]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Merge OpenSSL 1.0.2l.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * efficient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/eventhandler.h>
68 #include <sys/kernel.h>
69 #include <sys/types.h>
70 #include <sys/queue.h>
71 #include <sys/malloc.h>
72 #include <sys/ktr.h>
73 #include <sys/lock.h>
74 #include <sys/sysctl.h>
75 #include <sys/mutex.h>
76 #include <sys/proc.h>
77 #include <sys/random.h>
78 #include <sys/rwlock.h>
79 #include <sys/sbuf.h>
80 #include <sys/sched.h>
81 #include <sys/smp.h>
82 #include <sys/taskqueue.h>
83 #include <sys/vmmeter.h>
84
85 #include <vm/vm.h>
86 #include <vm/vm_object.h>
87 #include <vm/vm_page.h>
88 #include <vm/vm_pageout.h>
89 #include <vm/vm_param.h>
90 #include <vm/vm_map.h>
91 #include <vm/vm_kern.h>
92 #include <vm/vm_extern.h>
93 #include <vm/uma.h>
94 #include <vm/uma_int.h>
95 #include <vm/uma_dbg.h>
96
97 #include <ddb/ddb.h>
98
99 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
100 #include <vm/memguard.h>
101 #endif
102
103 /*
104  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
105  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
106  * bss section to bootstrap us.
107  */
108 static struct uma_keg masterkeg;
109 static struct uma_zone masterzone_k;
110 static struct uma_zone masterzone_z;
111 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
112 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
113
114 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
115 static uma_zone_t slabzone;
116
117 /*
118  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
119  * prior to malloc coming up.
120  */
121 static uma_zone_t hashzone;
122
123 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
124 int uma_align_cache = 64 - 1;
125
126 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
127
128 /*
129  * Are we allowed to allocate buckets?
130  */
131 static int bucketdisable = 1;
132
133 /* Linked list of all kegs in the system */
134 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
135
136 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
137 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
138     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
139
140 /* This RW lock protects the keg list */
141 static struct rwlock_padalign uma_rwlock;
142
143 /* Linked list of boot time pages */
144 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
145     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
146
147 /* This mutex protects the boot time pages list */
148 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
149
150 static struct sx uma_drain_lock;
151
152 /* Is the VM done starting up? */
153 static int booted = 0;
154 #define UMA_STARTUP     1
155 #define UMA_STARTUP2    2
156
157 /*
158  * This is the handle used to schedule events that need to happen
159  * outside of the allocation fast path.
160  */
161 static struct callout uma_callout;
162 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
163
164 /*
165  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
166  * a special allocation function just for zones.
167  */
168 struct uma_zctor_args {
169         const char *name;
170         size_t size;
171         uma_ctor ctor;
172         uma_dtor dtor;
173         uma_init uminit;
174         uma_fini fini;
175         uma_import import;
176         uma_release release;
177         void *arg;
178         uma_keg_t keg;
179         int align;
180         uint32_t flags;
181 };
182
183 struct uma_kctor_args {
184         uma_zone_t zone;
185         size_t size;
186         uma_init uminit;
187         uma_fini fini;
188         int align;
189         uint32_t flags;
190 };
191
192 struct uma_bucket_zone {
193         uma_zone_t      ubz_zone;
194         char            *ubz_name;
195         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
196         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
197 };
198
199 /*
200  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
201  * of two sizes for more efficient space utilization.
202  */
203 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
204     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
205
206 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
207
208 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
209         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
210         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
211         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
212         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
213         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
214         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
215         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
216         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
217         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
218         { NULL, NULL, 0}
219 };
220
221 /*
222  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
223  */
224 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
225
226 /* Prototypes.. */
227
228 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
229 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
230 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, uint8_t *, int);
231 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
232 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
233 static void cache_drain(uma_zone_t);
234 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
235 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
236 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
237 static void keg_dtor(void *, int, void *);
238 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
239 static void zone_dtor(void *, int, void *);
240 static int zero_init(void *, int, int);
241 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
242 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
243 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
244 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
245 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
246 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
247 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
248 static void uma_timeout(void *);
249 static void uma_startup3(void);
250 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
251 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
252 static void bucket_enable(void);
253 static void bucket_init(void);
254 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
255 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
256 static void bucket_zone_drain(void);
257 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
258 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
259 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
260 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
261 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
262 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
263     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
264 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
265 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
266 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
267
268 void uma_print_zone(uma_zone_t);
269 void uma_print_stats(void);
270 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
271 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
272
273 #ifdef INVARIANTS
274 static void uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
275 static void uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
276 #endif
277
278 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
279
280 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
281     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
282
283 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
284     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
285
286 static int zone_warnings = 1;
287 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
288     "Warn when UMA zones becomes full");
289
290 /*
291  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
292  */
293 static void
294 bucket_enable(void)
295 {
296         bucketdisable = vm_page_count_min();
297 }
298
299 /*
300  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
301  *
302  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
303  * of the header and an array of pointers.
304  */
305 static void
306 bucket_init(void)
307 {
308         struct uma_bucket_zone *ubz;
309         int size;
310
311         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
312                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
313                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
314                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
315                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
316                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
317         }
318 }
319
320 /*
321  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
322  * to allocate the bucket.
323  */
324 static struct uma_bucket_zone *
325 bucket_zone_lookup(int entries)
326 {
327         struct uma_bucket_zone *ubz;
328
329         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
330                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
331                         return (ubz);
332         ubz--;
333         return (ubz);
334 }
335
336 static int
337 bucket_select(int size)
338 {
339         struct uma_bucket_zone *ubz;
340
341         ubz = &bucket_zones[0];
342         if (size > ubz->ubz_maxsize)
343                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
344
345         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
346                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
347                         break;
348         ubz--;
349         return (ubz->ubz_entries);
350 }
351
352 static uma_bucket_t
353 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
354 {
355         struct uma_bucket_zone *ubz;
356         uma_bucket_t bucket;
357
358         /*
359          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
360          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
361          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
362          * low memory situations.
363          */
364         if (bucketdisable)
365                 return (NULL);
366         /*
367          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
368          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
369          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
370          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
371          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
372          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
373          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
374          * free path.
375          */
376         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
377                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
378         else {
379                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
380                         return (NULL);
381                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
382         }
383         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
384                 flags |= M_NOVM;
385         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
386         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
387                 ubz++;
388         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
389         if (bucket) {
390 #ifdef INVARIANTS
391                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
392 #endif
393                 bucket->ub_cnt = 0;
394                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
395         }
396
397         return (bucket);
398 }
399
400 static void
401 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
402 {
403         struct uma_bucket_zone *ubz;
404
405         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
406             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
407         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
408                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
409         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
410         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
411 }
412
413 static void
414 bucket_zone_drain(void)
415 {
416         struct uma_bucket_zone *ubz;
417
418         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
419                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
420 }
421
422 static void
423 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
424 {
425         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
426
427         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
428                 return;
429
430         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
431                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
432 }
433
434 static inline void
435 zone_maxaction(uma_zone_t zone)
436 {
437
438         if (zone->uz_maxaction.ta_func != NULL)
439                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &zone->uz_maxaction);
440 }
441
442 static void
443 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
444 {
445         uma_klink_t klink;
446
447         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
448                 kegfn(klink->kl_keg);
449 }
450
451 /*
452  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
453  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
454  *
455  * Arguments:
456  *      arg   Unused
457  *
458  * Returns:
459  *      Nothing
460  */
461 static void
462 uma_timeout(void *unused)
463 {
464         bucket_enable();
465         zone_foreach(zone_timeout);
466
467         /* Reschedule this event */
468         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
469 }
470
471 /*
472  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
473  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
474  *
475  *  Returns nothing.
476  */
477 static void
478 keg_timeout(uma_keg_t keg)
479 {
480
481         KEG_LOCK(keg);
482         /*
483          * Expand the keg hash table.
484          *
485          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
486          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
487          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
488          */
489         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
490             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
491                 struct uma_hash newhash;
492                 struct uma_hash oldhash;
493                 int ret;
494
495                 /*
496                  * This is so involved because allocating and freeing
497                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
498                  * I have to do everything in stages and check for
499                  * races.
500                  */
501                 newhash = keg->uk_hash;
502                 KEG_UNLOCK(keg);
503                 ret = hash_alloc(&newhash);
504                 KEG_LOCK(keg);
505                 if (ret) {
506                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
507                                 oldhash = keg->uk_hash;
508                                 keg->uk_hash = newhash;
509                         } else
510                                 oldhash = newhash;
511
512                         KEG_UNLOCK(keg);
513                         hash_free(&oldhash);
514                         return;
515                 }
516         }
517         KEG_UNLOCK(keg);
518 }
519
520 static void
521 zone_timeout(uma_zone_t zone)
522 {
523
524         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
525 }
526
527 /*
528  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
529  * backing store.
530  *
531  * Arguments:
532  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
533  *
534  * Returns:
535  *      1 on success and 0 on failure.
