]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
MFC r258336:
[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  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/kernel.h>
68 #include <sys/types.h>
69 #include <sys/queue.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mutex.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/rwlock.h>
77 #include <sys/sbuf.h>
78 #include <sys/smp.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_pageout.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <vm/vm_map.h>
87 #include <vm/vm_kern.h>
88 #include <vm/vm_extern.h>
89 #include <vm/uma.h>
90 #include <vm/uma_int.h>
91 #include <vm/uma_dbg.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
96 #include <vm/memguard.h>
97 #endif
98
99 /*
100  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
101  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
102  * bss section to bootstrap us.
103  */
104 static struct uma_keg masterkeg;
105 static struct uma_zone masterzone_k;
106 static struct uma_zone masterzone_z;
107 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
108 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
109
110 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
111 static uma_zone_t slabzone;
112 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
113
114 /*
115  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
116  * prior to malloc coming up.
117  */
118 static uma_zone_t hashzone;
119
120 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
121 int uma_align_cache = 64 - 1;
122
123 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
124
125 /*
126  * Are we allowed to allocate buckets?
127  */
128 static int bucketdisable = 1;
129
130 /* Linked list of all kegs in the system */
131 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
132
133 /* This mutex protects the keg list */
134 static struct mtx_padalign uma_mtx;
135
136 /* Linked list of boot time pages */
137 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
138     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
139
140 /* This mutex protects the boot time pages list */
141 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
142
143 /* Is the VM done starting up? */
144 static int booted = 0;
145 #define UMA_STARTUP     1
146 #define UMA_STARTUP2    2
147
148 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
149 static const u_int uma_max_ipers = SLAB_SETSIZE;
150
151 /*
152  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
153  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
154  */
155 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
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(128)
207
208 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
209         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
210         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
211         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
212         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
213         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
214         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
215         { NULL, NULL, 0}
216 };
217
218 /*
219  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
220  */
221 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
222
223 /* Prototypes.. */
224
225 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
226 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
227 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
228 static void page_free(void *, int, uint8_t);
229 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
230 static void cache_drain(uma_zone_t);
231 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
232 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
233 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
234 static void keg_dtor(void *, int, void *);
235 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
236 static void zone_dtor(void *, int, void *);
237 static int zero_init(void *, int, int);
238 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
239 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
240 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
241 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
242 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
243 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
244 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
245 static void uma_timeout(void *);
246 static void uma_startup3(void);
247 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
248 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
249 static void bucket_enable(void);
250 static void bucket_init(void);
251 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
252 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
253 static void bucket_zone_drain(void);
254 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
255 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
256 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
257 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
258 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
259 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
260     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
261 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
262 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
263
264 void uma_print_zone(uma_zone_t);
265 void uma_print_stats(void);
266 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
267 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
268
269 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
270
271 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
272     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
273
274 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
275     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
276
277 static int zone_warnings = 1;
278 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
279 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
280     "Warn when UMA zones becomes full");
281
282 /*
283  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
284  */
285 static void
286 bucket_enable(void)
287 {
288         bucketdisable = vm_page_count_min();
289 }
290
291 /*
292  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
293  *
294  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
295  * of the header and an array of pointers.
296  */
297 static void
298 bucket_init(void)
299 {
300         struct uma_bucket_zone *ubz;
301         int size;
302         int i;
303
304         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
305                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
306                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
307                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
308                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
309                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
310         }
311 }
312
313 /*
314  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
315  * to allocate the bucket.
316  */
317 static struct uma_bucket_zone *
318 bucket_zone_lookup(int entries)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321
322         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
323                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
324                         return (ubz);
325         ubz--;
326         return (ubz);
327 }
328
329 static int
330 bucket_select(int size)
331 {
332         struct uma_bucket_zone *ubz;
333
334         ubz = &bucket_zones[0];
335         if (size > ubz->ubz_maxsize)
336                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
337
338         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
339                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
340                         break;
341         ubz--;
342         return (ubz->ubz_entries);
343 }
344
345 static uma_bucket_t
346 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349         uma_bucket_t bucket;
350
351         /*
352          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
353          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
354          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
355          * low memory situations.
356          */
357         if (bucketdisable)
358                 return (NULL);
359         /*
360          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
361          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
362          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
363          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
364          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
365          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
366          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
367          * free path.
368          */
369         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
370                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
371         else {
372                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
373                         return (NULL);
374                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
375         }
376         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
377                 flags |= M_NOVM;
378         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
379         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
380         if (bucket) {
381 #ifdef INVARIANTS
382                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
383 #endif
384                 bucket->ub_cnt = 0;
385                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
386         }
387
388         return (bucket);
389 }
390
391 static void
392 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
393 {
394         struct uma_bucket_zone *ubz;
395
396         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
397             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
398         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
399                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
400         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
401         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
402 }
403
404 static void
405 bucket_zone_drain(void)
406 {
407         struct uma_bucket_zone *ubz;
408
409         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
410                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
411 }
412
413 static void
414 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
415 {
416         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
417
418         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
419                 return;
420
421         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
422                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
423 }
424
425 static void
426 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
427 {
428         uma_klink_t klink;
429
430         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
431                 kegfn(klink->kl_keg);
432 }
433
434 /*
435  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
436  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
437  *
438  * Arguments:
439  *      arg   Unused
440  *
441  * Returns:
442  *      Nothing
443  */
444 static void
445 uma_timeout(void *unused)
446 {
447         bucket_enable();
448         zone_foreach(zone_timeout);
449
450         /* Reschedule this event */
451         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
452 }
453
454 /*
455  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
456  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
457  *
458  *  Returns nothing.
