket_zone_drain(void)
433 {
434         struct uma_bucket_zone *ubz;
435
436         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
437                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
438 }
439
440 static void
441 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
442 {
443         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
444
445         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
446                 return;
447
448         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
449                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
450 }
451
452 static inline void
453 zone_maxaction(uma_zone_t zone)
454 {
455
456         if (zone->uz_maxaction.ta_func != NULL)
457                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &zone->uz_maxaction);
458 }
459
460 static void
461 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
462 {
463         uma_klink_t klink;
464
465         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
466                 kegfn(klink->kl_keg);
467 }
468
469 /*
470  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
471  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
472  *
473  * Arguments:
474  *      arg   Unused
475  *
476  * Returns:
477  *      Nothing
478  */
479 static void
480 uma_timeout(void *unused)
481 {
482         bucket_enable();
483         zone_foreach(zone_timeout);
484
485         /* Reschedule this event */
486         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
487 }
488
489 /*
490  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
491  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
492  *
493  *  Returns nothing.
494  */
495 static void
496 keg_timeout(uma_keg_t keg)
497 {
498
499         KEG_LOCK(keg);
500         /*
501          * Expand the keg hash table.
502          *
503          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
504          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
505          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
506          */
507         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
508             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
509                 struct uma_hash newhash;
510                 struct uma_hash oldhash;
511                 int ret;
512
513                 /*
514                  * This is so involved because allocating and freeing
515                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
516                  * I have to do everything in stages and check for
517                  * races.
518                  */
519                 newhash = keg->uk_hash;
520                 KEG_UNLOCK(keg);
521                 ret = hash_alloc(&newhash);
522                 KEG_LOCK(keg);
523                 if (ret) {
524                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
525                                 oldhash = keg->uk_hash;
526                                 keg->uk_hash = newhash;
527                         } else
528                                 oldhash = newhash;
529
530                         KEG_UNLOCK(keg);
531                         hash_free(&oldhash);
532                         return;
533                 }
534         }
535         KEG_UNLOCK(keg);
536 }
537
538 static void
539 zone_timeout(uma_zone_t zone)
540 {
541
542         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
543 }
544
545 /*
546  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
547  * backing store.
548  *
549  * Arguments:
550  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
551  *
552  * Returns:
553  *      1 on success and 0 on failure.
554  */
555 static int
556 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
557 {
558         int oldsize;
559         int alloc;
560
561         oldsize = hash->uh_hashsize;
562
563         /* We're just going to go to a power of two greater */
564         if (oldsize)  {
565                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
566                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
567                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
568                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
569         } else {
570                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
571                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
572                     M_WAITOK);
573                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
574         }
575         if (hash->uh_slab_hash) {
576                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
577                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
578                 return (1);
579         }
580
581         return (0);
582 }
583
584 /*
585  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
586  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
587  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
588  *
589  * Arguments:
590  *      oldhash  The hash you want to expand
591  *      newhash  The hash structure for the new table
592  *
593  * Returns:
594  *      Nothing
595  *
596  * Discussion:
597  */
598 static int
599 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
600 {
601         uma_slab_t slab;
602         int hval;
603         int i;
604
605         if (!newhash->uh_slab_hash)
606                 return (0);
607
608         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
609                 return (0);
610
611         /*
612          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
613          * full rehash.
614          */
615
616         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
617                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
618                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
619                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
620                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
621                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
622                             slab, us_hlink);
623                 }
624
625         return (1);
626 }
627
628 /*
629  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
630  *
631  * Arguments:
632  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
633  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
634  *
635  * Returns:
636  *      Nothing
637  */
638 static void
639 hash_free(struct uma_hash *hash)
640 {
641         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
642                 return;
643         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
644                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
645         else
646                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
647 }
648
649 /*
650  * Frees all outstanding items in a bucket
651  *
652  * Arguments:
653  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
654  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
655  *
656  * Returns:
657  *      Nothing
658  */
659
660 static void
661 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
662 {
663         int i;
664
665         if (bucket == NULL)
666                 return;
667
668         if (zone->uz_fini)
669                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
670                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
671         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
672         bucket->ub_cnt = 0;
673 }
674
675 /*
676  * Drains the per cpu caches for a zone.
677  *
678  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
679  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
680  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
681  *
682  * Arguments:
683  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
684  *
685  * Returns:
686  *      Nothing
687  */
688 static void
689 cache_drain(uma_zone_t zone)
690 {
691         uma_cache_t cache;
692         int cpu;
693
694         /*
695          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
696          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
697          * of the caches at this point.
698          *
699          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
700          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
701          *
702          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
703          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
704          * there in some form?
705          */
706         CPU_FOREACH(cpu) {
707                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
708                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
709                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
710                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
711                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
712                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
713                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
714                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
715         }
716         ZONE_LOCK(zone);
717         bucket_cache_drain(zone);
718         ZONE_UNLOCK(zone);
719 }
720
721 static void
722 cache_shrink(uma_zone_t zone)
723 {
724
725         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
726                 return;
727
728         ZONE_LOCK(zone);
729         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
730         ZONE_UNLOCK(zone);
731 }
732
733 static void
734 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
735 {
736         uma_cache_t cache;
737         uma_bucket_t b1, b2;
738
739         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
740                 return;
741
742         b1 = b2 = NULL;
743         ZONE_LOCK(zone);
744         critical_enter();
745         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
746         if (cache->uc_allocbucket) {
747                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
748                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
749                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
750                 else
751                         b1 = cache->uc_allocbucket;
752                 cache->uc_allocbucket = NULL;
753         }
754         if (cache->uc_freebucket) {
755                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
756                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
757                             cache->uc_freebucket, ub_link);
758                 else
759                         b2 = cache->uc_freebucket;
760                 cache->uc_freebucket = NULL;
761         }
762         critical_exit();
763         ZONE_UNLOCK(zone);
764         if (b1)
765                 bucket_free(zone, b1, NULL);
766         if (b2)
767                 bucket_free(zone, b2, NULL);
768 }
769
770 /*
771  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
772  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
773  * one by one and enter a critical section on each of them in order
774  * to safely access their cache buckets.
775  * Zone lock must not be held on call this function.
776  */
777 static void
778 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
779 {
780         int cpu;
781
782         /*
783          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
784          */
785         if (zone)
786                 cache_shrink(zone);
787         else
788                 zone_foreach(cache_shrink);
789
790         CPU_FOREACH(cpu) {
791                 thread_lock(curthread);
792                 sched_bind(curthread, cpu);
793                 thread_unlock(curthread);
794
795                 if (zone)
796                         cache_drain_safe_cpu(zone);
797                 else
798                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
799         }
800         thread_lock(curthread);
801         sched_unbind(curthread);
802         thread_unlock(curthread);
803 }
804
805 /*
806  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
807  */
808 static void
809 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
810 {
811         uma_bucket_t bucket;
812
813         /*
814          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
815          * cpu (alloc/free).
816          */
817         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
818                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
819                 ZONE_UNLOCK(zone);
820                 bucket_drain(zone, bucket);
821                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
822                 ZONE_LOCK(zone);
823         }
824
825         /*
826          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
827          * is probably lower then price of global cache drain.
828          */
829         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
830                 zone->uz_count--;
831 }
832
833 static void
834 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
835 {
836         uint8_t *mem;
837         int i;
838         uint8_t flags;
839
840         CTR4(KTR_UMA, "keg_free_slab keg %s(%p) slab %p, returning %d bytes",
841             keg->uk_name, keg, slab, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
842
843         mem = slab->us_data;
844         flags = slab->us_flags;
845         i = start;
846         if (keg->uk_fini != NULL) {
847                 for (i--; i > -1; i--)
848                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
849                             keg->uk_size);
850         }
851         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
852                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
853         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
854         uma_total_dec(PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
855 }
856
857 /*
858  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
859  * the pageout daemon.
860  *
861  * Returns nothing.
862  */
863 static void
864 keg_drain(uma_keg_t keg)
865 {
866         struct slabhead freeslabs = { 0 };
867         uma_slab_t slab, tmp;
868
869         /*
870          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
871          * time
872          */
873         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
874                 return;
875
876         CTR3(KTR_UMA, "keg_drain %s(%p) free items: %u",
877             keg->uk_name, keg, keg->uk_free);
878         KEG_LOCK(keg);
879         if (keg->uk_free == 0)
880                 goto finished;
881
882         LIST_FOREACH_SAFE(slab, &keg->uk_free_slab, us_link, tmp) {
883                 /* We have nowhere to free these to. */
884                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT)
885                         continue;
886
887                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
888                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
889                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
890
891                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
892                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
893
894                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
895         }
896 finished:
897         KEG_UNLOCK(keg);
898
899         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
900                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
901                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
902         }
903 }
904
905 static void
906 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
907 {
908
909         /*
910          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
911          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
912          * is the only call that knows the structure will still be available
913          * when it wakes up.