536  */
537 static int
538 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
539 {
540         int oldsize;
541         int alloc;
542
543         oldsize = hash->uh_hashsize;
544
545         /* We're just going to go to a power of two greater */
546         if (oldsize)  {
547                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
548                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
549                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
550                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
551         } else {
552                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
553                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
554                     M_WAITOK);
555                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
556         }
557         if (hash->uh_slab_hash) {
558                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
559                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
560                 return (1);
561         }
562
563         return (0);
564 }
565
566 /*
567  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
568  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
569  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
570  *
571  * Arguments:
572  *      oldhash  The hash you want to expand
573  *      newhash  The hash structure for the new table
574  *
575  * Returns:
576  *      Nothing
577  *
578  * Discussion:
579  */
580 static int
581 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
582 {
583         uma_slab_t slab;
584         int hval;
585         int i;
586
587         if (!newhash->uh_slab_hash)
588                 return (0);
589
590         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
591                 return (0);
592
593         /*
594          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
595          * full rehash.
596          */
597
598         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
599                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
600                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
601                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
602                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
603                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
604                             slab, us_hlink);
605                 }
606
607         return (1);
608 }
609
610 /*
611  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
612  *
613  * Arguments:
614  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
615  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
616  *
617  * Returns:
618  *      Nothing
619  */
620 static void
621 hash_free(struct uma_hash *hash)
622 {
623         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
624                 return;
625         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
626                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
627         else
628                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
629 }
630
631 /*
632  * Frees all outstanding items in a bucket
633  *
634  * Arguments:
635  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
636  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
637  *
638  * Returns:
639  *      Nothing
640  */
641
642 static void
643 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
644 {
645         int i;
646
647         if (bucket == NULL)
648                 return;
649
650         if (zone->uz_fini)
651                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
652                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
653         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
654         bucket->ub_cnt = 0;
655 }
656
657 /*
658  * Drains the per cpu caches for a zone.
659  *
660  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
661  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
662  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
663  *
664  * Arguments:
665  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
666  *
667  * Returns:
668  *      Nothing
669  */
670 static void
671 cache_drain(uma_zone_t zone)
672 {
673         uma_cache_t cache;
674         int cpu;
675
676         /*
677          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
678          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
679          * of the caches at this point.
680          *
681          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
682          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
683          *
684          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
685          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
686          * there in some form?
687          */
688         CPU_FOREACH(cpu) {
689                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
690                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
691                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
692                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
693                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
694                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
695                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
696                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
697         }
698         ZONE_LOCK(zone);
699         bucket_cache_drain(zone);
700         ZONE_UNLOCK(zone);
701 }
702
703 static void
704 cache_shrink(uma_zone_t zone)
705 {
706
707         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
708                 return;
709
710         ZONE_LOCK(zone);
711         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
712         ZONE_UNLOCK(zone);
713 }
714
715 static void
716 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
717 {
718         uma_cache_t cache;
719         uma_bucket_t b1, b2;
720
721         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
722                 return;
723
724         b1 = b2 = NULL;
725         ZONE_LOCK(zone);
726         critical_enter();
727         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
728         if (cache->uc_allocbucket) {
729                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
730                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
731                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
732                 else
733                         b1 = cache->uc_allocbucket;
734                 cache->uc_allocbucket = NULL;
735         }
736         if (cache->uc_freebucket) {
737                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
738                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
739                             cache->uc_freebucket, ub_link);
740                 else
741                         b2 = cache->uc_freebucket;
742                 cache->uc_freebucket = NULL;
743         }
744         critical_exit();
745         ZONE_UNLOCK(zone);
746         if (b1)
747                 bucket_free(zone, b1, NULL);
748         if (b2)
749                 bucket_free(zone, b2, NULL);
750 }
751
752 /*
753  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
754  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
755  * one by one and enter a critical section on each of them in order
756  * to safely access their cache buckets.
757  * Zone lock must not be held on call this function.
758  */
759 static void
760 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
761 {
762         int cpu;
763
764         /*
765          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
766          */
767         if (zone)
768                 cache_shrink(zone);
769         else
770                 zone_foreach(cache_shrink);
771
772         CPU_FOREACH(cpu) {
773                 thread_lock(curthread);
774                 sched_bind(curthread, cpu);
775                 thread_unlock(curthread);
776
777                 if (zone)
778                         cache_drain_safe_cpu(zone);
779                 else
780                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
781         }
782         thread_lock(curthread);
783         sched_unbind(curthread);
784         thread_unlock(curthread);
785 }
786
787 /*
788  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
789  */
790 static void
791 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
792 {
793         uma_bucket_t bucket;
794
795         /*
796          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
797          * cpu (alloc/free).
798          */
799         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
800                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
801                 ZONE_UNLOCK(zone);
802                 bucket_drain(zone, bucket);
803                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
804                 ZONE_LOCK(zone);
805         }
806
807         /*
808          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
809          * is probably lower then price of global cache drain.
810          */
811         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
812                 zone->uz_count--;
813 }
814
815 static void
816 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
817 {
818         uint8_t *mem;
819         int i;
820         uint8_t flags;
821
822         mem = slab->us_data;
823         flags = slab->us_flags;
824         i = start;
825         if (keg->uk_fini != NULL) {
826                 for (i--; i > -1; i--)
827                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
828                             keg->uk_size);
829         }
830         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
831                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
832 #ifdef UMA_DEBUG
833         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
834             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
835 #endif
836         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
837 }
838
839 /*
840  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
841  * the pageout daemon.
842  *
843  * Returns nothing.
844  */
845 static void
846 keg_drain(uma_keg_t keg)
847 {
848         struct slabhead freeslabs = { 0 };
849         uma_slab_t slab, tmp;
850
851         /*
852          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
853          * time
854          */
855         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
856                 return;
857
858 #ifdef UMA_DEBUG
859         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
860 #endif
861         KEG_LOCK(keg);
862         if (keg->uk_free == 0)
863                 goto finished;
864
865         LIST_FOREACH_SAFE(slab, &keg->uk_free_slab, us_link, tmp) {
866                 /* We have nowhere to free these to. */
867                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT)
868                         continue;
869
870                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
871                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
872                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
873
874                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
875                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
876
877                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
878         }
879 finished:
880         KEG_UNLOCK(keg);
881
882         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
883                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
884                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
885         }
886 }
887
888 static void
889 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
890 {
891
892         /*
893          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
894          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
895          * is the only call that knows the structure will still be available
896          * when it wakes up.
897          */
898         ZONE_LOCK(zone);
899         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
900                 if (waitok == M_NOWAIT)
901                         goto out;
902                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
903         }
904         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
905         bucket_cache_drain(zone);
906         ZONE_UNLOCK(zone);
907         /*
908          * The DRAINING flag protects us from being freed while
909          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
910          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
911          */
912         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
913         ZONE_LOCK(zone);
914         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
915         wakeup(zone);
916 out:
917         ZONE_UNLOCK(zone);
918 }
919
920 void
921 zone_drain(uma_zone_t zone)
922 {
923
924         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
925 }
926
927 /*
928  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
929  *
930  * Arguments:
931  *      wait  Shall we wait?
932  *
933  * Returns:
934  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
935  *      caller specified M_NOWAIT.
936  */
937 static uma_slab_t
938 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
939 {
940         uma_alloc allocf;
941         uma_slab_t slab;
942         uint8_t *mem;
943         uint8_t flags;
944         int i;
945
946         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
947         slab = NULL;
948         mem = NULL;
949
950 #ifdef UMA_DEBUG
951         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
952 #endif
953         allocf = keg->uk_allocf;
954         KEG_UNLOCK(keg);
955
956         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
957                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
958                 if (slab == NULL)
959                         goto out;
960         }
961
962         /*
963          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
964          * first time they are added to a zone.
965          *
966          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
967          */
968
969         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
970                 wait |= M_ZERO;
971         else
972                 wait &= ~M_ZERO;
973
974         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
975                 wait |= M_NODUMP;
976
977         /* zone is passed for legacy reasons. */
978         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
979         if (mem == NULL) {
980                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
981                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
982                 slab = NULL;
983                 goto out;
984         }
985
986         /* Point the slab into the allocated memory */
987         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
988                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
989
990         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
991                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
992                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
993
994         slab->us_keg = keg;
995         slab->us_data = mem;
996         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
997         slab->us_flags = flags;
998         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
999 #ifdef INVARIANTS
1000         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1001 #endif
1002
1003         if (keg->uk_init != NULL) {
1004                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1005                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1006                             keg->uk_size, wait) != 0)
1007                                 break;
1008                 if (i != keg->uk_ipers) {
1009                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1010                         slab = NULL;
1011                         goto out;
1012                 }
1013         }
1014 out:
1015         KEG_LOCK(keg);
1016
1017         if (slab != NULL) {
1018                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1019                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1020
1021                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1022                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1023         }
1024
1025         return (slab);
1026 }
1027
1028 /*
1029  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1030  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1031  * the VM is ready.