459  */
460 static void
461 keg_timeout(uma_keg_t keg)
462 {
463
464         KEG_LOCK(keg);
465         /*
466          * Expand the keg hash table.
467          *
468          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
469          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
470          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
471          */
472         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
473             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
474                 struct uma_hash newhash;
475                 struct uma_hash oldhash;
476                 int ret;
477
478                 /*
479                  * This is so involved because allocating and freeing
480                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
481                  * I have to do everything in stages and check for
482                  * races.
483                  */
484                 newhash = keg->uk_hash;
485                 KEG_UNLOCK(keg);
486                 ret = hash_alloc(&newhash);
487                 KEG_LOCK(keg);
488                 if (ret) {
489                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
490                                 oldhash = keg->uk_hash;
491                                 keg->uk_hash = newhash;
492                         } else
493                                 oldhash = newhash;
494
495                         KEG_UNLOCK(keg);
496                         hash_free(&oldhash);
497                         return;
498                 }
499         }
500         KEG_UNLOCK(keg);
501 }
502
503 static void
504 zone_timeout(uma_zone_t zone)
505 {
506
507         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
508 }
509
510 /*
511  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
512  * backing store.
513  *
514  * Arguments:
515  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
516  *
517  * Returns:
518  *      1 on sucess and 0 on failure.
519  */
520 static int
521 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
522 {
523         int oldsize;
524         int alloc;
525
526         oldsize = hash->uh_hashsize;
527
528         /* We're just going to go to a power of two greater */
529         if (oldsize)  {
530                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
531                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
532                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
533                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
534         } else {
535                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
536                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
537                     M_WAITOK);
538                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
539         }
540         if (hash->uh_slab_hash) {
541                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
542                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
543                 return (1);
544         }
545
546         return (0);
547 }
548
549 /*
550  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
551  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
552  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
553  *
554  * Arguments:
555  *      oldhash  The hash you want to expand
556  *      newhash  The hash structure for the new table
557  *
558  * Returns:
559  *      Nothing
560  *
561  * Discussion:
562  */
563 static int
564 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
565 {
566         uma_slab_t slab;
567         int hval;
568         int i;
569
570         if (!newhash->uh_slab_hash)
571                 return (0);
572
573         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
574                 return (0);
575
576         /*
577          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
578          * full rehash.
579          */
580
581         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
582                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
583                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
584                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
585                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
586                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
587                             slab, us_hlink);
588                 }
589
590         return (1);
591 }
592
593 /*
594  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
595  *
596  * Arguments:
597  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
598  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
599  *
600  * Returns:
601  *      Nothing
602  */
603 static void
604 hash_free(struct uma_hash *hash)
605 {
606         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
607                 return;
608         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
609                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
610         else
611                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
612 }
613
614 /*
615  * Frees all outstanding items in a bucket
616  *
617  * Arguments:
618  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
619  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
620  *
621  * Returns:
622  *      Nothing
623  */
624
625 static void
626 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
627 {
628         int i;
629
630         if (bucket == NULL)
631                 return;
632
633         if (zone->uz_fini)
634                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
635                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
636         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
637         bucket->ub_cnt = 0;
638 }
639
640 /*
641  * Drains the per cpu caches for a zone.
642  *
643  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
644  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
645  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
646  *
647  * Arguments:
648  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
649  *
650  * Returns:
651  *      Nothing
652  */
653 static void
654 cache_drain(uma_zone_t zone)
655 {
656         uma_cache_t cache;
657         int cpu;
658
659         /*
660          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
661          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
662          * of the caches at this point.
663          *
664          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
665          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
666          *
667          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
668          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
669          * there in some form?
670          */
671         CPU_FOREACH(cpu) {
672                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
673                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
674                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
675                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
676                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
677                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
678                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
679                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
680         }
681         ZONE_LOCK(zone);
682         bucket_cache_drain(zone);
683         ZONE_UNLOCK(zone);
684 }
685
686 /*
687  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
688  */
689 static void
690 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
691 {
692         uma_bucket_t bucket;
693
694         /*
695          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
696          * cpu (alloc/free).
697          */
698         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
699                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
700                 ZONE_UNLOCK(zone);
701                 bucket_drain(zone, bucket);
702                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
703                 ZONE_LOCK(zone);
704         }
705
706         /*
707          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
708          * is probably lower then price of global cache drain.
709          */
710         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
711                 zone->uz_count--;
712 }
713
714 static void
715 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
716 {
717         uint8_t *mem;
718         int i;
719         uint8_t flags;
720
721         mem = slab->us_data;
722         flags = slab->us_flags;
723         i = start;
724         if (keg->uk_fini != NULL) {
725                 for (i--; i > -1; i--)
726                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
727                             keg->uk_size);
728         }
729         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
730                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
731 #ifdef UMA_DEBUG
732         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
733             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
734 #endif
735         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
736 }
737
738 /*
739  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
740  * the pageout daemon.
741  *
742  * Returns nothing.
743  */
744 static void
745 keg_drain(uma_keg_t keg)
746 {
747         struct slabhead freeslabs = { 0 };
748         uma_slab_t slab;
749         uma_slab_t n;
750
751         /*
752          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
753          * time
754          */
755         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
756                 return;
757
758 #ifdef UMA_DEBUG
759         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
760 #endif
761         KEG_LOCK(keg);
762         if (keg->uk_free == 0)
763                 goto finished;
764
765         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
766         while (slab) {
767                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
768
769                 /* We have no where to free these to */
770                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
771                         slab = n;
772                         continue;
773                 }
774
775                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
776                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
777                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
778
779                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
780                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
781
782                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
783
784                 slab = n;
785         }
786 finished:
787         KEG_UNLOCK(keg);
788
789         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
790                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
791                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
792         }
793 }
794
795 static void
796 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
797 {
798
799         /*
800          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
801          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
802          * is the only call that knows the structure will still be available
803          * when it wakes up.