914          */
915         ZONE_LOCK(zone);
916         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
917                 if (waitok == M_NOWAIT)
918                         goto out;
919                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
920         }
921         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
922         bucket_cache_drain(zone);
923         ZONE_UNLOCK(zone);
924         /*
925          * The DRAINING flag protects us from being freed while
926          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
927          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
928          */
929         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
930         ZONE_LOCK(zone);
931         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
932         wakeup(zone);
933 out:
934         ZONE_UNLOCK(zone);
935 }
936
937 void
938 zone_drain(uma_zone_t zone)
939 {
940
941         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
942 }
943
944 /*
945  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
946  *
947  * Arguments:
948  *      wait  Shall we wait?
949  *
950  * Returns:
951  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
952  *      caller specified M_NOWAIT.
953  */
954 static uma_slab_t
955 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
956 {
957         uma_alloc allocf;
958         uma_slab_t slab;
959         unsigned long size;
960         uint8_t *mem;
961         uint8_t flags;
962         int i;
963
964         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
965         slab = NULL;
966         mem = NULL;
967
968         allocf = keg->uk_allocf;
969         KEG_UNLOCK(keg);
970         size = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
971
972         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
973                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
974                 if (slab == NULL)
975                         goto out;
976         }
977
978         /*
979          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
980          * first time they are added to a zone.
981          *
982          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
983          */
984
985         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
986                 wait |= M_ZERO;
987         else
988                 wait &= ~M_ZERO;
989
990         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
991                 wait |= M_NODUMP;
992
993         /* zone is passed for legacy reasons. */
994         mem = allocf(zone, size, &flags, wait);
995         if (mem == NULL) {
996                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
997                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
998                 slab = NULL;
999                 goto out;
1000         }
1001         uma_total_inc(size);
1002
1003         /* Point the slab into the allocated memory */
1004         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
1005                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
1006
1007         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
1008                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
1009                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
1010
1011         slab->us_keg = keg;
1012         slab->us_data = mem;
1013         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
1014         slab->us_flags = flags;
1015         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1016 #ifdef INVARIANTS
1017         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1018 #endif
1019
1020         if (keg->uk_init != NULL) {
1021                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1022                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1023                             keg->uk_size, wait) != 0)
1024                                 break;
1025                 if (i != keg->uk_ipers) {
1026                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1027                         slab = NULL;
1028                         goto out;
1029                 }
1030         }
1031 out:
1032         KEG_LOCK(keg);
1033
1034         CTR3(KTR_UMA, "keg_alloc_slab: allocated slab %p for %s(%p)",
1035             slab, keg->uk_name, keg);
1036
1037         if (slab != NULL) {
1038                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1039                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1040
1041                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1042                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1043         }
1044
1045         return (slab);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1050  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1051  * the VM is ready.
1052  */
1053 static void *
1054 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1055 {
1056         uma_keg_t keg;
1057         void *mem;
1058         int pages;
1059
1060         keg = zone_first_keg(zone);
1061         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1062         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1063
1064         /*
1065          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1066          */
1067         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1068         if (pages <= boot_pages) {
1069                 mem = bootmem;
1070                 boot_pages -= pages;
1071                 bootmem += pages * PAGE_SIZE;
1072                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1073                 *pflag = UMA_SLAB_BOOT;
1074                 return (mem);
1075         }
1076         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1077         if (booted < UMA_STARTUP2)
1078                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1079         /*
1080          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1081          */
1082 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1083         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1084 #else
1085         keg->uk_allocf = page_alloc;
1086 #endif
1087         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Allocates a number of pages from the system
1092  *
1093  * Arguments:
1094  *      bytes  The number of bytes requested
1095  *      wait  Shall we wait?
1096  *
1097  * Returns:
1098  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1099  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1100  */
1101 static void *
1102 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1103 {
1104         void *p;        /* Returned page */
1105
1106         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1107         p = (void *) kmem_malloc(kernel_arena, bytes, wait);
1108
1109         return (p);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Allocates a number of pages from within an object
1114  *
1115  * Arguments:
1116  *      bytes  The number of bytes requested
1117  *      wait   Shall we wait?
1118  *
1119  * Returns:
1120  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1121  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1122  */
1123 static void *
1124 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
1125 {
1126         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1127         u_long npages;
1128         vm_offset_t retkva, zkva;
1129         vm_page_t p, p_next;
1130         uma_keg_t keg;
1131
1132         TAILQ_INIT(&alloctail);
1133         keg = zone_first_keg(zone);
1134
1135         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1136         while (npages > 0) {
1137                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1138                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1139                     ((wait & M_WAITOK) != 0 ? VM_ALLOC_WAITOK :
1140                     VM_ALLOC_NOWAIT));
1141                 if (p != NULL) {
1142                         /*
1143                          * Since the page does not belong to an object, its
1144                          * listq is unused.
1145                          */
1146                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1147                         npages--;
1148                         continue;
1149                 }
1150                 /*
1151                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1152                  * exit.
1153                  */
1154                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1155                         vm_page_unwire(p, PQ_NONE);
1156                         vm_page_free(p); 
1157                 }
1158                 return (NULL);
1159         }
1160         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1161         zkva = keg->uk_kva +
1162             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1163         retkva = zkva;
1164         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1165                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1166                 zkva += PAGE_SIZE;
1167         }
1168
1169         return ((void *)retkva);
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Frees a number of pages to the system
1174  *
1175  * Arguments:
1176  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1177  *      size  The size of the memory being freed
1178  *      flags The original p->us_flags field
1179  *
1180  * Returns:
1181  *      Nothing
1182  */
1183 static void
1184 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1185 {
1186         struct vmem *vmem;
1187
1188         if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1189                 vmem = kernel_arena;
1190         else
1191                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %x", flags);
1192
1193         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Zero fill initializer
1198  *
1199  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1200  */
1201 static int
1202 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1203 {
1204         bzero(mem, size);
1205         return (0);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1210  *
1211  * Arguments
1212  *      keg  The zone we should initialize
1213  *
1214  * Returns
1215  *      Nothing
1216  */
1217 static void
1218 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1219 {
1220         u_int rsize;
1221         u_int memused;
1222         u_int wastedspace;
1223         u_int shsize;
1224         u_int slabsize;
1225
1226         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1227                 u_int ncpus = (mp_maxid + 1) ? (mp_maxid + 1) : MAXCPU;
1228
1229                 slabsize = sizeof(struct pcpu);
1230                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1231                     PAGE_SIZE);
1232         } else {
1233                 slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1234                 keg->uk_ppera = 1;
1235         }
1236
1237         /*
1238          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1239          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1240          * allocation bits for we round it up.
1241          */
1242         rsize = keg->uk_size;
1243         if (rsize < slabsize / SLAB_SETSIZE)
1244                 rsize = slabsize / SLAB_SETSIZE;
1245         if (rsize & keg->uk_align)
1246                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1247         keg->uk_rsize = rsize;
1248
1249         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1250             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1251             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1252
1253         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1254                 shsize = 0;
1255         else 
1256                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1257
1258         keg->uk_ipers = (slabsize - shsize) / rsize;
1259         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1260             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1261
1262         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1263         wastedspace = slabsize - memused;
1264
1265         /*
1266          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1267          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1268          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1269          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1270          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1271          */
1272         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1273             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1274                 return;
1275
1276         /*
1277          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1278          * this if it permits more items per-slab.
1279          *
1280          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1281          * Historically this was not done because the VM could not
1282          * efficiently handle contiguous allocations.
1283          */
1284         if ((wastedspace >= slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1285             (keg->uk_ipers < (slabsize / keg->uk_rsize))) {
1286                 keg->uk_ipers = slabsize / keg->uk_rsize;
1287                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1288                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1289                 CTR6(KTR_UMA, "UMA decided we need offpage slab headers for "
1290                     "keg: %s(%p), calculated wastedspace = %d, "
1291                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1292                     "calculated ipers = %d, "
1293                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, keg, wastedspace,
1294                     slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1295                     slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1296                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1297         }
1298
1299         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1300             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1301                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1306  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1307  * more complicated.