1032  */
1033 static void *
1034 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1035 {
1036         uma_keg_t keg;
1037         uma_slab_t tmps;
1038         int pages, check_pages;
1039
1040         keg = zone_first_keg(zone);
1041         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1042         check_pages = pages - 1;
1043         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1044
1045         /*
1046          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1047          */
1048         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1049
1050         /* First check if we have enough room. */
1051         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1052         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
1053                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
1054         if (tmps != NULL) {
1055                 /*
1056                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
1057                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
1058                  * "pages" contiguous pages of memory.
1059                  */
1060                 while (pages-- > 0) {
1061                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1062                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
1063                 }
1064                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1065                 *pflag = tmps->us_flags;
1066                 return (tmps->us_data);
1067         }
1068         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1069         if (booted < UMA_STARTUP2)
1070                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1071         /*
1072          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1073          */
1074 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1075         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1076 #else
1077         keg->uk_allocf = page_alloc;
1078 #endif
1079         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Allocates a number of pages from the system
1084  *
1085  * Arguments:
1086  *      bytes  The number of bytes requested
1087  *      wait  Shall we wait?
1088  *
1089  * Returns:
1090  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1091  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1092  */
1093 static void *
1094 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1095 {
1096         void *p;        /* Returned page */
1097
1098         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1099         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1100
1101         return (p);
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Allocates a number of pages from within an object
1106  *
1107  * Arguments:
1108  *      bytes  The number of bytes requested
1109  *      wait   Shall we wait?
1110  *
1111  * Returns:
1112  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1113  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1114  */
1115 static void *
1116 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
1117 {
1118         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1119         u_long npages;
1120         vm_offset_t retkva, zkva;
1121         vm_page_t p, p_next;
1122         uma_keg_t keg;
1123
1124         TAILQ_INIT(&alloctail);
1125         keg = zone_first_keg(zone);
1126
1127         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1128         while (npages > 0) {
1129                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1130                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1131                 if (p != NULL) {
1132                         /*
1133                          * Since the page does not belong to an object, its
1134                          * listq is unused.
1135                          */
1136                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1137                         npages--;
1138                         continue;
1139                 }
1140                 if (wait & M_WAITOK) {
1141                         VM_WAIT;
1142                         continue;
1143                 }
1144
1145                 /*
1146                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1147                  * exit.
1148                  */
1149                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1150                         vm_page_unwire(p, PQ_NONE);
1151                         vm_page_free(p); 
1152                 }
1153                 return (NULL);
1154         }
1155         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1156         zkva = keg->uk_kva +
1157             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1158         retkva = zkva;
1159         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1160                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1161                 zkva += PAGE_SIZE;
1162         }
1163
1164         return ((void *)retkva);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Frees a number of pages to the system
1169  *
1170  * Arguments:
1171  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1172  *      size  The size of the memory being freed
1173  *      flags The original p->us_flags field
1174  *
1175  * Returns:
1176  *      Nothing
1177  */
1178 static void
1179 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1180 {
1181         struct vmem *vmem;
1182
1183         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1184                 vmem = kmem_arena;
1185         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1186                 vmem = kernel_arena;
1187         else
1188                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %x", flags);
1189
1190         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1191 }
1192
1193 /*
1194  * Zero fill initializer
1195  *
1196  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1197  */
1198 static int
1199 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1200 {
1201         bzero(mem, size);
1202         return (0);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1207  *
1208  * Arguments
1209  *      keg  The zone we should initialize
1210  *
1211  * Returns
1212  *      Nothing
1213  */
1214 static void
1215 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1216 {
1217         u_int rsize;
1218         u_int memused;
1219         u_int wastedspace;
1220         u_int shsize;
1221         u_int slabsize;
1222
1223         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1224                 u_int ncpus = (mp_maxid + 1) ? (mp_maxid + 1) : MAXCPU;
1225
1226                 slabsize = sizeof(struct pcpu);
1227                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1228                     PAGE_SIZE);
1229         } else {
1230                 slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1231                 keg->uk_ppera = 1;
1232         }
1233
1234         /*
1235          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1236          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1237          * allocation bits for we round it up.
1238          */
1239         rsize = keg->uk_size;
1240         if (rsize < slabsize / SLAB_SETSIZE)
1241                 rsize = slabsize / SLAB_SETSIZE;
1242         if (rsize & keg->uk_align)
1243                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1244         keg->uk_rsize = rsize;
1245
1246         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1247             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1248             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1249
1250         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1251                 shsize = 0;
1252         else 
1253                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1254
1255         keg->uk_ipers = (slabsize - shsize) / rsize;
1256         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1257             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1258
1259         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1260         wastedspace = slabsize - memused;
1261
1262         /*
1263          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1264          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1265          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1266          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1267          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1268          */
1269         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1270             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1271                 return;
1272
1273         /*
1274          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1275          * this if it permits more items per-slab.
1276          *
1277          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1278          * Historically this was not done because the VM could not
1279          * efficiently handle contiguous allocations.
1280          */
1281         if ((wastedspace >= slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1282             (keg->uk_ipers < (slabsize / keg->uk_rsize))) {
1283                 keg->uk_ipers = slabsize / keg->uk_rsize;
1284                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1285                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1286 #ifdef UMA_DEBUG
1287                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1288                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1289                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1290                     "calculated ipers = %d, "
1291                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1292                     slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1293                     slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1294 #endif
1295                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1296         }
1297
1298         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1299             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1300                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1301 }
1302
1303 /*
1304  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1305  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1306  * more complicated.
1307  *
1308  * Arguments
1309  *      keg  The keg we should initialize
1310  *
1311  * Returns
1312  *      Nothing
1313  */
1314 static void
1315 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1316 {
1317         u_int shsize;
1318
1319         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1320         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1321             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1322         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1323             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1324
1325         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1326         keg->uk_ipers = 1;
1327         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1328
1329         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1330         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1331                 return;
1332
1333         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1334         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1335                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1336                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1337                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1338                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1339
1340                 if ((PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - keg->uk_rsize < shsize)
1341                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1342         }
1343
1344         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1345             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1346                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1347 }
1348
1349 static void
1350 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1351 {
1352         int alignsize;
1353         int trailer;
1354         int pages;
1355         int rsize;
1356
1357         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1358             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1359
1360         alignsize = keg->uk_align + 1;
1361         rsize = keg->uk_size;
1362         /*
1363          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1364          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1365          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1366          * would fall on the same boundary every time.
1367          */
1368         if (rsize & keg->uk_align)
1369                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1370         if ((rsize & alignsize) == 0)
1371                 rsize += alignsize;
1372         trailer = rsize - keg->uk_size;
1373         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1374         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1375         keg->uk_rsize = rsize;
1376         keg->uk_ppera = pages;
1377         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1378         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1379         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1380             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1381             keg->uk_ipers));
1382 }
1383
1384 /*
1385  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1386  * the keg onto the global keg list.
1387  *
1388  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1389  *      udata  Actually uma_kctor_args
1390  */
1391 static int
1392 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1393 {
1394         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1395         uma_keg_t keg = mem;
1396         uma_zone_t zone;
1397
1398         bzero(keg, size);
1399         keg->uk_size = arg->size;
1400         keg->uk_init = arg->uminit;
1401         keg->uk_fini = arg->fini;
1402         keg->uk_align = arg->align;
1403         keg->uk_free = 0;
1404         keg->uk_reserve = 0;
1405         keg->uk_pages = 0;
1406         keg->uk_flags = arg->flags;
1407         keg->uk_allocf = page_alloc;
1408         keg->uk_freef = page_free;
1409         keg->uk_slabzone = NULL;
1410
1411         /*
1412          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1413          */
1414         zone = arg->zone;
1415         keg->uk_name = zone->uz_name;
1416
1417         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1418                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1419
1420         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1421                 keg->uk_init = zero_init;
1422
1423         if (arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1424                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1425
1426         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1427 #ifdef SMP
1428                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1429 #else
1430                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1431 #endif
1432
1433         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1434                 keg_cachespread_init(keg);
1435         } else {
1436                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1437                         keg_large_init(keg);
1438                 else
1439                         keg_small_init(keg);
1440         }
1441
1442         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1443                 keg->uk_slabzone = slabzone;
1444
1445         /*
1446          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1447          * startup cache until the vm is ready.
1448          */
1449         if (keg->uk_ppera == 1) {
1450 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1451                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1452                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1453
1454                 if (booted < UMA_STARTUP)
1455                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1456 #else
1457                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1458                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1459 #endif
1460         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1461             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1462                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1463
1464         /*
1465          * Initialize keg's lock
1466          */
1467         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1468
1469         /*
1470          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1471          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1472          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1473          */
1474         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1475                 u_int totsize;
1476
1477                 /* Size of the slab struct and free list */
1478                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1479
1480                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1481                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1482                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1483                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1484
1485                 /*
1486                  * The only way the following is possible is if with our
1487                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1488                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1489                  * mathematically possible for all cases, so we make
1490                  * sure here anyway.