804          */
805         ZONE_LOCK(zone);
806         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
807                 if (waitok == M_NOWAIT)
808                         goto out;
809                 mtx_unlock(&uma_mtx);
810                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
811                 mtx_lock(&uma_mtx);
812         }
813         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
814         bucket_cache_drain(zone);
815         ZONE_UNLOCK(zone);
816         /*
817          * The DRAINING flag protects us from being freed while
818          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
819          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
820          */
821         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
822         ZONE_LOCK(zone);
823         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
824         wakeup(zone);
825 out:
826         ZONE_UNLOCK(zone);
827 }
828
829 void
830 zone_drain(uma_zone_t zone)
831 {
832
833         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
834 }
835
836 /*
837  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
838  *
839  * Arguments:
840  *      wait  Shall we wait?
841  *
842  * Returns:
843  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
844  *      caller specified M_NOWAIT.
845  */
846 static uma_slab_t
847 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
848 {
849         uma_slabrefcnt_t slabref;
850         uma_alloc allocf;
851         uma_slab_t slab;
852         uint8_t *mem;
853         uint8_t flags;
854         int i;
855
856         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
857         slab = NULL;
858         mem = NULL;
859
860 #ifdef UMA_DEBUG
861         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
862 #endif
863         allocf = keg->uk_allocf;
864         KEG_UNLOCK(keg);
865
866         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
867                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
868                 if (slab == NULL)
869                         goto out;
870         }
871
872         /*
873          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
874          * first time they are added to a zone.
875          *
876          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
877          */
878
879         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
880                 wait |= M_ZERO;
881         else
882                 wait &= ~M_ZERO;
883
884         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
885                 wait |= M_NODUMP;
886
887         /* zone is passed for legacy reasons. */
888         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
889         if (mem == NULL) {
890                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
891                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
892                 slab = NULL;
893                 goto out;
894         }
895
896         /* Point the slab into the allocated memory */
897         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
898                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
899
900         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
901                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
902                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
903
904         slab->us_keg = keg;
905         slab->us_data = mem;
906         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
907         slab->us_flags = flags;
908         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
909 #ifdef INVARIANTS
910         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
911 #endif
912         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
913                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
914                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
915                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
916         }
917
918         if (keg->uk_init != NULL) {
919                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
920                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
921                             keg->uk_size, wait) != 0)
922                                 break;
923                 if (i != keg->uk_ipers) {
924                         keg_free_slab(keg, slab, i);
925                         slab = NULL;
926                         goto out;
927                 }
928         }
929 out:
930         KEG_LOCK(keg);
931
932         if (slab != NULL) {
933                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
934                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
935
936                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
937                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
938         }
939
940         return (slab);
941 }
942
943 /*
944  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
945  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
946  * the VM is ready.
947  */
948 static void *
949 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
950 {
951         uma_keg_t keg;
952         uma_slab_t tmps;
953         int pages, check_pages;
954
955         keg = zone_first_keg(zone);
956         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
957         check_pages = pages - 1;
958         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
959
960         /*
961          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
962          */
963         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
964
965         /* First check if we have enough room. */
966         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
967         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
968                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
969         if (tmps != NULL) {
970                 /*
971                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
972                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
973                  * "pages" contiguous pages of memory.
974                  */
975                 while (pages-- > 0) {
976                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
977                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
978                 }
979                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
980                 *pflag = tmps->us_flags;
981                 return (tmps->us_data);
982         }
983         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
984         if (booted < UMA_STARTUP2)
985                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
986         /*
987          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
988          */
989 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
990         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
991 #else
992         keg->uk_allocf = page_alloc;
993 #endif
994         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
995 }
996
997 /*
998  * Allocates a number of pages from the system
999  *
1000  * Arguments:
1001  *      bytes  The number of bytes requested
1002  *      wait  Shall we wait?
1003  *
1004  * Returns:
1005  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1006  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1007  */
1008 static void *
1009 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1010 {
1011         void *p;        /* Returned page */
1012
1013         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1014         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1015
1016         return (p);
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Allocates a number of pages from within an object
1021  *
1022  * Arguments:
1023  *      bytes  The number of bytes requested
1024  *      wait   Shall we wait?
1025  *
1026  * Returns:
1027  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1028  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1029  */
1030 static void *
1031 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1032 {
1033         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1034         u_long npages;
1035         vm_offset_t retkva, zkva;
1036         vm_page_t p, p_next;
1037         uma_keg_t keg;
1038
1039         TAILQ_INIT(&alloctail);
1040         keg = zone_first_keg(zone);
1041
1042         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1043         while (npages > 0) {
1044                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1045                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1046                 if (p != NULL) {
1047                         /*
1048                          * Since the page does not belong to an object, its
1049                          * listq is unused.
1050                          */
1051                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1052                         npages--;
1053                         continue;
1054                 }
1055                 if (wait & M_WAITOK) {
1056                         VM_WAIT;
1057                         continue;
1058                 }
1059
1060                 /*
1061                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1062                  * exit.