1308  *
1309  * Arguments
1310  *      keg  The keg we should initialize
1311  *
1312  * Returns
1313  *      Nothing
1314  */
1315 static void
1316 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1317 {
1318         u_int shsize;
1319
1320         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1321         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1322             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1323         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1324             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1325
1326         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1327         keg->uk_ipers = 1;
1328         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1329
1330         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1331         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1332                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1333                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1334                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1335                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1336
1337                 if (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera - keg->uk_rsize < shsize) {
1338                         /*
1339                          * We can't do OFFPAGE if we're internal, in which case
1340                          * we need an extra page per allocation to contain the
1341                          * slab header.
1342                          */
1343                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) == 0)
1344                                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1345                         else
1346                                 keg->uk_ppera++;
1347                 }
1348         }
1349
1350         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1351             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1352                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1353 }
1354
1355 static void
1356 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1357 {
1358         int alignsize;
1359         int trailer;
1360         int pages;
1361         int rsize;
1362
1363         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1364             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1365
1366         alignsize = keg->uk_align + 1;
1367         rsize = keg->uk_size;
1368         /*
1369          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1370          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1371          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1372          * would fall on the same boundary every time.
1373          */
1374         if (rsize & keg->uk_align)
1375                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1376         if ((rsize & alignsize) == 0)
1377                 rsize += alignsize;
1378         trailer = rsize - keg->uk_size;
1379         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1380         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1381         keg->uk_rsize = rsize;
1382         keg->uk_ppera = pages;
1383         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1384         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1385         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1386             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1387             keg->uk_ipers));
1388 }
1389
1390 /*
1391  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1392  * the keg onto the global keg list.
1393  *
1394  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1395  *      udata  Actually uma_kctor_args
1396  */
1397 static int
1398 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1399 {
1400         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1401         uma_keg_t keg = mem;
1402         uma_zone_t zone;
1403
1404         bzero(keg, size);
1405         keg->uk_size = arg->size;
1406         keg->uk_init = arg->uminit;
1407         keg->uk_fini = arg->fini;
1408         keg->uk_align = arg->align;
1409         keg->uk_free = 0;
1410         keg->uk_reserve = 0;
1411         keg->uk_pages = 0;
1412         keg->uk_flags = arg->flags;
1413         keg->uk_slabzone = NULL;
1414
1415         /*
1416          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1417          */
1418         zone = arg->zone;
1419         keg->uk_name = zone->uz_name;
1420
1421         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1422                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1423
1424         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1425                 keg->uk_init = zero_init;
1426
1427         if (arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1428                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1429
1430         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1431 #ifdef SMP
1432                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1433 #else
1434                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1435 #endif
1436
1437         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1438                 keg_cachespread_init(keg);
1439         } else {
1440                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1441                         keg_large_init(keg);
1442                 else
1443                         keg_small_init(keg);
1444         }
1445
1446         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1447                 keg->uk_slabzone = slabzone;
1448
1449         /*
1450          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1451          * startup cache until the vm is ready.
1452          */
1453         if (booted < UMA_STARTUP2)
1454                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1455 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1456         else if (keg->uk_ppera == 1)
1457                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1458 #endif
1459         else
1460                 keg->uk_allocf = page_alloc;
1461 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1462         if (keg->uk_ppera == 1)
1463                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1464         else
1465 #endif
1466                 keg->uk_freef = page_free;
1467
1468         /*
1469          * Initialize keg's lock
1470          */
1471         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1472
1473         /*
1474          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1475          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1476          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1477          */
1478         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1479                 u_int totsize;
1480
1481                 /* Size of the slab struct and free list */
1482                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1483
1484                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1485                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1486                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1487                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1488
1489                 /*
1490                  * The only way the following is possible is if with our
1491                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1492                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1493                  * mathematically possible for all cases, so we make
1494                  * sure here anyway.
1495                  */
1496                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1497                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1498                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1499                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1500                             keg->uk_size);
1501                         panic("UMA slab won't fit.");
1502                 }
1503         }
1504
1505         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1506                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1507
1508         CTR5(KTR_UMA, "keg_ctor %p zone %s(%p) out %d free %d\n",
1509             keg, zone->uz_name, zone,
1510             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
1511             keg->uk_free);
1512
1513         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1514
1515         rw_wlock(&uma_rwlock);
1516         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1517         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1518         return (0);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1523  *
1524  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1525  *      udata  Actually uma_zctor_args
1526  */
1527 static int
1528 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1529 {
1530         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1531         uma_zone_t zone = mem;
1532         uma_zone_t z;
1533         uma_keg_t keg;
1534
1535         bzero(zone, size);
1536         zone->uz_name = arg->name;
1537         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1538         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1539         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1540         zone->uz_init = NULL;
1541         zone->uz_fini = NULL;
1542         zone->uz_allocs = 0;
1543         zone->uz_frees = 0;
1544         zone->uz_fails = 0;
1545         zone->uz_sleeps = 0;
1546         zone->uz_count = 0;
1547         zone->uz_count_min = 0;
1548         zone->uz_flags = 0;
1549         zone->uz_warning = NULL;
1550         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1551         keg = arg->keg;
1552
1553         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1554
1555         /*
1556          * This is a pure cache zone, no kegs.
1557          */
1558         if (arg->import) {
1559                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1560                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1561                 zone->uz_flags = arg->flags;
1562                 zone->uz_size = arg->size;
1563                 zone->uz_import = arg->import;
1564                 zone->uz_release = arg->release;
1565                 zone->uz_arg = arg->arg;
1566                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1567                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1568                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1569                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1570                 goto out;
1571         }
1572
1573         /*
1574          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1575          */
1576         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1577         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1578         zone->uz_arg = zone; 
1579
1580         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1581                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1582                 zone->uz_init = arg->uminit;
1583                 zone->uz_fini = arg->fini;
1584                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1585                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1586                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1587                 ZONE_LOCK(zone);
1588                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1589                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1590                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1591                                 break;
1592                         }
1593                 }
1594                 ZONE_UNLOCK(zone);
1595                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1596         } else if (keg == NULL) {
1597                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1598                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1599                         return (ENOMEM);
1600         } else {
1601                 struct uma_kctor_args karg;
1602                 int error;
1603
1604                 /* We should only be here from uma_startup() */
1605                 karg.size = arg->size;
1606                 karg.uminit = arg->uminit;
1607                 karg.fini = arg->fini;
1608                 karg.align = arg->align;
1609                 karg.flags = arg->flags;
1610                 karg.zone = zone;
1611                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1612                     flags);
1613                 if (error)
1614                         return (error);
1615         }
1616
1617         /*
1618          * Link in the first keg.
1619          */
1620         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1621         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1622         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1623         zone->uz_size = keg->uk_size;
1624         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1625             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1626
1627         /*
1628          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1629          * caches.  If we're internal, bail out here.
1630          */
1631         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1632                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1633                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1634                 return (0);
1635         }
1636
1637 out:
1638         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1639                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1640         else
1641                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1642         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1643
1644         return (0);
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1649  * table and removes the keg from the global list.
1650  *
1651  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1652  *      udata  unused
1653  */
1654 static void
1655 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1656 {
1657         uma_keg_t keg;
1658
1659         keg = (uma_keg_t)arg;
1660         KEG_LOCK(keg);
1661         if (keg->uk_free != 0) {
1662                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1663                     " Lost %d pages of memory.\n",
1664                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1665                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1666         }
1667         KEG_UNLOCK(keg);
1668
1669         hash_free(&keg->uk_hash);
1670
1671         KEG_LOCK_FINI(keg);
1672 }
1673
1674 /*
1675  * Zone header dtor.
1676  *
1677  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1678  *      udata  unused
1679  */
1680 static void
1681 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1682 {
1683         uma_klink_t klink;
1684         uma_zone_t zone;
1685         uma_keg_t keg;
1686
1687         zone = (uma_zone_t)arg;
1688         keg = zone_first_keg(zone);
1689
1690         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1691                 cache_drain(zone);
1692
1693         rw_wlock(&uma_rwlock);
1694         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1695         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1696         /*
1697          * XXX there are some races here where
1698          * the zone can be drained but zone lock
1699          * released and then refilled before we
1700          * remove it... we dont care for now
1701          */
1702         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1703         /*
1704          * Unlink all of our kegs.