1491                  */
1492                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1493                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1494                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1495                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1496                             keg->uk_size);
1497                         panic("UMA slab won't fit.");
1498                 }
1499         }
1500
1501         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1502                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1503
1504 #ifdef UMA_DEBUG
1505         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1506             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1507             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1508             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
1509             keg->uk_free);
1510 #endif
1511
1512         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1513
1514         rw_wlock(&uma_rwlock);
1515         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1516         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1517         return (0);
1518 }
1519
1520 /*
1521  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1522  *
1523  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1524  *      udata  Actually uma_zctor_args
1525  */
1526 static int
1527 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1528 {
1529         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1530         uma_zone_t zone = mem;
1531         uma_zone_t z;
1532         uma_keg_t keg;
1533
1534         bzero(zone, size);
1535         zone->uz_name = arg->name;
1536         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1537         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1538         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1539         zone->uz_init = NULL;
1540         zone->uz_fini = NULL;
1541         zone->uz_allocs = 0;
1542         zone->uz_frees = 0;
1543         zone->uz_fails = 0;
1544         zone->uz_sleeps = 0;
1545         zone->uz_count = 0;
1546         zone->uz_count_min = 0;
1547         zone->uz_flags = 0;
1548         zone->uz_warning = NULL;
1549         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1550         keg = arg->keg;
1551
1552         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1553
1554         /*
1555          * This is a pure cache zone, no kegs.
1556          */
1557         if (arg->import) {
1558                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1559                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1560                 zone->uz_flags = arg->flags;
1561                 zone->uz_size = arg->size;
1562                 zone->uz_import = arg->import;
1563                 zone->uz_release = arg->release;
1564                 zone->uz_arg = arg->arg;
1565                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1566                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1567                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1568                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1569                 goto out;
1570         }
1571
1572         /*
1573          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1574          */
1575         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1576         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1577         zone->uz_arg = zone; 
1578
1579         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1580                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1581                 zone->uz_init = arg->uminit;
1582                 zone->uz_fini = arg->fini;
1583                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1584                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1585                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1586                 ZONE_LOCK(zone);
1587                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1588                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1589                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1590                                 break;
1591                         }
1592                 }
1593                 ZONE_UNLOCK(zone);
1594                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1595         } else if (keg == NULL) {
1596                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1597                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1598                         return (ENOMEM);
1599         } else {
1600                 struct uma_kctor_args karg;
1601                 int error;
1602
1603                 /* We should only be here from uma_startup() */
1604                 karg.size = arg->size;
1605                 karg.uminit = arg->uminit;
1606                 karg.fini = arg->fini;
1607                 karg.align = arg->align;
1608                 karg.flags = arg->flags;
1609                 karg.zone = zone;
1610                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1611                     flags);
1612                 if (error)
1613                         return (error);
1614         }
1615
1616         /*
1617          * Link in the first keg.
1618          */
1619         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1620         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1621         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1622         zone->uz_size = keg->uk_size;
1623         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1624             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1625
1626         /*
1627          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1628          * caches.  If we're internal, bail out here.
1629          */
1630         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1631                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1632                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1633                 return (0);
1634         }
1635
1636 out:
1637         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1638                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1639         else
1640                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1641         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1642
1643         return (0);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1648  * table and removes the keg from the global list.
1649  *
1650  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1651  *      udata  unused
1652  */
1653 static void
1654 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1655 {
1656         uma_keg_t keg;
1657
1658         keg = (uma_keg_t)arg;
1659         KEG_LOCK(keg);
1660         if (keg->uk_free != 0) {
1661                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1662                     " Lost %d pages of memory.\n",
1663                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1664                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1665         }
1666         KEG_UNLOCK(keg);
1667
1668         hash_free(&keg->uk_hash);
1669
1670         KEG_LOCK_FINI(keg);
1671 }
1672
1673 /*
1674  * Zone header dtor.
1675  *
1676  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1677  *      udata  unused
1678  */
1679 static void
1680 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1681 {
1682         uma_klink_t klink;
1683         uma_zone_t zone;
1684         uma_keg_t keg;
1685
1686         zone = (uma_zone_t)arg;
1687         keg = zone_first_keg(zone);
1688
1689         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1690                 cache_drain(zone);
1691
1692         rw_wlock(&uma_rwlock);
1693         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1694         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1695         /*
1696          * XXX there are some races here where
1697          * the zone can be drained but zone lock
1698          * released and then refilled before we
1699          * remove it... we dont care for now
1700          */
1701         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1702         /*
1703          * Unlink all of our kegs.
1704          */
1705         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1706                 klink->kl_keg = NULL;
1707                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1708                 if (klink == &zone->uz_klink)
1709                         continue;
1710                 free(klink, M_TEMP);
1711         }
1712         /*
1713          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1714          */
1715         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1716                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1717                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1718                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1719                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1720         }
1721         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1726  *
1727  * Arguments:
1728  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1729  *              as an argument.
1730  *
1731  * Returns:
1732  *      Nothing
1733  */
1734 static void
1735 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1736 {
1737         uma_keg_t keg;
1738         uma_zone_t zone;
1739
1740         rw_rlock(&uma_rwlock);
1741         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1742                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1743                         zfunc(zone);
1744         }
1745         rw_runlock(&uma_rwlock);
1746 }
1747
1748 /* Public functions */
1749 /* See uma.h */
1750 void
1751 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1752 {
1753         struct uma_zctor_args args;
1754         uma_slab_t slab;
1755         int i;
1756
1757 #ifdef UMA_DEBUG
1758         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1759 #endif
1760         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1761
1762         /* "manually" create the initial zone */
1763         memset(&args, 0, sizeof(args));
1764         args.name = "UMA Kegs";
1765         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1766         args.ctor = keg_ctor;
1767         args.dtor = keg_dtor;
1768         args.uminit = zero_init;
1769         args.fini = NULL;
1770         args.keg = &masterkeg;
1771         args.align = 32 - 1;
1772         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1773         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1774         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1775
1776 #ifdef UMA_DEBUG
1777         printf("Filling boot free list.\n");
1778 #endif
1779         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1780                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1781                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1782                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1783                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1784         }
1785         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1786
1787 #ifdef UMA_DEBUG
1788         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1789 #endif
1790         args.name = "UMA Zones";
1791         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1792             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1793         args.ctor = zone_ctor;
1794         args.dtor = zone_dtor;
1795         args.uminit = zero_init;
1796         args.fini = NULL;
1797         args.keg = NULL;
1798         args.align = 32 - 1;
1799         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1800         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1801         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1802
1803 #ifdef UMA_DEBUG
1804         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1805 #endif
1806
1807         /* Now make a zone for slab headers */
1808         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1809                                 sizeof(struct uma_slab),
1810                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1811                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1812
1813         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1814             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1815             NULL, NULL, NULL, NULL,
1816             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1817
1818         bucket_init();
1819
1820         booted = UMA_STARTUP;
1821
1822 #ifdef UMA_DEBUG
1823         printf("UMA startup complete.\n");
1824 #endif
1825 }
1826
1827 /* see uma.h */
1828 void
1829 uma_startup2(void)
1830 {
1831         booted = UMA_STARTUP2;
1832         bucket_enable();
1833         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
1834 #ifdef UMA_DEBUG
1835         printf("UMA startup2 complete.\n");
1836 #endif
1837 }
1838
1839 /*
1840  * Initialize our callout handle
1841  *
1842  */
1843
1844 static void
1845 uma_startup3(void)
1846 {
1847 #ifdef UMA_DEBUG
1848         printf("Starting callout.\n");
1849 #endif
1850         callout_init(&uma_callout, 1);
1851         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1852 #ifdef UMA_DEBUG
1853         printf("UMA startup3 complete.\n");
1854 #endif
1855 }
1856
1857 static uma_keg_t
1858 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1859                 int align, uint32_t flags)
1860 {
1861         struct uma_kctor_args args;
1862
1863         args.size = size;
1864         args.uminit = uminit;
1865         args.fini = fini;
1866         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1867         args.flags = flags;
1868         args.zone = zone;
1869         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1870 }
1871
1872 /* See uma.h */
1873 void
1874 uma_set_align(int align)
1875 {
1876
1877         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1878                 uma_align_cache = align;
1879 }
1880
1881 /* See uma.h */
1882 uma_zone_t
1883 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1884                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1885
1886 {
1887         struct uma_zctor_args args;
1888         uma_zone_t res;
1889         bool locked;
1890
1891         KASSERT(powerof2(align + 1), ("invalid zone alignment %d for \"%s\"",
1892             align, name));
1893
1894         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1895         memset(&args, 0, sizeof(args));
1896         args.name = name;
1897         args.size = size;
1898         args.ctor = ctor;
1899         args.dtor = dtor;
1900         args.uminit = uminit;
1901         args.fini = fini;
1902 #ifdef  INVARIANTS
1903         /*
1904          * If a zone is being created with an empty constructor and
1905          * destructor, pass UMA constructor/destructor which checks for
1906          * memory use after free.