1063                  */
1064                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1065                         vm_page_unwire(p, 0);
1066                         vm_page_free(p); 
1067                 }
1068                 return (NULL);
1069         }
1070         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1071         zkva = keg->uk_kva +
1072             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1073         retkva = zkva;
1074         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1075                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1076                 zkva += PAGE_SIZE;
1077         }
1078
1079         return ((void *)retkva);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Frees a number of pages to the system
1084  *
1085  * Arguments:
1086  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1087  *      size  The size of the memory being freed
1088  *      flags The original p->us_flags field
1089  *
1090  * Returns:
1091  *      Nothing
1092  */
1093 static void
1094 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1095 {
1096         struct vmem *vmem;
1097
1098         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1099                 vmem = kmem_arena;
1100         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1101                 vmem = kernel_arena;
1102         else
1103                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1104
1105         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Zero fill initializer
1110  *
1111  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1112  */
1113 static int
1114 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1115 {
1116         bzero(mem, size);
1117         return (0);
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1122  *
1123  * Arguments
1124  *      keg  The zone we should initialize
1125  *
1126  * Returns
1127  *      Nothing
1128  */
1129 static void
1130 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1131 {
1132         u_int rsize;
1133         u_int memused;
1134         u_int wastedspace;
1135         u_int shsize;
1136
1137         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1138                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1139
1140                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1141                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1142                     PAGE_SIZE);
1143         } else {
1144                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1145                 keg->uk_ppera = 1;
1146         }
1147
1148         /*
1149          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1150          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1151          * allocation bits for we round it up.
1152          */
1153         rsize = keg->uk_size;
1154         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1155                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1156         if (rsize & keg->uk_align)
1157                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1158         keg->uk_rsize = rsize;
1159
1160         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1161             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1162             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1163
1164         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1165                 rsize += sizeof(uint32_t);
1166
1167         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1168                 shsize = 0;
1169         else 
1170                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1171
1172         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1173         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1174             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1175
1176         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1177         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1178
1179         /*
1180          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1181          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1182          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1183          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1184          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1185          */
1186         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1187             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1188                 return;
1189
1190         /*
1191          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1192          * this if it permits more items per-slab.
1193          *
1194          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1195          * Historically this was not done because the VM could not
1196          * efficiently handle contiguous allocations.
1197          */
1198         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1199             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1200                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1201                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1202                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1203 #ifdef UMA_DEBUG
1204                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1205                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1206                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1207                     "calculated ipers = %d, "
1208                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1209                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1210                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1211 #endif
1212                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1213         }
1214
1215         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1216             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1217                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1218 }
1219
1220 /*
1221  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1222  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1223  * more complicated.
1224  *
1225  * Arguments
1226  *      keg  The keg we should initialize
1227  *
1228  * Returns
1229  *      Nothing
1230  */
1231 static void
1232 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1233 {
1234
1235         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1236         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1237             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1238         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1239             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1240
1241         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1242         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1243         keg->uk_ipers = 1;
1244         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1245
1246         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1247         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1248                 return;
1249
1250         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1251         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1252                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1253 }
1254
1255 static void
1256 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1257 {
1258         int alignsize;
1259         int trailer;
1260         int pages;
1261         int rsize;
1262
1263         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1264             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1265
1266         alignsize = keg->uk_align + 1;
1267         rsize = keg->uk_size;
1268         /*
1269          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1270          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1271          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1272          * would fall on the same boundary every time.
1273          */
1274         if (rsize & keg->uk_align)
1275                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1276         if ((rsize & alignsize) == 0)
1277                 rsize += alignsize;
1278         trailer = rsize - keg->uk_size;
1279         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1280         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1281         keg->uk_rsize = rsize;
1282         keg->uk_ppera = pages;
1283         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1284         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1285         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1286         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1287             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1288             keg->uk_ipers));
1289 }
1290
1291 /*
1292  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1293  * the keg onto the global keg list.
1294  *
1295  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1296  *      udata  Actually uma_kctor_args
1297  */
1298 static int
1299 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1300 {
1301         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1302         uma_keg_t keg = mem;
1303         uma_zone_t zone;
1304
1305         bzero(keg, size);
1306         keg->uk_size = arg->size;
1307         keg->uk_init = arg->uminit;
1308         keg->uk_fini = arg->fini;
1309         keg->uk_align = arg->align;
1310         keg->uk_free = 0;
1311         keg->uk_reserve = 0;
1312         keg->uk_pages = 0;
1313         keg->uk_flags = arg->flags;
1314         keg->uk_allocf = page_alloc;
1315         keg->uk_freef = page_free;
1316         keg->uk_slabzone = NULL;
1317
1318         /*
1319          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1320          */
1321         zone = arg->zone;
1322         keg->uk_name = zone->uz_name;
1323
1324         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1325                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1326
1327         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1328                 keg->uk_init = zero_init;
1329
1330         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1331                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1332
1333         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1334 #ifdef SMP
1335                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1336 #else
1337                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1338 #endif
1339
1340         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1341                 keg_cachespread_init(keg);
1342         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1343                 if (keg->uk_size >
1344                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1345                     sizeof(uint32_t)))
1346                         keg_large_init(keg);
1347                 else
1348                         keg_small_init(keg);
1349         } else {
1350                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1351                         keg_large_init(keg);
1352                 else
1353                         keg_small_init(keg);
1354         }
1355
1356         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1357                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1358                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1359                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1360                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1361                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1362                 } else
1363                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1364         }
1365
1366         /*
1367          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1368          * startup cache until the vm is ready.
1369          */
1370         if (keg->uk_ppera == 1) {
1371 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1372                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1373                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1374
1375                 if (booted < UMA_STARTUP)
1376                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1377 #else
1378                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1379                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1380 #endif
1381         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1382             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1383                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1384
1385         /*
1386          * Initialize keg's lock
1387          */
1388         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1389
1390         /*
1391          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1392          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1393          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1394          */
1395         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1396                 u_int totsize;
1397
1398                 /* Size of the slab struct and free list */
1399                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1400
1401                 /* Size of the reference counts. */
1402                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1403                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1404
1405                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1406                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1407                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1408                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1409
1410                 /*
1411                  * The only way the following is possible is if with our
1412                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1413                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1414                  * mathematically possible for all cases, so we make
1415                  * sure here anyway.