1705          */
1706         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1707                 klink->kl_keg = NULL;
1708                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1709                 if (klink == &zone->uz_klink)
1710                         continue;
1711                 free(klink, M_TEMP);
1712         }
1713         /*
1714          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1715          */
1716         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1717                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1718                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1719                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1720                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1721         }
1722         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1723 }
1724
1725 /*
1726  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1727  *
1728  * Arguments:
1729  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1730  *              as an argument.
1731  *
1732  * Returns:
1733  *      Nothing
1734  */
1735 static void
1736 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1737 {
1738         uma_keg_t keg;
1739         uma_zone_t zone;
1740
1741         rw_rlock(&uma_rwlock);
1742         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1743                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1744                         zfunc(zone);
1745         }
1746         rw_runlock(&uma_rwlock);
1747 }
1748
1749 /* Public functions */
1750 /* See uma.h */
1751 void
1752 uma_startup(void *mem, int npages)
1753 {
1754         struct uma_zctor_args args;
1755
1756         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1757
1758         /* "manually" create the initial zone */
1759         memset(&args, 0, sizeof(args));
1760         args.name = "UMA Kegs";
1761         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1762         args.ctor = keg_ctor;
1763         args.dtor = keg_dtor;
1764         args.uminit = zero_init;
1765         args.fini = NULL;
1766         args.keg = &masterkeg;
1767         args.align = 32 - 1;
1768         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1769         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1770         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1771
1772         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1773         bootmem = mem;
1774         boot_pages = npages;
1775
1776         args.name = "UMA Zones";
1777         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1778             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1779         args.ctor = zone_ctor;
1780         args.dtor = zone_dtor;
1781         args.uminit = zero_init;
1782         args.fini = NULL;
1783         args.keg = NULL;
1784         args.align = 32 - 1;
1785         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1786         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1787         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1788
1789         /* Now make a zone for slab headers */
1790         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1791                                 sizeof(struct uma_slab),
1792                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1793                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1794
1795         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1796             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1797             NULL, NULL, NULL, NULL,
1798             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1799
1800         bucket_init();
1801
1802         booted = UMA_STARTUP;
1803 }
1804
1805 /* see uma.h */
1806 void
1807 uma_startup2(void)
1808 {
1809         booted = UMA_STARTUP2;
1810         bucket_enable();
1811         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
1812 }
1813
1814 /*
1815  * Initialize our callout handle
1816  *
1817  */
1818
1819 static void
1820 uma_startup3(void)
1821 {
1822
1823         callout_init(&uma_callout, 1);
1824         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1825 }
1826
1827 static uma_keg_t
1828 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1829                 int align, uint32_t flags)
1830 {
1831         struct uma_kctor_args args;
1832
1833         args.size = size;
1834         args.uminit = uminit;
1835         args.fini = fini;
1836         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1837         args.flags = flags;
1838         args.zone = zone;
1839         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1840 }
1841
1842 /* See uma.h */
1843 void
1844 uma_set_align(int align)
1845 {
1846
1847         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1848                 uma_align_cache = align;
1849 }
1850
1851 /* See uma.h */
1852 uma_zone_t
1853 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1854                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1855
1856 {
1857         struct uma_zctor_args args;
1858         uma_zone_t res;
1859         bool locked;
1860
1861         KASSERT(powerof2(align + 1), ("invalid zone alignment %d for \"%s\"",
1862             align, name));
1863
1864         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1865         memset(&args, 0, sizeof(args));
1866         args.name = name;
1867         args.size = size;
1868         args.ctor = ctor;
1869         args.dtor = dtor;
1870         args.uminit = uminit;
1871         args.fini = fini;
1872 #ifdef  INVARIANTS
1873         /*
1874          * If a zone is being created with an empty constructor and
1875          * destructor, pass UMA constructor/destructor which checks for
1876          * memory use after free.
1877          */
1878         if ((!(flags & (UMA_ZONE_ZINIT | UMA_ZONE_NOFREE))) &&
1879             ctor == NULL && dtor == NULL && uminit == NULL && fini == NULL) {
1880                 args.ctor = trash_ctor;
1881                 args.dtor = trash_dtor;
1882                 args.uminit = trash_init;
1883                 args.fini = trash_fini;
1884         }
1885 #endif
1886         args.align = align;
1887         args.flags = flags;
1888         args.keg = NULL;
1889
1890         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1891                 locked = false;
1892         } else {
1893                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1894                 locked = true;
1895         }
1896         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1897         if (locked)
1898                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1899         return (res);
1900 }
1901
1902 /* See uma.h */
1903 uma_zone_t
1904 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1905                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1906 {
1907         struct uma_zctor_args args;
1908         uma_keg_t keg;
1909         uma_zone_t res;
1910         bool locked;
1911
1912         keg = zone_first_keg(master);
1913         memset(&args, 0, sizeof(args));
1914         args.name = name;
1915         args.size = keg->uk_size;
1916         args.ctor = ctor;
1917         args.dtor = dtor;
1918         args.uminit = zinit;
1919         args.fini = zfini;
1920         args.align = keg->uk_align;
1921         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1922         args.keg = keg;
1923
1924         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1925                 locked = false;
1926         } else {
1927                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1928                 locked = true;
1929         }
1930         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1931         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1932         if (locked)
1933                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1934         return (res);
1935 }
1936
1937 /* See uma.h */
1938 uma_zone_t
1939 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1940                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1941                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1942 {
1943         struct uma_zctor_args args;
1944
1945         memset(&args, 0, sizeof(args));
1946         args.name = name;
1947         args.size = size;
1948         args.ctor = ctor;
1949         args.dtor = dtor;
1950         args.uminit = zinit;
1951         args.fini = zfini;
1952         args.import = zimport;
1953         args.release = zrelease;
1954         args.arg = arg;
1955         args.align = 0;
1956         args.flags = flags;
1957
1958         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1959 }
1960
1961 static void
1962 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1963 {
1964         if (a < b) {
1965                 ZONE_LOCK(a);
1966                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1967         } else {
1968                 ZONE_LOCK(b);
1969                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1970         }
1971 }
1972
1973 static void
1974 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1975 {
1976
1977         ZONE_UNLOCK(a);
1978         ZONE_UNLOCK(b);
1979 }
1980
1981 int
1982 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1983 {
1984         uma_klink_t klink;
1985         uma_klink_t kl;
1986         int error;
1987
1988         error = 0;
1989         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1990
1991         zone_lock_pair(zone, master);
1992         /*
1993          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1994          * a secondary.
1995          */
1996         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1997             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1998                 error = EINVAL;
1999                 goto out;
2000         }
2001         /*
2002          * The new master must also use vtoslab().
2003          */
2004         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2005                 error = EINVAL;
2006                 goto out;
2007         }
2008
2009         /*
2010          * The underlying object must be the same size.  rsize
2011          * may be different.
2012          */
2013         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2014                 error = E2BIG;
2015                 goto out;
2016         }
2017         /*
2018          * Put it at the end of the list.
2019          */
2020         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2021         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2022                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2023                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2024                         break;
2025                 }
2026         }
2027         klink = NULL;
2028         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2029         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2030
2031 out:
2032         zone_unlock_pair(zone, master);
2033         if (klink != NULL)
2034                 free(klink, M_TEMP);
2035
2036         return (error);
2037 }
2038
2039
2040 /* See uma.h */
2041 void
2042 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2043 {
2044
2045         sx_slock(&uma_drain_lock);
2046         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2047         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2048 }
2049
2050 void
2051 uma_zwait(uma_zone_t zone)
2052 {
2053         void *item;
2054
2055         item = uma_zalloc_arg(zone, NULL, M_WAITOK);
2056         uma_zfree(zone, item);
2057 }
2058
2059 /* See uma.h */
2060 void *
2061 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2062 {
2063         void *item;
2064         uma_cache_t cache;
2065         uma_bucket_t bucket;
2066         int lockfail;
2067         int cpu;
2068
2069         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2070         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2071
2072         /* This is the fast path allocation */
2073         CTR4(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s(%p) flags %d",
2074             curthread, zone->uz_name, zone, flags);
2075
2076         if (flags & M_WAITOK) {
2077                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2078                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2079         }
2080         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2081             ("uma_zalloc_arg: called with spinlock or critical section held"));
2082
2083 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2084         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2085                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2086                 if (item != NULL) {
2087                         if (zone->uz_init != NULL &&
2088                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2089                                 return (NULL);
2090                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2091                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2092                             flags) != 0) {
2093                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2094                                 return (NULL);
2095                         }
2096                         return (item);
2097                 }
2098                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2099         }
2100 #endif
2101         /*
2102          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2103          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2104          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2105          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2106          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2107          * preemption and migration.  We release the critical section in
2108          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2109          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2110          * must detect and handle migration if it has occurred.