1907          */
1908         if ((!(flags & (UMA_ZONE_ZINIT | UMA_ZONE_NOFREE))) &&
1909             ctor == NULL && dtor == NULL && uminit == NULL && fini == NULL) {
1910                 args.ctor = trash_ctor;
1911                 args.dtor = trash_dtor;
1912                 args.uminit = trash_init;
1913                 args.fini = trash_fini;
1914         }
1915 #endif
1916         args.align = align;
1917         args.flags = flags;
1918         args.keg = NULL;
1919
1920         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1921                 locked = false;
1922         } else {
1923                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1924                 locked = true;
1925         }
1926         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1927         if (locked)
1928                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1929         return (res);
1930 }
1931
1932 /* See uma.h */
1933 uma_zone_t
1934 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1935                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1936 {
1937         struct uma_zctor_args args;
1938         uma_keg_t keg;
1939         uma_zone_t res;
1940         bool locked;
1941
1942         keg = zone_first_keg(master);
1943         memset(&args, 0, sizeof(args));
1944         args.name = name;
1945         args.size = keg->uk_size;
1946         args.ctor = ctor;
1947         args.dtor = dtor;
1948         args.uminit = zinit;
1949         args.fini = zfini;
1950         args.align = keg->uk_align;
1951         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1952         args.keg = keg;
1953
1954         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1955                 locked = false;
1956         } else {
1957                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1958                 locked = true;
1959         }
1960         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1961         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1962         if (locked)
1963                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1964         return (res);
1965 }
1966
1967 /* See uma.h */
1968 uma_zone_t
1969 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1970                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1971                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1972 {
1973         struct uma_zctor_args args;
1974
1975         memset(&args, 0, sizeof(args));
1976         args.name = name;
1977         args.size = size;
1978         args.ctor = ctor;
1979         args.dtor = dtor;
1980         args.uminit = zinit;
1981         args.fini = zfini;
1982         args.import = zimport;
1983         args.release = zrelease;
1984         args.arg = arg;
1985         args.align = 0;
1986         args.flags = flags;
1987
1988         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1989 }
1990
1991 static void
1992 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1993 {
1994         if (a < b) {
1995                 ZONE_LOCK(a);
1996                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1997         } else {
1998                 ZONE_LOCK(b);
1999                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2000         }
2001 }
2002
2003 static void
2004 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2005 {
2006
2007         ZONE_UNLOCK(a);
2008         ZONE_UNLOCK(b);
2009 }
2010
2011 int
2012 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2013 {
2014         uma_klink_t klink;
2015         uma_klink_t kl;
2016         int error;
2017
2018         error = 0;
2019         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2020
2021         zone_lock_pair(zone, master);
2022         /*
2023          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2024          * a secondary.
2025          */
2026         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2027             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2028                 error = EINVAL;
2029                 goto out;
2030         }
2031         /*
2032          * The new master must also use vtoslab().
2033          */
2034         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2035                 error = EINVAL;
2036                 goto out;
2037         }
2038
2039         /*
2040          * The underlying object must be the same size.  rsize
2041          * may be different.
2042          */
2043         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2044                 error = E2BIG;
2045                 goto out;
2046         }
2047         /*
2048          * Put it at the end of the list.
2049          */
2050         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2051         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2052                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2053                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2054                         break;
2055                 }
2056         }
2057         klink = NULL;
2058         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2059         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2060
2061 out:
2062         zone_unlock_pair(zone, master);
2063         if (klink != NULL)
2064                 free(klink, M_TEMP);
2065
2066         return (error);
2067 }
2068
2069
2070 /* See uma.h */
2071 void
2072 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2073 {
2074
2075         sx_slock(&uma_drain_lock);
2076         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2077         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2078 }
2079
2080 /* See uma.h */
2081 void *
2082 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2083 {
2084         void *item;
2085         uma_cache_t cache;
2086         uma_bucket_t bucket;
2087         int lockfail;
2088         int cpu;
2089
2090         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2091         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2092
2093         /* This is the fast path allocation */
2094 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2095         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2096 #endif
2097         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2098             zone->uz_name, flags);
2099
2100         if (flags & M_WAITOK) {
2101                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2102                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2103         }
2104         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2105             ("uma_zalloc_arg: called with spinlock or critical section held"));
2106
2107 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2108         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2109                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2110                 if (item != NULL) {
2111                         if (zone->uz_init != NULL &&
2112                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2113                                 return (NULL);
2114                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2115                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2116                             flags) != 0) {
2117                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2118                                 return (NULL);
2119                         }
2120                         return (item);
2121                 }
2122                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2123         }
2124 #endif
2125         /*
2126          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2127          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2128          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2129          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2130          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2131          * preemption and migration.  We release the critical section in
2132          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2133          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2134          * must detect and handle migration if it has occurred.
2135          */
2136         critical_enter();
2137         cpu = curcpu;
2138         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2139
2140 zalloc_start:
2141         bucket = cache->uc_allocbucket;
2142         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2143                 bucket->ub_cnt--;
2144                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2145 #ifdef INVARIANTS
2146                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2147 #endif
2148                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2149                 cache->uc_allocs++;
2150                 critical_exit();
2151                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2152                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2153                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2154                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2155                         return (NULL);
2156                 }
2157 #ifdef INVARIANTS
2158                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2159 #endif
2160                 if (flags & M_ZERO)
2161                         uma_zero_item(item, zone);
2162                 return (item);
2163         }
2164
2165         /*
2166          * We have run out of items in our alloc bucket.
2167          * See if we can switch with our free bucket.
2168          */
2169         bucket = cache->uc_freebucket;
2170         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2171 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2172                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2173 #endif
2174                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2175                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2176                 goto zalloc_start;
2177         }
2178
2179         /*
2180          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2181          */
2182         bucket = cache->uc_allocbucket;
2183         cache->uc_allocbucket = NULL;
2184         critical_exit();
2185         if (bucket != NULL)
2186                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2187
2188         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2189         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2190                 goto zalloc_item;
2191
2192         /*
2193          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2194          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2195          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2196          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2197          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2198          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2199          * the critical section.
2200          */
2201         lockfail = 0;
2202         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2203                 /* Record contention to size the buckets. */
2204                 ZONE_LOCK(zone);
2205                 lockfail = 1;
2206         }
2207         critical_enter();
2208         cpu = curcpu;
2209         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2210
2211         /*
2212          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2213          */
2214         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2215         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2216         cache->uc_allocs = 0;
2217         cache->uc_frees = 0;
2218
2219         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2220         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2221                 ZONE_UNLOCK(zone);
2222                 goto zalloc_start;
2223         }
2224
2225         /*
2226          * Check the zone's cache of buckets.
2227          */
2228         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2229                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2230                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2231
2232                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2233                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2234                 ZONE_UNLOCK(zone);
2235                 goto zalloc_start;
2236         }
2237         /* We are no longer associated with this CPU. */
2238         critical_exit();
2239
2240         /*
2241          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2242          * handle the working set.
2243          */
2244         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2245                 zone->uz_count++;
2246         ZONE_UNLOCK(zone);
2247
2248         /*
2249          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2250          * works we'll restart the allocation from the beginning and it
2251          * will use the just filled bucket.
2252          */
2253         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2254         if (bucket != NULL) {
2255                 ZONE_LOCK(zone);
2256                 critical_enter();
2257                 cpu = curcpu;
2258                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2259                 /*
2260                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2261                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2262                  * the memory directly.
2263                  */
2264                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2265                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2266                 else
2267                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2268                 ZONE_UNLOCK(zone);
2269                 goto zalloc_start;
2270         }
2271
2272         /*
2273          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2274          */
2275 #ifdef UMA_DEBUG
2276         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2277 #endif
2278
2279 zalloc_item:
2280         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2281
2282         return (item);
2283 }
2284
2285 static uma_slab_t
2286 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2287 {
2288         uma_slab_t slab;
2289         int reserve;
2290
2291         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2292         slab = NULL;
2293         reserve = 0;
2294         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2295                 reserve = keg->uk_reserve;
2296
2297         for (;;) {
2298                 /*
2299                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2300                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2301                  * fragmentation.
2302                  */
2303                 if (keg->uk_free > reserve) {
2304                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2305                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2306                         } else {
2307                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2308                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2309                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2310                                     us_link);
2311                         }
2312                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2313                         return (slab);
2314                 }
2315
2316                 /*
2317                  * M_NOVM means don't ask at all!
2318                  */
2319                 if (flags & M_NOVM)
2320                         break;
2321
2322                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2323                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2324                         /*
2325                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2326                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2327                          */
2328                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2329                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2330                                 zone_log_warning(zone);
2331                                 zone_maxaction(zone);
2332                         }
2333                         if (flags & M_NOWAIT)
2334                                 break;
2335                         zone->uz_sleeps++;
2336                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2337                         continue;
2338                 }
2339                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2340                 /*
2341                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2342                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2343                  * at least one item.
2344                  */
2345                 if (slab) {
2346                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2347                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2348                         return (slab);
2349                 }
2350                 /*
2351                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2352                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2353                  * fail.