1416                  */
1417                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1418                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1419                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1420                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1421                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1422                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1423                             keg->uk_size);
1424                         panic("UMA slab won't fit.");
1425                 }
1426         }
1427
1428         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1429                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1430
1431 #ifdef UMA_DEBUG
1432         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1433             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1434             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1435             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1436 #endif
1437
1438         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1439
1440         mtx_lock(&uma_mtx);
1441         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1442         mtx_unlock(&uma_mtx);
1443         return (0);
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1448  *
1449  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1450  *      udata  Actually uma_zctor_args
1451  */
1452 static int
1453 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1454 {
1455         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1456         uma_zone_t zone = mem;
1457         uma_zone_t z;
1458         uma_keg_t keg;
1459
1460         bzero(zone, size);
1461         zone->uz_name = arg->name;
1462         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1463         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1464         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1465         zone->uz_init = NULL;
1466         zone->uz_fini = NULL;
1467         zone->uz_allocs = 0;
1468         zone->uz_frees = 0;
1469         zone->uz_fails = 0;
1470         zone->uz_sleeps = 0;
1471         zone->uz_count = 0;
1472         zone->uz_count_min = 0;
1473         zone->uz_flags = 0;
1474         zone->uz_warning = NULL;
1475         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1476         keg = arg->keg;
1477
1478         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1479
1480         /*
1481          * This is a pure cache zone, no kegs.
1482          */
1483         if (arg->import) {
1484                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1485                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1486                 zone->uz_flags = arg->flags;
1487                 zone->uz_size = arg->size;
1488                 zone->uz_import = arg->import;
1489                 zone->uz_release = arg->release;
1490                 zone->uz_arg = arg->arg;
1491                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1492                 goto out;
1493         }
1494
1495         /*
1496          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1497          */
1498         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1499         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1500         zone->uz_arg = zone; 
1501
1502         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1503                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1504                 zone->uz_init = arg->uminit;
1505                 zone->uz_fini = arg->fini;
1506                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1507                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1508                 mtx_lock(&uma_mtx);
1509                 ZONE_LOCK(zone);
1510                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1511                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1512                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1513                                 break;
1514                         }
1515                 }
1516                 ZONE_UNLOCK(zone);
1517                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1518         } else if (keg == NULL) {
1519                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1520                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1521                         return (ENOMEM);
1522         } else {
1523                 struct uma_kctor_args karg;
1524                 int error;
1525
1526                 /* We should only be here from uma_startup() */
1527                 karg.size = arg->size;
1528                 karg.uminit = arg->uminit;
1529                 karg.fini = arg->fini;
1530                 karg.align = arg->align;
1531                 karg.flags = arg->flags;
1532                 karg.zone = zone;
1533                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1534                     flags);
1535                 if (error)
1536                         return (error);
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Link in the first keg.
1541          */
1542         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1543         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1544         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1545         zone->uz_size = keg->uk_size;
1546         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1547             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1548
1549         /*
1550          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1551          * caches.  If we're internal, bail out here.
1552          */
1553         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1554                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1555                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1556                 return (0);
1557         }
1558
1559 out:
1560         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1561                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1562         else
1563                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1564         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1565
1566         return (0);
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1571  * table and removes the keg from the global list.
1572  *
1573  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1574  *      udata  unused
1575  */
1576 static void
1577 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1578 {
1579         uma_keg_t keg;
1580
1581         keg = (uma_keg_t)arg;
1582         KEG_LOCK(keg);
1583         if (keg->uk_free != 0) {
1584                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1585                     " Lost %d pages of memory.\n",
1586                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1587                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1588         }
1589         KEG_UNLOCK(keg);
1590
1591         hash_free(&keg->uk_hash);
1592
1593         KEG_LOCK_FINI(keg);
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Zone header dtor.
1598  *
1599  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1600  *      udata  unused
1601  */
1602 static void
1603 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1604 {
1605         uma_klink_t klink;
1606         uma_zone_t zone;
1607         uma_keg_t keg;
1608
1609         zone = (uma_zone_t)arg;
1610         keg = zone_first_keg(zone);
1611
1612         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1613                 cache_drain(zone);
1614
1615         mtx_lock(&uma_mtx);
1616         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1617         mtx_unlock(&uma_mtx);
1618         /*
1619          * XXX there are some races here where
1620          * the zone can be drained but zone lock
1621          * released and then refilled before we
1622          * remove it... we dont care for now
1623          */
1624         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1625         /*
1626          * Unlink all of our kegs.
1627          */
1628         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1629                 klink->kl_keg = NULL;
1630                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1631                 if (klink == &zone->uz_klink)
1632                         continue;
1633                 free(klink, M_TEMP);
1634         }
1635         /*
1636          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1637          */
1638         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1639                 mtx_lock(&uma_mtx);
1640                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1641                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1642                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1643         }
1644         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1645 }
1646
1647 /*
1648  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1649  *
1650  * Arguments:
1651  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1652  *              as an argument.