2111          */
2112         critical_enter();
2113         cpu = curcpu;
2114         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2115
2116 zalloc_start:
2117         bucket = cache->uc_allocbucket;
2118         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2119                 bucket->ub_cnt--;
2120                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2121 #ifdef INVARIANTS
2122                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2123 #endif
2124                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2125                 cache->uc_allocs++;
2126                 critical_exit();
2127                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2128                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2129                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2130                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2131                         return (NULL);
2132                 }
2133 #ifdef INVARIANTS
2134                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2135 #endif
2136                 if (flags & M_ZERO)
2137                         uma_zero_item(item, zone);
2138                 return (item);
2139         }
2140
2141         /*
2142          * We have run out of items in our alloc bucket.
2143          * See if we can switch with our free bucket.
2144          */
2145         bucket = cache->uc_freebucket;
2146         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2147                 CTR2(KTR_UMA,
2148                     "uma_zalloc: zone %s(%p) swapping empty with alloc",
2149                     zone->uz_name, zone);
2150                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2151                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2152                 goto zalloc_start;
2153         }
2154
2155         /*
2156          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2157          */
2158         bucket = cache->uc_allocbucket;
2159         cache->uc_allocbucket = NULL;
2160         critical_exit();
2161         if (bucket != NULL)
2162                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2163
2164         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2165         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2166                 goto zalloc_item;
2167
2168         /*
2169          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2170          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2171          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2172          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2173          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2174          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2175          * the critical section.
2176          */
2177         lockfail = 0;
2178         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2179                 /* Record contention to size the buckets. */
2180                 ZONE_LOCK(zone);
2181                 lockfail = 1;
2182         }
2183         critical_enter();
2184         cpu = curcpu;
2185         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2186
2187         /*
2188          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2189          */
2190         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2191         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2192         cache->uc_allocs = 0;
2193         cache->uc_frees = 0;
2194
2195         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2196         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2197                 ZONE_UNLOCK(zone);
2198                 goto zalloc_start;
2199         }
2200
2201         /*
2202          * Check the zone's cache of buckets.
2203          */
2204         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2205                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2206                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2207
2208                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2209                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2210                 ZONE_UNLOCK(zone);
2211                 goto zalloc_start;
2212         }
2213         /* We are no longer associated with this CPU. */
2214         critical_exit();
2215
2216         /*
2217          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2218          * handle the working set.
2219          */
2220         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2221                 zone->uz_count++;
2222         ZONE_UNLOCK(zone);
2223
2224         /*
2225          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2226          * works we'll restart the allocation from the beginning and it
2227          * will use the just filled bucket.
2228          */
2229         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2230         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc: zone %s(%p) bucket zone returned %p",
2231             zone->uz_name, zone, bucket);
2232         if (bucket != NULL) {
2233                 ZONE_LOCK(zone);
2234                 critical_enter();
2235                 cpu = curcpu;
2236                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2237                 /*
2238                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2239                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2240                  * the memory directly.
2241                  */
2242                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2243                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2244                 else
2245                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2246                 ZONE_UNLOCK(zone);
2247                 goto zalloc_start;
2248         }
2249
2250         /*
2251          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2252          */
2253 zalloc_item:
2254         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2255
2256         return (item);
2257 }
2258
2259 static uma_slab_t
2260 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2261 {
2262         uma_slab_t slab;
2263         int reserve;
2264
2265         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2266         slab = NULL;
2267         reserve = 0;
2268         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2269                 reserve = keg->uk_reserve;
2270
2271         for (;;) {
2272                 /*
2273                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2274                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2275                  * fragmentation.
2276                  */
2277                 if (keg->uk_free > reserve) {
2278                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2279                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2280                         } else {
2281                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2282                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2283                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2284                                     us_link);
2285                         }
2286                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2287                         return (slab);
2288                 }
2289
2290                 /*
2291                  * M_NOVM means don't ask at all!
2292                  */
2293                 if (flags & M_NOVM)
2294                         break;
2295
2296                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2297                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2298                         /*
2299                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2300                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2301                          */
2302                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2303                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2304                                 zone_log_warning(zone);
2305                                 zone_maxaction(zone);
2306                         }
2307                         if (flags & M_NOWAIT)
2308                                 break;
2309                         zone->uz_sleeps++;
2310                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2311                         continue;
2312                 }
2313                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2314                 /*
2315                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2316                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2317                  * at least one item.
2318                  */
2319                 if (slab) {
2320                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2321                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2322                         return (slab);
2323                 }
2324                 /*
2325                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2326                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2327                  * fail.
2328                  */
2329                 flags |= M_NOVM;
2330         }
2331         return (slab);
2332 }
2333
2334 static uma_slab_t
2335 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2336 {
2337         uma_slab_t slab;
2338
2339         if (keg == NULL) {
2340                 keg = zone_first_keg(zone);
2341                 KEG_LOCK(keg);
2342         }
2343
2344         for (;;) {
2345                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2346                 if (slab)
2347                         return (slab);
2348                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2349                         break;
2350         }
2351         KEG_UNLOCK(keg);
2352         return (NULL);
2353 }
2354
2355 /*
2356  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2357  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2358  *
2359  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2360  */
2361 static uma_slab_t
2362 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2363 {
2364         uma_klink_t klink;
2365         uma_slab_t slab;
2366         uma_keg_t keg;
2367         int flags;
2368         int empty;
2369         int full;
2370
2371         /*
2372          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2373          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2374          * without blocking.
2375          */
2376         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2377         /*
2378          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2379          * the search.
2380          */
2381         if (last != NULL) {
2382                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2383                 if (slab)
2384                         return (slab);
2385                 KEG_UNLOCK(last);
2386         }
2387         /*
2388          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2389          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2390          * required but we've done it for so long now.
2391          */
2392         for (;;) {
2393                 empty = 0;
2394                 full = 0;
2395                 /*
2396                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2397                  * correct lock while calling into the keg layer.
2398                  */
2399                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2400                         keg = klink->kl_keg;
2401                         KEG_LOCK(keg);
2402                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2403                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2404                                 if (slab)
2405                                         return (slab);
2406                         }
2407                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2408                                 full++;
2409                         else
2410                                 empty++;
2411                         KEG_UNLOCK(keg);
2412                 }
2413                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2414                         break;
2415                 flags = rflags;
2416                 /*
2417                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2418                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2419                  */
2420                 if (full && !empty) {
2421                         ZONE_LOCK(zone);
2422                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2423                         zone->uz_sleeps++;
2424                         zone_log_warning(zone);
2425                         zone_maxaction(zone);
2426                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2427                             "zonelimit", hz/100);
2428                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2429                         ZONE_UNLOCK(zone);
2430                         continue;
2431                 }
2432         }
2433         return (NULL);
2434 }
2435
2436 static void *
2437 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2438 {
2439         void *item;
2440         uint8_t freei;
2441
2442         MPASS(keg == slab->us_keg);
2443         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2444
2445         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2446         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2447         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2448         slab->us_freecount--;
2449         keg->uk_free--;
2450
2451         /* Move this slab to the full list */
2452         if (slab->us_freecount == 0) {
2453                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2454                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2455         }
2456
2457         return (item);
2458 }
2459
2460 static int
2461 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2462 {
2463         uma_slab_t slab;
2464         uma_keg_t keg;
2465         int i;
2466
2467         slab = NULL;
2468         keg = NULL;
2469         /* Try to keep the buckets totally full */
2470         for (i = 0; i < max; ) {
2471                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2472                         break;
2473                 keg = slab->us_keg;
2474                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2475                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2476                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2477                                 break;
2478                 }
2479                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2480                 flags &= ~M_WAITOK;
2481                 flags |= M_NOWAIT;
2482         }
2483         if (slab != NULL)
2484                 KEG_UNLOCK(keg);
2485
2486         return i;
2487 }
2488
2489 static uma_bucket_t
2490 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2491 {
2492         uma_bucket_t bucket;
2493         int max;
2494
2495         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2496         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2497         if (bucket == NULL)
2498                 return (NULL);
2499
2500         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2501         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2502             max, flags);
2503
2504         /*
2505          * Initialize the memory if necessary.