2354                  */
2355                 flags |= M_NOVM;
2356         }
2357         return (slab);
2358 }
2359
2360 static uma_slab_t
2361 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2362 {
2363         uma_slab_t slab;
2364
2365         if (keg == NULL) {
2366                 keg = zone_first_keg(zone);
2367                 KEG_LOCK(keg);
2368         }
2369
2370         for (;;) {
2371                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2372                 if (slab)
2373                         return (slab);
2374                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2375                         break;
2376         }
2377         KEG_UNLOCK(keg);
2378         return (NULL);
2379 }
2380
2381 /*
2382  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2383  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2384  *
2385  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2386  */
2387 static uma_slab_t
2388 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2389 {
2390         uma_klink_t klink;
2391         uma_slab_t slab;
2392         uma_keg_t keg;
2393         int flags;
2394         int empty;
2395         int full;
2396
2397         /*
2398          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2399          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2400          * without blocking.
2401          */
2402         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2403         /*
2404          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2405          * the search.
2406          */
2407         if (last != NULL) {
2408                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2409                 if (slab)
2410                         return (slab);
2411                 KEG_UNLOCK(last);
2412         }
2413         /*
2414          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2415          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2416          * required but we've done it for so long now.
2417          */
2418         for (;;) {
2419                 empty = 0;
2420                 full = 0;
2421                 /*
2422                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2423                  * correct lock while calling into the keg layer.
2424                  */
2425                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2426                         keg = klink->kl_keg;
2427                         KEG_LOCK(keg);
2428                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2429                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2430                                 if (slab)
2431                                         return (slab);
2432                         }
2433                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2434                                 full++;
2435                         else
2436                                 empty++;
2437                         KEG_UNLOCK(keg);
2438                 }
2439                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2440                         break;
2441                 flags = rflags;
2442                 /*
2443                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2444                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2445                  */
2446                 if (full && !empty) {
2447                         ZONE_LOCK(zone);
2448                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2449                         zone->uz_sleeps++;
2450                         zone_log_warning(zone);
2451                         zone_maxaction(zone);
2452                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2453                             "zonelimit", hz/100);
2454                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2455                         ZONE_UNLOCK(zone);
2456                         continue;
2457                 }
2458         }
2459         return (NULL);
2460 }
2461
2462 static void *
2463 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2464 {
2465         void *item;
2466         uint8_t freei;
2467
2468         MPASS(keg == slab->us_keg);
2469         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2470
2471         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2472         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2473         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2474         slab->us_freecount--;
2475         keg->uk_free--;
2476
2477         /* Move this slab to the full list */
2478         if (slab->us_freecount == 0) {
2479                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2480                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2481         }
2482
2483         return (item);
2484 }
2485
2486 static int
2487 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2488 {
2489         uma_slab_t slab;
2490         uma_keg_t keg;
2491         int i;
2492
2493         slab = NULL;
2494         keg = NULL;
2495         /* Try to keep the buckets totally full */
2496         for (i = 0; i < max; ) {
2497                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2498                         break;
2499                 keg = slab->us_keg;
2500                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2501                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2502                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2503                                 break;
2504                 }
2505                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2506                 flags &= ~M_WAITOK;
2507                 flags |= M_NOWAIT;
2508         }
2509         if (slab != NULL)
2510                 KEG_UNLOCK(keg);
2511
2512         return i;
2513 }
2514
2515 static uma_bucket_t
2516 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2517 {
2518         uma_bucket_t bucket;
2519         int max;
2520
2521         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2522         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2523         if (bucket == NULL)
2524                 return (NULL);
2525
2526         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2527         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2528             max, flags);
2529
2530         /*
2531          * Initialize the memory if necessary.
2532          */
2533         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2534                 int i;
2535
2536                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2537                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2538                             flags) != 0)
2539                                 break;
2540                 /*
2541                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2542                  * rest back onto the freelist.
2543                  */
2544                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2545                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2546                             bucket->ub_cnt - i);
2547 #ifdef INVARIANTS
2548                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2549                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2550 #endif
2551                         bucket->ub_cnt = i;
2552                 }
2553         }
2554
2555         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2556                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2557                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2558                 return (NULL);
2559         }
2560
2561         return (bucket);
2562 }
2563
2564 /*
2565  * Allocates a single item from a zone.
2566  *
2567  * Arguments
2568  *      zone   The zone to alloc for.
2569  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2570  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2571  *
2572  * Returns
2573  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2574  *      An item if successful
2575  */
2576
2577 static void *
2578 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2579 {
2580         void *item;
2581
2582         item = NULL;
2583
2584 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2585         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2586 #endif
2587         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2588                 goto fail;
2589         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2590
2591         /*
2592          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2593          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2594          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2595          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2596          */
2597         if (zone->uz_init != NULL) {
2598                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2599                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2600                         goto fail;
2601                 }
2602         }
2603         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2604                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2605                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2606                         goto fail;
2607                 }
2608         }
2609 #ifdef INVARIANTS
2610         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2611 #endif
2612         if (flags & M_ZERO)
2613                 uma_zero_item(item, zone);
2614
2615         return (item);
2616
2617 fail:
2618         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2619         return (NULL);
2620 }
2621
2622 /* See uma.h */
2623 void
2624 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2625 {
2626         uma_cache_t cache;
2627         uma_bucket_t bucket;
2628         int lockfail;
2629         int cpu;
2630
2631         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2632         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2633
2634 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2635         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2636 #endif
2637         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2638             zone->uz_name);
2639
2640         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2641             ("uma_zfree_arg: called with spinlock or critical section held"));
2642
2643         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2644         if (item == NULL)
2645                 return;
2646 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2647         if (is_memguard_addr(item)) {
2648                 if (zone->uz_dtor != NULL)
2649                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2650                 if (zone->uz_fini != NULL)
2651                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2652                 memguard_free(item);
2653                 return;
2654         }
2655 #endif
2656 #ifdef INVARIANTS
2657         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2658                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2659         else
2660                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2661 #endif
2662         if (zone->uz_dtor != NULL)
2663                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2664
2665         /*
2666          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2667          * a little longer for the limits to be reset.
2668          */
2669         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2670                 goto zfree_item;
2671
2672         /*
2673          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2674          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2675          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2676          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2677          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2678          * preemption and migration.  We release the critical section in
2679          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2680          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2681          * detect and handle migration if it has occurred.
2682          */
2683 zfree_restart:
2684         critical_enter();
2685         cpu = curcpu;
2686         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2687
2688 zfree_start:
2689         /*
2690          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2691          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2692          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2693          */
2694         bucket = cache->uc_allocbucket;
2695         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2696                 bucket = cache->uc_freebucket;
2697         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2698                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2699                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2700                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2701                 bucket->ub_cnt++;
2702                 cache->uc_frees++;
2703                 critical_exit();
2704                 return;
2705         }
2706
2707         /*
2708          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2709          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2710          * section.  Since the critical section is released, we may be
2711          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2712          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2713          * the critical section.
2714          */
2715         critical_exit();
2716         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2717                 goto zfree_item;
2718
2719         lockfail = 0;
2720         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2721                 /* Record contention to size the buckets. */
2722                 ZONE_LOCK(zone);
2723                 lockfail = 1;
2724         }
2725         critical_enter();
2726         cpu = curcpu;
2727         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2728
2729         /*
2730          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2731          */
2732         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2733         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2734         cache->uc_allocs = 0;
2735         cache->uc_frees = 0;
2736
2737         bucket = cache->uc_freebucket;
2738         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2739                 ZONE_UNLOCK(zone);
2740                 goto zfree_start;
2741         }
2742         cache->uc_freebucket = NULL;
2743         /* We are no longer associated with this CPU. */
2744         critical_exit();
2745
2746         /* Can we throw this on the zone full list? */
2747         if (bucket != NULL) {
2748 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2749                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2750 #endif
2751                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2752                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2753                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2754                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2755         }
2756
2757         /*
2758          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2759          * handle the working set.
2760          */
2761         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2762                 zone->uz_count++;
2763         ZONE_UNLOCK(zone);
2764
2765 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2766         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2767 #endif
2768         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2769         if (bucket) {
2770                 critical_enter();
2771                 cpu = curcpu;
2772                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2773                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2774                         cache->uc_freebucket = bucket;
2775                         goto zfree_start;
2776                 }
2777                 /*
2778                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2779                  * critical section to free the bucket.
2780                  */
2781                 critical_exit();
2782                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2783                 goto zfree_restart;
2784         }
2785
2786         /*
2787          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2788          */
2789 zfree_item:
2790         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2791
2792         return;
2793 }
2794
2795 static void
2796 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2797 {
2798         uint8_t freei;
2799
2800         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2801         MPASS(keg == slab->us_keg);
2802
2803         /* Do we need to remove from any lists? */
2804         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2805                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2806                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2807         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2808                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2809                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2810         }
2811
2812         /* Slab management. */
2813         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2814         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2815         slab->us_freecount++;
2816
2817         /* Keg statistics. */
2818         keg->uk_free++;
2819 }
2820
2821 static void
2822 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2823 {
2824         void *item;
2825         uma_slab_t slab;
2826         uma_keg_t keg;
2827         uint8_t *mem;
2828         int clearfull;
2829         int i;
2830
2831         clearfull = 0;
2832         keg = zone_first_keg(zone);
2833         KEG_LOCK(keg);
2834         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2835                 item = bucket[i];
2836                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2837                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2838                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2839                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2840                         } else {
2841                                 mem += keg->uk_pgoff;
2842                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2843                         }
2844                 } else {
2845                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2846                         if (slab->us_keg != keg) {
2847                                 KEG_UNLOCK(keg);
2848                                 keg = slab->us_keg;
2849                                 KEG_LOCK(keg);
2850                         }
2851                 }
2852                 slab_free_item(keg, slab, item);
2853                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2854                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2855                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2856                                 clearfull = 1;
2857                         }
2858
2859                         /* 
2860                          * We can handle one more allocation. Since we're
2861                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2862                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2863                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2864                          * threads etc).