1653  *
1654  * Returns:
1655  *      Nothing
1656  */
1657 static void
1658 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1659 {
1660         uma_keg_t keg;
1661         uma_zone_t zone;
1662
1663         mtx_lock(&uma_mtx);
1664         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1665                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1666                         zfunc(zone);
1667         }
1668         mtx_unlock(&uma_mtx);
1669 }
1670
1671 /* Public functions */
1672 /* See uma.h */
1673 void
1674 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1675 {
1676         struct uma_zctor_args args;
1677         uma_slab_t slab;
1678         u_int slabsize;
1679         int i;
1680
1681 #ifdef UMA_DEBUG
1682         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1683 #endif
1684         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1685
1686         /* "manually" create the initial zone */
1687         memset(&args, 0, sizeof(args));
1688         args.name = "UMA Kegs";
1689         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1690         args.ctor = keg_ctor;
1691         args.dtor = keg_dtor;
1692         args.uminit = zero_init;
1693         args.fini = NULL;
1694         args.keg = &masterkeg;
1695         args.align = 32 - 1;
1696         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1697         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1698         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1699
1700 #ifdef UMA_DEBUG
1701         printf("Filling boot free list.\n");
1702 #endif
1703         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1704                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1705                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1706                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1707                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1708         }
1709         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1710
1711 #ifdef UMA_DEBUG
1712         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1713 #endif
1714         args.name = "UMA Zones";
1715         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1716             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1717         args.ctor = zone_ctor;
1718         args.dtor = zone_dtor;
1719         args.uminit = zero_init;
1720         args.fini = NULL;
1721         args.keg = NULL;
1722         args.align = 32 - 1;
1723         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1724         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1725         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1726
1727 #ifdef UMA_DEBUG
1728         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1729 #endif
1730 #ifdef UMA_DEBUG
1731         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1732 #endif
1733
1734         /* Now make a zone for slab headers */
1735         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1736                                 sizeof(struct uma_slab),
1737                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1738                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1739
1740         /*
1741          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1742          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1743          */
1744         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1745         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1746         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1747                                   slabsize,
1748                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1749                                   UMA_ALIGN_PTR,
1750                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1751
1752         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1753             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1754             NULL, NULL, NULL, NULL,
1755             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1756
1757         bucket_init();
1758
1759         booted = UMA_STARTUP;
1760
1761 #ifdef UMA_DEBUG
1762         printf("UMA startup complete.\n");
1763 #endif
1764 }
1765
1766 /* see uma.h */
1767 void
1768 uma_startup2(void)
1769 {
1770         booted = UMA_STARTUP2;
1771         bucket_enable();
1772 #ifdef UMA_DEBUG
1773         printf("UMA startup2 complete.\n");
1774 #endif
1775 }
1776
1777 /*
1778  * Initialize our callout handle
1779  *
1780  */
1781
1782 static void
1783 uma_startup3(void)
1784 {
1785 #ifdef UMA_DEBUG
1786         printf("Starting callout.\n");
1787 #endif
1788         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1789         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1790 #ifdef UMA_DEBUG
1791         printf("UMA startup3 complete.\n");
1792 #endif
1793 }
1794
1795 static uma_keg_t
1796 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1797                 int align, uint32_t flags)
1798 {
1799         struct uma_kctor_args args;
1800
1801         args.size = size;
1802         args.uminit = uminit;
1803         args.fini = fini;
1804         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1805         args.flags = flags;
1806         args.zone = zone;
1807         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1808 }
1809
1810 /* See uma.h */
1811 void
1812 uma_set_align(int align)
1813 {
1814
1815         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1816                 uma_align_cache = align;
1817 }
1818
1819 /* See uma.h */
1820 uma_zone_t
1821 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1822                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1823
1824 {
1825         struct uma_zctor_args args;
1826
1827         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1828         memset(&args, 0, sizeof(args));
1829         args.name = name;
1830         args.size = size;
1831         args.ctor = ctor;
1832         args.dtor = dtor;
1833         args.uminit = uminit;
1834         args.fini = fini;
1835         args.align = align;
1836         args.flags = flags;
1837         args.keg = NULL;
1838
1839         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1840 }
1841
1842 /* See uma.h */
1843 uma_zone_t
1844 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1845                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1846 {
1847         struct uma_zctor_args args;
1848         uma_keg_t keg;
1849
1850         keg = zone_first_keg(master);
1851         memset(&args, 0, sizeof(args));
1852         args.name = name;
1853         args.size = keg->uk_size;
1854         args.ctor = ctor;
1855         args.dtor = dtor;
1856         args.uminit = zinit;
1857         args.fini = zfini;
1858         args.align = keg->uk_align;
1859         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1860         args.keg = keg;
1861
1862         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1863         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1864 }
1865
1866 /* See uma.h */
1867 uma_zone_t
1868 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1869                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1870                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1871 {
1872         struct uma_zctor_args args;
1873
1874         memset(&args, 0, sizeof(args));
1875         args.name = name;
1876         args.size = size;
1877         args.ctor = ctor;
1878         args.dtor = dtor;
1879         args.uminit = zinit;
1880         args.fini = zfini;
1881         args.import = zimport;
1882         args.release = zrelease;
1883         args.arg = arg;
1884         args.align = 0;
1885         args.flags = flags;
1886
1887         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1888 }
1889
1890 static void
1891 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1892 {
1893         if (a < b) {
1894                 ZONE_LOCK(a);
1895                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1896         } else {
1897                 ZONE_LOCK(b);
1898                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1899         }
1900 }
1901
1902 static void
1903 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1904 {
1905
1906         ZONE_UNLOCK(a);
1907         ZONE_UNLOCK(b);
1908 }
1909
1910 int
1911 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1912 {
1913         uma_klink_t klink;
1914         uma_klink_t kl;
1915         int error;
1916
1917         error = 0;
1918         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1919
1920         zone_lock_pair(zone, master);
1921         /*
1922          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1923          * a secondary.