2506          */
2507         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2508                 int i;
2509
2510                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2511                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2512                             flags) != 0)
2513                                 break;
2514                 /*
2515                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2516                  * rest back onto the freelist.
2517                  */
2518                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2519                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2520                             bucket->ub_cnt - i);
2521 #ifdef INVARIANTS
2522                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2523                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2524 #endif
2525                         bucket->ub_cnt = i;
2526                 }
2527         }
2528
2529         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2530                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2531                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2532                 return (NULL);
2533         }
2534
2535         return (bucket);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Allocates a single item from a zone.
2540  *
2541  * Arguments
2542  *      zone   The zone to alloc for.
2543  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2544  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2545  *
2546  * Returns
2547  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2548  *      An item if successful
2549  */
2550
2551 static void *
2552 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2553 {
2554         void *item;
2555
2556         item = NULL;
2557
2558         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2559                 goto fail;
2560         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2561
2562         /*
2563          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2564          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2565          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2566          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2567          */
2568         if (zone->uz_init != NULL) {
2569                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2570                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2571                         goto fail;
2572                 }
2573         }
2574         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2575                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2576                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2577                         goto fail;
2578                 }
2579         }
2580 #ifdef INVARIANTS
2581         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2582 #endif
2583         if (flags & M_ZERO)
2584                 uma_zero_item(item, zone);
2585
2586         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_item item %p from %s(%p)", item,
2587             zone->uz_name, zone);
2588
2589         return (item);
2590
2591 fail:
2592         CTR2(KTR_UMA, "zone_alloc_item failed from %s(%p)",
2593             zone->uz_name, zone);
2594         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2595         return (NULL);
2596 }
2597
2598 /* See uma.h */
2599 void
2600 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2601 {
2602         uma_cache_t cache;
2603         uma_bucket_t bucket;
2604         int lockfail;
2605         int cpu;
2606
2607         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2608         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2609
2610         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2611             zone->uz_name);
2612
2613         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2614             ("uma_zfree_arg: called with spinlock or critical section held"));
2615
2616         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2617         if (item == NULL)
2618                 return;
2619 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2620         if (is_memguard_addr(item)) {
2621                 if (zone->uz_dtor != NULL)
2622                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2623                 if (zone->uz_fini != NULL)
2624                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2625                 memguard_free(item);
2626                 return;
2627         }
2628 #endif
2629 #ifdef INVARIANTS
2630         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2631                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2632         else
2633                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2634 #endif
2635         if (zone->uz_dtor != NULL)
2636                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2637
2638         /*
2639          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2640          * a little longer for the limits to be reset.
2641          */
2642         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2643                 goto zfree_item;
2644
2645         /*
2646          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2647          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2648          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2649          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2650          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2651          * preemption and migration.  We release the critical section in
2652          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2653          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2654          * detect and handle migration if it has occurred.
2655          */
2656 zfree_restart:
2657         critical_enter();
2658         cpu = curcpu;
2659         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2660
2661 zfree_start:
2662         /*
2663          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2664          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2665          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2666          */
2667         bucket = cache->uc_allocbucket;
2668         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2669                 bucket = cache->uc_freebucket;
2670         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2671                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2672                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2673                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2674                 bucket->ub_cnt++;
2675                 cache->uc_frees++;
2676                 critical_exit();
2677                 return;
2678         }
2679
2680         /*
2681          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2682          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2683          * section.  Since the critical section is released, we may be
2684          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2685          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2686          * the critical section.
2687          */
2688         critical_exit();
2689         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2690                 goto zfree_item;
2691
2692         lockfail = 0;
2693         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2694                 /* Record contention to size the buckets. */
2695                 ZONE_LOCK(zone);
2696                 lockfail = 1;
2697         }
2698         critical_enter();
2699         cpu = curcpu;
2700         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2701
2702         /*
2703          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2704          */
2705         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2706         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2707         cache->uc_allocs = 0;
2708         cache->uc_frees = 0;
2709
2710         bucket = cache->uc_freebucket;
2711         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2712                 ZONE_UNLOCK(zone);
2713                 goto zfree_start;
2714         }
2715         cache->uc_freebucket = NULL;
2716         /* We are no longer associated with this CPU. */
2717         critical_exit();
2718
2719         /* Can we throw this on the zone full list? */
2720         if (bucket != NULL) {
2721                 CTR3(KTR_UMA,
2722                     "uma_zfree: zone %s(%p) putting bucket %p on free list",
2723                     zone->uz_name, zone, bucket);
2724                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2725                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2726                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2727                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2728         }
2729
2730         /*
2731          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2732          * handle the working set.
2733          */
2734         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2735                 zone->uz_count++;
2736         ZONE_UNLOCK(zone);
2737
2738         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2739         CTR3(KTR_UMA, "uma_zfree: zone %s(%p) allocated bucket %p",
2740             zone->uz_name, zone, bucket);
2741         if (bucket) {
2742                 critical_enter();
2743                 cpu = curcpu;
2744                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2745                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2746                         cache->uc_freebucket = bucket;
2747                         goto zfree_start;
2748                 }
2749                 /*
2750                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2751                  * critical section to free the bucket.
2752                  */
2753                 critical_exit();
2754                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2755                 goto zfree_restart;
2756         }
2757
2758         /*
2759          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2760          */
2761 zfree_item:
2762         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2763
2764         return;
2765 }
2766
2767 static void
2768 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2769 {
2770         uint8_t freei;
2771
2772         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2773         MPASS(keg == slab->us_keg);
2774
2775         /* Do we need to remove from any lists? */
2776         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2777                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2778                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2779         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2780                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2781                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2782         }
2783
2784         /* Slab management. */
2785         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2786         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2787         slab->us_freecount++;
2788
2789         /* Keg statistics. */
2790         keg->uk_free++;
2791 }
2792
2793 static void
2794 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2795 {
2796         void *item;
2797         uma_slab_t slab;
2798         uma_keg_t keg;
2799         uint8_t *mem;
2800         int clearfull;
2801         int i;
2802
2803         clearfull = 0;
2804         keg = zone_first_keg(zone);
2805         KEG_LOCK(keg);
2806         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2807                 item = bucket[i];
2808                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2809                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2810                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2811                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2812                         } else {
2813                                 mem += keg->uk_pgoff;
2814                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2815                         }
2816                 } else {
2817                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2818                         if (slab->us_keg != keg) {
2819                                 KEG_UNLOCK(keg);
2820                                 keg = slab->us_keg;
2821                                 KEG_LOCK(keg);
2822                         }
2823                 }
2824                 slab_free_item(keg, slab, item);
2825                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2826                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2827                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2828                                 clearfull = 1;
2829                         }
2830
2831                         /* 
2832                          * We can handle one more allocation. Since we're
2833                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2834                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2835                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2836                          * threads etc).
2837                          */
2838                         wakeup(keg);
2839                 }
2840         }
2841         KEG_UNLOCK(keg);
2842         if (clearfull) {
2843                 ZONE_LOCK(zone);
2844                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2845                 wakeup(zone);
2846                 ZONE_UNLOCK(zone);
2847         }
2848
2849 }
2850
2851 /*
2852  * Frees a single item to any zone.