2865                          */
2866                         wakeup(keg);
2867                 }
2868         }
2869         KEG_UNLOCK(keg);
2870         if (clearfull) {
2871                 ZONE_LOCK(zone);
2872                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2873                 wakeup(zone);
2874                 ZONE_UNLOCK(zone);
2875         }
2876
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Frees a single item to any zone.
2881  *
2882  * Arguments:
2883  *      zone   The zone to free to
2884  *      item   The item we're freeing
2885  *      udata  User supplied data for the dtor
2886  *      skip   Skip dtors and finis
2887  */
2888 static void
2889 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2890 {
2891
2892 #ifdef INVARIANTS
2893         if (skip == SKIP_NONE) {
2894                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2895                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2896                 else
2897                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2898         }
2899 #endif
2900         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2901                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2902
2903         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2904                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2905
2906         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2907         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2908 }
2909
2910 /* See uma.h */
2911 int
2912 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2913 {
2914         uma_keg_t keg;
2915
2916         keg = zone_first_keg(zone);
2917         if (keg == NULL)
2918                 return (0);
2919         KEG_LOCK(keg);
2920         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2921         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2922                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2923         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
2924         KEG_UNLOCK(keg);
2925
2926         return (nitems);
2927 }
2928
2929 /* See uma.h */
2930 int
2931 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2932 {
2933         int nitems;
2934         uma_keg_t keg;
2935
2936         keg = zone_first_keg(zone);
2937         if (keg == NULL)
2938                 return (0);
2939         KEG_LOCK(keg);
2940         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
2941         KEG_UNLOCK(keg);
2942
2943         return (nitems);
2944 }
2945
2946 /* See uma.h */
2947 void
2948 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2949 {
2950
2951         ZONE_LOCK(zone);
2952         zone->uz_warning = warning;
2953         ZONE_UNLOCK(zone);
2954 }
2955
2956 /* See uma.h */
2957 void
2958 uma_zone_set_maxaction(uma_zone_t zone, uma_maxaction_t maxaction)
2959 {
2960
2961         ZONE_LOCK(zone);
2962         TASK_INIT(&zone->uz_maxaction, 0, (task_fn_t *)maxaction, zone);
2963         ZONE_UNLOCK(zone);
2964 }
2965
2966 /* See uma.h */
2967 int
2968 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2969 {
2970         int64_t nitems;
2971         u_int i;
2972
2973         ZONE_LOCK(zone);
2974         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2975         CPU_FOREACH(i) {
2976                 /*
2977                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2978                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2979                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2980                  */
2981                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2982                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2983         }
2984         ZONE_UNLOCK(zone);
2985
2986         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2987 }
2988
2989 /* See uma.h */
2990 void
2991 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2992 {
2993         uma_keg_t keg;
2994
2995         keg = zone_first_keg(zone);
2996         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2997         KEG_LOCK(keg);
2998         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2999             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
3000         keg->uk_init = uminit;
3001         KEG_UNLOCK(keg);
3002 }
3003
3004 /* See uma.h */
3005 void
3006 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3007 {
3008         uma_keg_t keg;
3009
3010         keg = zone_first_keg(zone);
3011         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
3012         KEG_LOCK(keg);
3013         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3014             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3015         keg->uk_fini = fini;
3016         KEG_UNLOCK(keg);
3017 }
3018
3019 /* See uma.h */
3020 void
3021 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3022 {
3023
3024         ZONE_LOCK(zone);
3025         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3026             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3027         zone->uz_init = zinit;
3028         ZONE_UNLOCK(zone);
3029 }
3030
3031 /* See uma.h */
3032 void
3033 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3034 {
3035
3036         ZONE_LOCK(zone);
3037         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3038             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3039         zone->uz_fini = zfini;
3040         ZONE_UNLOCK(zone);
3041 }
3042
3043 /* See uma.h */
3044 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3045 void
3046 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3047 {
3048         uma_keg_t keg;
3049
3050         keg = zone_first_keg(zone);
3051         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3052         KEG_LOCK(keg);
3053         keg->uk_freef = freef;
3054         KEG_UNLOCK(keg);
3055 }
3056
3057 /* See uma.h */
3058 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3059 void
3060 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3061 {
3062         uma_keg_t keg;
3063
3064         keg = zone_first_keg(zone);
3065         KEG_LOCK(keg);
3066         keg->uk_allocf = allocf;
3067         KEG_UNLOCK(keg);
3068 }
3069
3070 /* See uma.h */
3071 void
3072 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3073 {
3074         uma_keg_t keg;
3075
3076         keg = zone_first_keg(zone);
3077         if (keg == NULL)
3078                 return;
3079         KEG_LOCK(keg);
3080         keg->uk_reserve = items;
3081         KEG_UNLOCK(keg);
3082
3083         return;
3084 }
3085
3086 /* See uma.h */
3087 int
3088 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3089 {
3090         uma_keg_t keg;
3091         vm_offset_t kva;
3092         u_int pages;
3093
3094         keg = zone_first_keg(zone);
3095         if (keg == NULL)
3096                 return (0);
3097         pages = count / keg->uk_ipers;
3098
3099         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3100                 pages++;
3101         pages *= keg->uk_ppera;
3102
3103 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3104         if (keg->uk_ppera > 1) {
3105 #else
3106         if (1) {
3107 #endif
3108                 kva = kva_alloc((vm_size_t)pages * PAGE_SIZE);
3109                 if (kva == 0)
3110                         return (0);
3111         } else
3112                 kva = 0;
3113         KEG_LOCK(keg);
3114         keg->uk_kva = kva;
3115         keg->uk_offset = 0;
3116         keg->uk_maxpages = pages;
3117 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3118         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3119 #else
3120         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3121 #endif
3122         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3123         KEG_UNLOCK(keg);
3124
3125         return (1);
3126 }
3127
3128 /* See uma.h */
3129 void
3130 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3131 {
3132         int slabs;
3133         uma_slab_t slab;
3134         uma_keg_t keg;
3135
3136         keg = zone_first_keg(zone);
3137         if (keg == NULL)
3138                 return;
3139         KEG_LOCK(keg);
3140         slabs = items / keg->uk_ipers;
3141         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3142                 slabs++;
3143         while (slabs > 0) {
3144                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3145                 if (slab == NULL)
3146                         break;
3147                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3148                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3149                 slabs--;
3150         }
3151         KEG_UNLOCK(keg);
3152 }
3153
3154 /* See uma.h */
3155 static void
3156 uma_reclaim_locked(bool kmem_danger)
3157 {
3158
3159 #ifdef UMA_DEBUG
3160         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3161 #endif
3162         sx_assert(&uma_drain_lock, SA_XLOCKED);
3163         bucket_enable();
3164         zone_foreach(zone_drain);
3165         if (vm_page_count_min() || kmem_danger) {
3166                 cache_drain_safe(NULL);
3167                 zone_foreach(zone_drain);
3168         }
3169         /*
3170          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3171          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3172          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3173          */
3174         zone_drain(slabzone);
3175         bucket_zone_drain();
3176 }
3177
3178 void
3179 uma_reclaim(void)
3180 {
3181
3182         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3183         uma_reclaim_locked(false);
3184         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3185 }
3186
3187 static int uma_reclaim_needed;
3188
3189 void
3190 uma_reclaim_wakeup(void)
3191 {
3192
3193         uma_reclaim_needed = 1;
3194         wakeup(&uma_reclaim_needed);
3195 }
3196
3197 void
3198 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
3199 {
3200
3201         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3202         for (;;) {
3203                 sx_sleep(&uma_reclaim_needed, &uma_drain_lock, PVM,
3204                     "umarcl", 0);
3205                 if (uma_reclaim_needed) {
3206                         uma_reclaim_needed = 0;
3207                         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3208                         EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, VM_LOW_KMEM);
3209                         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3210                         uma_reclaim_locked(true);
3211                 }
3212         }
3213 }
3214
3215 /* See uma.h */
3216 int
3217 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3218 {
3219         int full;
3220
3221         ZONE_LOCK(zone);
3222         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3223         ZONE_UNLOCK(zone);
3224         return (full);  
3225 }
3226
3227 int
3228 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3229 {
3230         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3231 }
3232
3233 void *
3234 uma_large_malloc(vm_size_t size, int wait)
3235 {
3236         void *mem;
3237         uma_slab_t slab;
3238         uint8_t flags;
3239
3240         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3241         if (slab == NULL)
3242                 return (NULL);
3243         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3244         if (mem) {
3245                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3246                 slab->us_data = mem;
3247                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3248                 slab->us_size = size;
3249         } else {
3250                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3251         }
3252
3253         return (mem);
3254 }
3255
3256 void
3257 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3258 {
3259
3260         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3261         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3262 }
3263
3264 static void
3265 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3266 {
3267         int i;
3268
3269         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3270                 CPU_FOREACH(i)
3271                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3272         } else
3273                 bzero(item, zone->uz_size);
3274 }
3275
3276 void
3277 uma_print_stats(void)
3278 {
3279         zone_foreach(uma_print_zone);
3280 }
3281
3282 static void
3283 slab_print(uma_slab_t slab)
3284 {
3285         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3286                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3287 }
3288
3289 static void
3290 cache_print(uma_cache_t cache)
3291 {
3292         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3293                 cache->uc_allocbucket,
3294                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3295                 cache->uc_freebucket,
3296                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3297 }
3298
3299 static void
3300 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3301 {
3302         uma_slab_t slab;
3303
3304         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3305             "out %d free %d limit %d\n",
3306             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3307             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3308             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
3309             keg->uk_free, (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3310         printf("Part slabs:\n");
3311         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3312                 slab_print(slab);
3313         printf("Free slabs:\n");
3314         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3315                 slab_print(slab);
3316         printf("Full slabs:\n");
3317         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3318                 slab_print(slab);
3319 }
3320
3321 void
3322 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3323 {
3324         uma_cache_t cache;
3325         uma_klink_t kl;
3326         int i;
3327
3328         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3329             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3330         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3331                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3332         CPU_FOREACH(i) {
3333                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3334                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3335                 cache_print(cache);
3336         }
3337 }
3338
3339 #ifdef DDB
3340 /*
3341  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3342  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3343  *
3344  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3345  * per-CPU cache statistic.