1924          */
1925         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1926             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1927                 error = EINVAL;
1928                 goto out;
1929         }
1930         /*
1931          * The new master must also use vtoslab().
1932          */
1933         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1934                 error = EINVAL;
1935                 goto out;
1936         }
1937         /*
1938          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1939          */
1940         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1941             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1942                 error = EINVAL;
1943                 goto out;
1944         }
1945         /*
1946          * The underlying object must be the same size.  rsize
1947          * may be different.
1948          */
1949         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1950                 error = E2BIG;
1951                 goto out;
1952         }
1953         /*
1954          * Put it at the end of the list.
1955          */
1956         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1957         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1958                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1959                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1960                         break;
1961                 }
1962         }
1963         klink = NULL;
1964         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1965         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1966
1967 out:
1968         zone_unlock_pair(zone, master);
1969         if (klink != NULL)
1970                 free(klink, M_TEMP);
1971
1972         return (error);
1973 }
1974
1975
1976 /* See uma.h */
1977 void
1978 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1979 {
1980
1981         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
1982 }
1983
1984 /* See uma.h */
1985 void *
1986 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1987 {
1988         void *item;
1989         uma_cache_t cache;
1990         uma_bucket_t bucket;
1991         int lockfail;
1992         int cpu;
1993
1994         /* This is the fast path allocation */
1995 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1996         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1997 #endif
1998         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1999             zone->uz_name, flags);
2000
2001         if (flags & M_WAITOK) {
2002                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2003                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2004         }
2005 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2006         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2007                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2008                 if (item != NULL) {
2009                         /*
2010                          * Avoid conflict with the use-after-free
2011                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2012                          */
2013                         if (zone->uz_init != NULL &&
2014                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2015                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2016                                 return (NULL);
2017                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2018                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2019                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2020                             flags) != 0) {
2021                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2022                                 return (NULL);
2023                         }
2024                         return (item);
2025                 }
2026                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2027         }
2028 #endif
2029         /*
2030          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2031          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2032          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2033          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2034          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2035          * preemption and migration.  We release the critical section in
2036          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2037          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2038          * must detect and handle migration if it has occurred.
2039          */
2040         critical_enter();
2041         cpu = curcpu;
2042         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2043
2044 zalloc_start:
2045         bucket = cache->uc_allocbucket;
2046         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2047                 bucket->ub_cnt--;
2048                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2049 #ifdef INVARIANTS
2050                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2051 #endif
2052                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2053                 cache->uc_allocs++;
2054                 critical_exit();
2055                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2056                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2057                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2058                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2059                         return (NULL);
2060                 }
2061 #ifdef INVARIANTS
2062                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2063 #endif
2064                 if (flags & M_ZERO)
2065                         bzero(item, zone->uz_size);
2066                 return (item);
2067         }
2068
2069         /*
2070          * We have run out of items in our alloc bucket.
2071          * See if we can switch with our free bucket.
2072          */
2073         bucket = cache->uc_freebucket;
2074         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2075 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2076                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2077 #endif
2078                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2079                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2080                 goto zalloc_start;
2081         }
2082
2083         /*
2084          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2085          */
2086         bucket = cache->uc_allocbucket;
2087         cache->uc_allocbucket = NULL;
2088         critical_exit();
2089         if (bucket != NULL)
2090                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2091
2092         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2093         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2094                 goto zalloc_item;
2095
2096         /*
2097          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2098          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2099          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2100          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2101          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2102          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2103          * the critical section.
2104          */
2105         lockfail = 0;
2106         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2107                 /* Record contention to size the buckets. */
2108                 ZONE_LOCK(zone);
2109                 lockfail = 1;
2110         }
2111         critical_enter();
2112         cpu = curcpu;
2113         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2114
2115         /*
2116          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2117          */
2118         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2119         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2120         cache->uc_allocs = 0;
2121         cache->uc_frees = 0;
2122
2123         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2124         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2125                 ZONE_UNLOCK(zone);
2126                 goto zalloc_start;
2127         }
2128
2129         /*
2130          * Check the zone's cache of buckets.
2131          */
2132         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2133                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2134                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2135
2136                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2137                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2138                 ZONE_UNLOCK(zone);
2139                 goto zalloc_start;
2140         }
2141         /* We are no longer associated with this CPU. */
2142         critical_exit();
2143
2144         /*
2145          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2146          * handle the working set.
2147          */
2148         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2149                 zone->uz_count++;
2150         ZONE_UNLOCK(zone);
2151
2152         /*
2153          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2154          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2155          * will use the just filled bucket.
2156          */
2157         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2158         if (bucket != NULL) {
2159                 ZONE_LOCK(zone);
2160                 critical_enter();
2161                 cpu = curcpu;
2162                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2163                 /*
2164                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2165                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2166                  * the memory directly.
2167                  */
2168                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2169                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2170                 else
2171                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2172                 ZONE_UNLOCK(zone);
2173                 goto zalloc_start;
2174         }
2175
2176         /*
2177          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2178          */
2179 #ifdef UMA_DEBUG
2180         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2181 #endif
2182
2183 zalloc_item:
2184         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2185
2186         return (item);
2187 }
2188
2189 static uma_slab_t
2190 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2191 {
2192         uma_slab_t slab;
2193         int reserve;
2194
2195         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2196         slab = NULL;
2197         reserve = 0;
2198         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2199                 reserve = keg->uk_reserve;
2200
2201         for (;;) {
2202                 /*
2203                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2204                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2205                  * fragmentation.
2206                  */
2207                 if (keg->uk_free > reserve) {
2208                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2209                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2210                         } else {
2211                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2212                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2213                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2214                                     us_link);
2215                         }
2216                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2217                         return (slab);
2218                 }
2219
2220                 /*
2221                  * M_NOVM means don't ask at all!