2853  *
2854  * Arguments:
2855  *      zone   The zone to free to
2856  *      item   The item we're freeing
2857  *      udata  User supplied data for the dtor
2858  *      skip   Skip dtors and finis
2859  */
2860 static void
2861 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2862 {
2863
2864 #ifdef INVARIANTS
2865         if (skip == SKIP_NONE) {
2866                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2867                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2868                 else
2869                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2870         }
2871 #endif
2872         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2873                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2874
2875         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2876                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2877
2878         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2879         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2880 }
2881
2882 /* See uma.h */
2883 int
2884 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2885 {
2886         uma_keg_t keg;
2887
2888         keg = zone_first_keg(zone);
2889         if (keg == NULL)
2890                 return (0);
2891         KEG_LOCK(keg);
2892         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2893         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2894                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2895         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
2896         KEG_UNLOCK(keg);
2897
2898         return (nitems);
2899 }
2900
2901 /* See uma.h */
2902 int
2903 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2904 {
2905         int nitems;
2906         uma_keg_t keg;
2907
2908         keg = zone_first_keg(zone);
2909         if (keg == NULL)
2910                 return (0);
2911         KEG_LOCK(keg);
2912         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
2913         KEG_UNLOCK(keg);
2914
2915         return (nitems);
2916 }
2917
2918 /* See uma.h */
2919 void
2920 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2921 {
2922
2923         ZONE_LOCK(zone);
2924         zone->uz_warning = warning;
2925         ZONE_UNLOCK(zone);
2926 }
2927
2928 /* See uma.h */
2929 void
2930 uma_zone_set_maxaction(uma_zone_t zone, uma_maxaction_t maxaction)
2931 {
2932
2933         ZONE_LOCK(zone);
2934         TASK_INIT(&zone->uz_maxaction, 0, (task_fn_t *)maxaction, zone);
2935         ZONE_UNLOCK(zone);
2936 }
2937
2938 /* See uma.h */
2939 int
2940 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2941 {
2942         int64_t nitems;
2943         u_int i;
2944
2945         ZONE_LOCK(zone);
2946         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2947         CPU_FOREACH(i) {
2948                 /*
2949                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2950                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2951                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2952                  */
2953                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2954                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2955         }
2956         ZONE_UNLOCK(zone);
2957
2958         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2959 }
2960
2961 /* See uma.h */
2962 void
2963 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2964 {
2965         uma_keg_t keg;
2966
2967         keg = zone_first_keg(zone);
2968         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2969         KEG_LOCK(keg);
2970         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2971             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2972         keg->uk_init = uminit;
2973         KEG_UNLOCK(keg);
2974 }
2975
2976 /* See uma.h */
2977 void
2978 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2979 {
2980         uma_keg_t keg;
2981
2982         keg = zone_first_keg(zone);
2983         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
2984         KEG_LOCK(keg);
2985         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2986             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2987         keg->uk_fini = fini;
2988         KEG_UNLOCK(keg);
2989 }
2990
2991 /* See uma.h */
2992 void
2993 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2994 {
2995
2996         ZONE_LOCK(zone);
2997         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2998             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2999         zone->uz_init = zinit;
3000         ZONE_UNLOCK(zone);
3001 }
3002
3003 /* See uma.h */
3004 void
3005 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3006 {
3007
3008         ZONE_LOCK(zone);
3009         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3010             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3011         zone->uz_fini = zfini;
3012         ZONE_UNLOCK(zone);
3013 }
3014
3015 /* See uma.h */
3016 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3017 void
3018 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3019 {
3020         uma_keg_t keg;
3021
3022         keg = zone_first_keg(zone);
3023         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3024         KEG_LOCK(keg);
3025         keg->uk_freef = freef;
3026         KEG_UNLOCK(keg);
3027 }
3028
3029 /* See uma.h */
3030 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3031 void
3032 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3033 {
3034         uma_keg_t keg;
3035
3036         keg = zone_first_keg(zone);
3037         KEG_LOCK(keg);
3038         keg->uk_allocf = allocf;
3039         KEG_UNLOCK(keg);
3040 }
3041
3042 /* See uma.h */
3043 void
3044 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3045 {
3046         uma_keg_t keg;
3047
3048         keg = zone_first_keg(zone);
3049         if (keg == NULL)
3050                 return;
3051         KEG_LOCK(keg);
3052         keg->uk_reserve = items;
3053         KEG_UNLOCK(keg);
3054
3055         return;
3056 }
3057
3058 /* See uma.h */
3059 int
3060 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3061 {
3062         uma_keg_t keg;
3063         vm_offset_t kva;
3064         u_int pages;
3065
3066         keg = zone_first_keg(zone);
3067         if (keg == NULL)
3068                 return (0);
3069         pages = count / keg->uk_ipers;
3070
3071         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3072                 pages++;
3073         pages *= keg->uk_ppera;
3074
3075 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3076         if (keg->uk_ppera > 1) {
3077 #else
3078         if (1) {
3079 #endif
3080                 kva = kva_alloc((vm_size_t)pages * PAGE_SIZE);
3081                 if (kva == 0)
3082                         return (0);
3083         } else
3084                 kva = 0;
3085         KEG_LOCK(keg);
3086         keg->uk_kva = kva;
3087         keg->uk_offset = 0;
3088         keg->uk_maxpages = pages;
3089 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3090         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3091 #else
3092         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3093 #endif
3094         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3095         KEG_UNLOCK(keg);
3096
3097         return (1);
3098 }
3099
3100 /* See uma.h */
3101 void
3102 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3103 {
3104         int slabs;
3105         uma_slab_t slab;
3106         uma_keg_t keg;
3107
3108         keg = zone_first_keg(zone);
3109         if (keg == NULL)
3110                 return;
3111         KEG_LOCK(keg);
3112         slabs = items / keg->uk_ipers;
3113         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3114                 slabs++;
3115         while (slabs > 0) {
3116                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3117                 if (slab == NULL)
3118                         break;
3119                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3120                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3121                 slabs--;
3122         }
3123         KEG_UNLOCK(keg);
3124 }
3125
3126 /* See uma.h */
3127 static void
3128 uma_reclaim_locked(bool kmem_danger)
3129 {
3130
3131         CTR0(KTR_UMA, "UMA: vm asked us to release pages!");
3132         sx_assert(&uma_drain_lock, SA_XLOCKED);
3133         bucket_enable();
3134         zone_foreach(zone_drain);
3135         if (vm_page_count_min() || kmem_danger) {
3136                 cache_drain_safe(NULL);
3137                 zone_foreach(zone_drain);
3138         }
3139         /*
3140          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3141          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3142          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3143          */
3144         zone_drain(slabzone);
3145         bucket_zone_drain();
3146 }
3147
3148 void
3149 uma_reclaim(void)
3150 {
3151
3152         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3153         uma_reclaim_locked(false);
3154         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3155 }
3156
3157 static volatile int uma_reclaim_needed;
3158
3159 void
3160 uma_reclaim_wakeup(void)
3161 {
3162
3163         if (atomic_fetchadd_int(&uma_reclaim_needed, 1) == 0)
3164                 wakeup(uma_reclaim);
3165 }
3166
3167 void
3168 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
3169 {
3170
3171         for (;;) {
3172                 sx_xlock(&uma_drain_lock);
3173                 while (uma_reclaim_needed == 0)
3174                         sx_sleep(uma_reclaim, &uma_drain_lock, PVM, "umarcl",
3175                             hz);
3176                 sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3177                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, VM_LOW_KMEM);
3178                 sx_xlock(&uma_drain_lock);
3179                 uma_reclaim_locked(true);
3180                 uma_reclaim_needed = 0;
3181                 sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3182                 /* Don't fire more than once per-second. */
3183                 pause("umarclslp", hz);
3184         }
3185 }
3186
3187 /* See uma.h */
3188 int
3189 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3190 {
3191         int full;
3192
3193         ZONE_LOCK(zone);
3194         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3195         ZONE_UNLOCK(zone);
3196         return (full);  
3197 }
3198
3199 int
3200 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3201 {
3202         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3203 }
3204
3205 void *
3206 uma_large_malloc(vm_size_t size, int wait)
3207 {
3208         void *mem;
3209         uma_slab_t slab;
3210         uint8_t flags;
3211
3212         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3213         if (slab == NULL)
3214                 return (NULL);
3215         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3216         if (mem) {
3217                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3218                 slab->us_data = mem;
3219                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3220                 slab->us_size = size;
3221                 uma_total_inc(size);
3222         } else {
3223                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3224         }
3225
3226         return (mem);
3227 }
3228
3229 void
3230 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3231 {
3232
3233         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3234         uma_total_dec(slab->us_size);
3235         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3236 }
3237
3238 static void
3239 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3240 {
3241         int i;
3242
3243         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3244                 CPU_FOREACH(i)
3245                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3246         } else
3247                 bzero(item, zone->uz_size);
3248 }
3249
3250 unsigned long
3251 uma_limit(void)
3252 {
3253
3254         return (uma_kmem_limit);
3255 }
3256
3257 void
3258 uma_set_limit(unsigned long limit)
3259 {
3260
3261         uma_kmem_limit = limit;
3262 }
3263
3264 unsigned long
3265 uma_size(void)
3266 {
3267
3268         return uma_kmem_total;
3269 }
3270
3271 void
3272 uma_print_stats(void)
3273 {
3274         zone_foreach(uma_print_zone);
3275 }
3276
3277 static void
3278 slab_print(uma_slab_t slab)
3279 {
3280         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3281                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3282 }
3283
3284 static void
3285 cache_print(uma_cache_t cache)
3286 {
3287         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3288                 cache->uc_allocbucket,
3289                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3290                 cache->uc_freebucket,
3291                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3292 }
3293
3294 static void
3295 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3296 {
3297         uma_slab_t slab;
3298
3299         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3300             "out %d free %d limit %d\n",
3301             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3302             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3303             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
3304             keg->uk_free, (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3305         printf("Part slabs:\n");
3306         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3307                 slab_print(slab);
3308         printf("Free slabs:\n");
3309         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3310                 slab_print(slab);
3311         printf("Full slabs:\n");
3312         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3313                 slab_print(slab);
3314 }
3315
3316 void
3317 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3318 {
3319         uma_cache_t cache;
3320         uma_klink_t kl;
3321         int i;
3322
3323         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3324             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3325         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3326                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3327         CPU_FOREACH(i) {
3328                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3329                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3330                 cache_print(cache);
3331         }
3332 }
3333
3334 #ifdef DDB
3335 /*
3336  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3337  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3338  *
3339  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3340  * per-CPU cache statistic.