3346  *
3347  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3348  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3349  * directly so that we don't have to.
3350  */
3351 static void
3352 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3353     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3354 {
3355         uma_cache_t cache;
3356         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3357         int cachefree, cpu;
3358
3359         allocs = frees = sleeps = 0;
3360         cachefree = 0;
3361         CPU_FOREACH(cpu) {
3362                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3363                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3364                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3365                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3366                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3367                 allocs += cache->uc_allocs;
3368                 frees += cache->uc_frees;
3369         }
3370         allocs += z->uz_allocs;
3371         frees += z->uz_frees;
3372         sleeps += z->uz_sleeps;
3373         if (cachefreep != NULL)
3374                 *cachefreep = cachefree;
3375         if (allocsp != NULL)
3376                 *allocsp = allocs;
3377         if (freesp != NULL)
3378                 *freesp = frees;
3379         if (sleepsp != NULL)
3380                 *sleepsp = sleeps;
3381 }
3382 #endif /* DDB */
3383
3384 static int
3385 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3386 {
3387         uma_keg_t kz;
3388         uma_zone_t z;
3389         int count;
3390
3391         count = 0;
3392         rw_rlock(&uma_rwlock);
3393         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3394                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3395                         count++;
3396         }
3397         rw_runlock(&uma_rwlock);
3398         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3399 }
3400
3401 static int
3402 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3403 {
3404         struct uma_stream_header ush;
3405         struct uma_type_header uth;
3406         struct uma_percpu_stat ups;
3407         uma_bucket_t bucket;
3408         struct sbuf sbuf;
3409         uma_cache_t cache;
3410         uma_klink_t kl;
3411         uma_keg_t kz;
3412         uma_zone_t z;
3413         uma_keg_t k;
3414         int count, error, i;
3415
3416         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3417         if (error != 0)
3418                 return (error);
3419         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3420         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
3421
3422         count = 0;
3423         rw_rlock(&uma_rwlock);
3424         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3425                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3426                         count++;
3427         }
3428
3429         /*
3430          * Insert stream header.
3431          */
3432         bzero(&ush, sizeof(ush));
3433         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3434         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3435         ush.ush_count = count;
3436         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3437
3438         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3439                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3440                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3441                         ZONE_LOCK(z);
3442                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3443                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3444                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3445                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3446                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3447                                 k = kl->kl_keg;
3448                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3449                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3450                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3451                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3452                                     * k->uk_ipers;
3453                         }
3454
3455                         /*
3456                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3457                          * on the keg's zone list.
3458                          */
3459                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3460                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3461                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3462
3463                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3464                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3465                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3466                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3467                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3468                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3469                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3470                         /*
3471                          * While it is not normally safe to access the cache
3472                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3473                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3474                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3475                          * accept the possible race associated with bucket
3476                          * exchange during monitoring.
3477                          */
3478                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3479                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3480                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3481                                         goto skip;
3482                                 if (CPU_ABSENT(i))
3483                                         goto skip;
3484                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3485                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3486                                         ups.ups_cache_free +=
3487                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3488                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3489                                         ups.ups_cache_free +=
3490                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3491                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3492                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3493 skip:
3494                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3495                         }
3496                         ZONE_UNLOCK(z);
3497                 }
3498         }
3499         rw_runlock(&uma_rwlock);
3500         error = sbuf_finish(&sbuf);
3501         sbuf_delete(&sbuf);
3502         return (error);
3503 }
3504
3505 int
3506 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3507 {
3508         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3509         int error, max;
3510
3511         max = uma_zone_get_max(zone);
3512         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3513         if (error || !req->newptr)
3514                 return (error);
3515
3516         uma_zone_set_max(zone, max);
3517
3518         return (0);
3519 }
3520
3521 int
3522 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3523 {
3524         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3525         int cur;
3526
3527         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3528         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3529 }
3530
3531 #ifdef INVARIANTS
3532 static uma_slab_t
3533 uma_dbg_getslab(uma_zone_t zone, void *item)
3534 {
3535         uma_slab_t slab;
3536         uma_keg_t keg;
3537         uint8_t *mem;
3538
3539         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3540         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
3541                 slab = vtoslab((vm_offset_t)mem);
3542         } else {
3543                 /*
3544                  * It is safe to return the slab here even though the
3545                  * zone is unlocked because the item's allocation state
3546                  * essentially holds a reference.
3547                  */
3548                 ZONE_LOCK(zone);
3549                 keg = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg;
3550                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
3551                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
3552                 else
3553                         slab = (uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff);
3554                 ZONE_UNLOCK(zone);
3555         }
3556
3557         return (slab);
3558 }
3559
3560 /*
3561  * Set up the slab's freei data such that uma_dbg_free can function.
3562  *
3563  */
3564 static void
3565 uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
3566 {
3567         uma_keg_t keg;
3568         int freei;
3569
3570         if (zone_first_keg(zone) == NULL)
3571                 return;
3572         if (slab == NULL) {
3573                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
3574                 if (slab == NULL) 
3575                         panic("uma: item %p did not belong to zone %s\n",
3576                             item, zone->uz_name);
3577         }
3578         keg = slab->us_keg;
3579         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3580
3581         if (BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
3582                 panic("Duplicate alloc of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3583                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3584         BIT_SET_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
3585
3586         return;
3587 }
3588
3589 /*
3590  * Verifies freed addresses.  Checks for alignment, valid slab membership
3591  * and duplicate frees.
3592  *
3593  */
3594 static void
3595 uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
3596 {
3597         uma_keg_t keg;
3598         int freei;
3599
3600         if (zone_first_keg(zone) == NULL)
3601                 return;
3602         if (slab == NULL) {
3603                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
3604                 if (slab == NULL) 
3605                         panic("uma: Freed item %p did not belong to zone %s\n",
3606                             item, zone->uz_name);
3607         }
3608         keg = slab->us_keg;
3609         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3610
3611         if (freei >= keg->uk_ipers)
3612                 panic("Invalid free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3613                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3614
3615         if (((freei * keg->uk_rsize) + slab->us_data) != item) 
3616                 panic("Unaligned free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3617                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3618
3619         if (!BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
3620                 panic("Duplicate free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
3621                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
3622
3623         BIT_CLR_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
3624 }
3625 #endif /* INVARIANTS */
3626
3627 #ifdef DDB
3628 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3629 {
3630         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3631         uma_bucket_t bucket;
3632         uma_keg_t kz;
3633         uma_zone_t z;
3634         int cachefree;
3635
3636         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3637             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3638         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3639                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3640                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3641                                 allocs = z->uz_allocs;
3642                                 frees = z->uz_frees;
3643                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3644                                 cachefree = 0;
3645                         } else
3646                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3647                                     &frees, &sleeps);
3648                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3649                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3650                                 cachefree += kz->uk_free;
3651                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3652                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3653                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3654                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3655                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3656                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3657                         if (db_pager_quit)
3658                                 return;
3659                 }
3660         }
3661 }
3662
3663 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3664 {
3665         uint64_t allocs, frees;
3666         uma_bucket_t bucket;
3667         uma_zone_t z;
3668         int cachefree;
3669
3670         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3671             "Requests", "Bucket");
3672         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3673                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3674                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3675                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3676                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3677                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3678                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3679                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3680                 if (db_pager_quit)
3681                         return;
3682         }
3683 }
3684 #endif  /* DDB */