3341  *
3342  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3343  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3344  * directly so that we don't have to.
3345  */
3346 static void
3347 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3348     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3349 {
3350         uma_cache_t cache;
3351         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3352         int cachefree, cpu;
3353
3354         allocs = frees = sleeps = 0;
3355         cachefree = 0;
3356         CPU_FOREACH(cpu) {
3357                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3358                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3359                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3360                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3361                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3362                 allocs += cache->uc_allocs;
3363                 frees += cache->uc_frees;
3364         }
3365         allocs += z->uz_allocs;
3366         frees += z->uz_frees;
3367         sleeps += z->uz_sleeps;
3368         if (cachefreep != NULL)
3369                 *cachefreep = cachefree;
3370         if (allocsp != NULL)
3371                 *allocsp = allocs;
3372         if (freesp != NULL)
3373                 *freesp = frees;
3374         if (sleepsp != NULL)
3375                 *sleepsp = sleeps;
3376 }
3377 #endif /* DDB */
3378
3379 static int
3380 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3381 {
3382         uma_keg_t kz;
3383         uma_zone_t z;
3384         int count;
3385
3386         count = 0;
3387         rw_rlock(&uma_rwlock);
3388         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3389                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3390                         count++;
3391         }
3392         rw_runlock(&uma_rwlock);
3393         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3394 }
3395
3396 static int
3397 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3398 {
3399         struct uma_stream_header ush;
3400         struct uma_type_header uth;
3401         struct uma_percpu_stat ups;
3402         uma_bucket_t bucket;
3403         struct sbuf sbuf;
3404         uma_cache_t cache;
3405         uma_klink_t kl;
3406         uma_keg_t kz;
3407         uma_zone_t z;
3408         uma_keg_t k;
3409         int count, error, i;
3410
3411         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3412         if (error != 0)
3413                 return (error);
3414         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3415         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
3416
3417         count = 0;
3418         rw_rlock(&uma_rwlock);
3419         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3420                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3421                         count++;
3422         }
3423
3424         /*
3425          * Insert stream header.
3426          */
3427         bzero(&ush, sizeof(ush));
3428         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3429         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3430         ush.ush_count = count;
3431         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3432
3433         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3434                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3435                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3436                         ZONE_LOCK(z);
3437                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3438                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3439                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3440                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3441                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3442                                 k = kl->kl_keg;
3443                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3444                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3445                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3446                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3447                                     * k->uk_ipers;
3448                         }
3449
3450                         /*
3451                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3452                          * on the keg's zone list.
3453                          */
3454                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3455                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3456                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3457
3458                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3459                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3460                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3461                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3462                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3463                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3464                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3465                         /*
3466                          * While it is not normally safe to access the cache
3467                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3468                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3469                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3470                          * accept the possible race associated with bucket
3471                          * exchange during monitoring.
3472                          */
3473                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3474                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3475                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3476                                         goto skip;
3477                                 if (CPU_ABSENT(i))
3478                                         goto skip;
3479                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3480                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3481                                         ups.ups_cache_free +=
3482                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3483                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3484                                         ups.ups_cache_free +=
3485                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3486                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3487                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3488 skip:
3489                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3490                         }
3491                         ZONE_UNLOCK(z);
3492                 }
3493         }
3494         rw_runlock(&uma_rwlock);
3495         error = sbuf_finish(&sbuf);
3496         sbuf_delete(&sbuf);
3497         return (error);
3498 }
3499
3500 int
3501 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3502 {
3503         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3504         int error, max;
3505
3506         max = uma_zone_get_max(zone);
3507         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3508         if (error || !req->newptr)
3509                 return (error);
3510
3511         uma_zone_set_max(zone, max);
3512
3513         return (0);
3514 }
3515
3516 int
3517 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3518 {
3519         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3520         int cur;
3521
3522         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3523         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3524 }
3525
3526 #ifdef INVARIANTS
3527 static uma_slab_t
3528 uma_dbg_getslab(uma_zone_t zone, void *item)
3529 {
3530         uma_slab_t slab;
3531         uma_keg_t keg;
3532         uint8_t *mem;
3533
3534         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3535         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
3536                 slab = vtoslab((vm_offset_t)mem);
3537         } else {
3538                 /*
3539                  * It is safe to return the slab here even though the
3540                  * zone is unlocked because the item's allocation state
3541                  * essentially holds a reference.
3542                  */
3543                 ZONE_LOCK(zone);
3544                 keg = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg;
3545                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
3546                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
3547                 else
3548                         slab = (uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff);
3549                 ZONE_UNLOCK(zone);
3550         }
3551
3552         return (slab);
3553 }
3554
3555 /*
3556  * Set up the slab's freei data such that uma_dbg_free can function.
3557  *
3558  */
3559 static void
3560 uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
3561 {
3562         uma_keg_t keg;
3563         int freei;
3564
3565         if (zone_first_keg(zone) == NULL)
3566                 return;
3567         if (slab == NULL) {
3568                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
3569                 if (slab == NULL) 
3570                         panic("uma: item %p did not belong to zone %s\n",
3571                             item, zone->uz_name);
3572         }
3573         keg = slab->us_keg;
3574         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3575
3576         if (BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
3577                 panic("Duplicate alloc of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3578                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3579         BIT_SET_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
3580
3581         return;
3582 }
3583
3584 /*
3585  * Verifies freed addresses.  Checks for alignment, valid slab membership
3586  * and duplicate frees.
3587  *
3588  */
3589 static void
3590 uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
3591 {
3592         uma_keg_t keg;
3593         int freei;
3594
3595         if (zone_first_keg(zone) == NULL)
3596                 return;
3597         if (slab == NULL) {
3598                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
3599                 if (slab == NULL) 
3600                         panic("uma: Freed item %p did not belong to zone %s\n",
3601                             item, zone->uz_name);
3602         }
3603         keg = slab->us_keg;
3604         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3605
3606         if (freei >= keg->uk_ipers)
3607                 panic("Invalid free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3608                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3609
3610         if (((freei * keg->uk_rsize) + slab->us_data) != item) 
3611                 panic("Unaligned free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3612                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3613
3614         if (!BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
3615                 panic("Duplicate free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3616                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3617
3618         BIT_CLR_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
3619 }
3620 #endif /* INVARIANTS */
3621
3622 #ifdef DDB
3623 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3624 {
3625         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3626         uma_bucket_t bucket;
3627         uma_keg_t kz;
3628         uma_zone_t z;
3629         int cachefree;
3630
3631         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3632             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3633         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3634                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3635                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3636                                 allocs = z->uz_allocs;
3637                                 frees = z->uz_frees;
3638                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3639                                 cachefree = 0;
3640                         } else
3641                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3642                                     &frees, &sleeps);
3643                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3644                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3645                                 cachefree += kz->uk_free;
3646                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3647                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3648                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3649                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3650                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3651                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3652                         if (db_pager_quit)
3653                                 return;
3654                 }
3655         }
3656 }
3657
3658 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3659 {
3660         uint64_t allocs, frees;
3661         uma_bucket_t bucket;
3662         uma_zone_t z;
3663         int cachefree;
3664
3665         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3666             "Requests", "Bucket");
3667         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3668                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3669                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3670                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3671                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3672                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3673                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3674                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3675                 if (db_pager_quit)
3676                         return;
3677         }
3678 }
3679 #endif  /* DDB */