2222                  */
2223                 if (flags & M_NOVM)
2224                         break;
2225
2226                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2227                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2228                         /*
2229                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2230                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2231                          */
2232                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2233                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2234                                 zone_log_warning(zone);
2235                         }
2236                         if (flags & M_NOWAIT)
2237                                 break;
2238                         zone->uz_sleeps++;
2239                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2240                         continue;
2241                 }
2242                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2243                 /*
2244                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2245                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2246                  * at least one item.
2247                  */
2248                 if (slab) {
2249                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2250                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2251                         return (slab);
2252                 }
2253                 /*
2254                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2255                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2256                  * fail.
2257                  */
2258                 flags |= M_NOVM;
2259         }
2260         return (slab);
2261 }
2262
2263 static uma_slab_t
2264 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2265 {
2266         uma_slab_t slab;
2267
2268         if (keg == NULL) {
2269                 keg = zone_first_keg(zone);
2270                 KEG_LOCK(keg);
2271         }
2272
2273         for (;;) {
2274                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2275                 if (slab)
2276                         return (slab);
2277                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2278                         break;
2279         }
2280         KEG_UNLOCK(keg);
2281         return (NULL);
2282 }
2283
2284 /*
2285  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2286  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2287  *
2288  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2289  */
2290 static uma_slab_t
2291 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2292 {
2293         uma_klink_t klink;
2294         uma_slab_t slab;
2295         uma_keg_t keg;
2296         int flags;
2297         int empty;
2298         int full;
2299
2300         /*
2301          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2302          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2303          * without blocking.
2304          */
2305         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2306         /*
2307          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2308          * the search.
2309          */
2310         if (last != NULL) {
2311                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2312                 if (slab)
2313                         return (slab);
2314                 KEG_UNLOCK(last);
2315         }
2316         /*
2317          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2318          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2319          * required but we've done it for so long now.
2320          */
2321         for (;;) {
2322                 empty = 0;
2323                 full = 0;
2324                 /*
2325                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2326                  * correct lock while calling into the keg layer.
2327                  */
2328                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2329                         keg = klink->kl_keg;
2330                         KEG_LOCK(keg);
2331                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2332                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2333                                 if (slab)
2334                                         return (slab);
2335                         }
2336                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2337                                 full++;
2338                         else
2339                                 empty++;
2340                         KEG_UNLOCK(keg);
2341                 }
2342                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2343                         break;
2344                 flags = rflags;
2345                 /*
2346                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2347                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2348                  */
2349                 if (full && !empty) {
2350                         ZONE_LOCK(zone);
2351                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2352                         zone->uz_sleeps++;
2353                         zone_log_warning(zone);
2354                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2355                             "zonelimit", hz/100);
2356                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2357                         ZONE_UNLOCK(zone);
2358                         continue;
2359                 }
2360         }
2361         return (NULL);
2362 }
2363
2364 static void *
2365 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2366 {
2367         void *item;
2368         uint8_t freei;
2369
2370         MPASS(keg == slab->us_keg);
2371         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2372
2373         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2374         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2375         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2376         slab->us_freecount--;
2377         keg->uk_free--;
2378
2379         /* Move this slab to the full list */
2380         if (slab->us_freecount == 0) {
2381                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2382                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2383         }
2384
2385         return (item);
2386 }
2387
2388 static int
2389 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2390 {
2391         uma_slab_t slab;
2392         uma_keg_t keg;
2393         int i;
2394
2395         slab = NULL;
2396         keg = NULL;
2397         /* Try to keep the buckets totally full */
2398         for (i = 0; i < max; ) {
2399                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2400                         break;
2401                 keg = slab->us_keg;
2402                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2403                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2404                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2405                                 break;
2406                 }
2407                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2408                 flags &= ~M_WAITOK;
2409                 flags |= M_NOWAIT;
2410         }
2411         if (slab != NULL)
2412                 KEG_UNLOCK(keg);
2413
2414         return i;
2415 }
2416
2417 static uma_bucket_t
2418 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2419 {
2420         uma_bucket_t bucket;
2421         int max;
2422
2423         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2424         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2425         if (bucket == NULL)
2426                 goto out;
2427
2428         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2429         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2430             max, flags);
2431
2432         /*
2433          * Initialize the memory if necessary.
2434          */
2435         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2436                 int i;
2437
2438                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2439                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2440                             flags) != 0)
2441                                 break;
2442                 /*
2443                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2444                  * rest back onto the freelist.
2445                  */
2446                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2447                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2448                             bucket->ub_cnt - i);
2449 #ifdef INVARIANTS
2450                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2451                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2452 #endif
2453                         bucket->ub_cnt = i;
2454                 }
2455         }
2456
2457 out:
2458         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt == 0) {
2459                 if (bucket != NULL)
2460                         bucket_free(zone, bucket, udata);
2461                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2462                 return (NULL);
2463         }
2464
2465         return (bucket);
2466 }
2467
2468 /*
2469  * Allocates a single item from a zone.
2470  *
2471  * Arguments
2472  *      zone   The zone to alloc for.
2473  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2474  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2475  *
2476  * Returns
2477  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2478  *      An item if successful
2479  */
2480
2481 static void *
2482 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2483 {
2484         void *item;
2485
2486         item = NULL;
2487
2488 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2489         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2490 #endif
2491         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2492                 goto fail;
2493         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2494
2495         /*
2496          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2497          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2498          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2499          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2500          */
2501         if (zone->uz_init != NULL) {
2502                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2503                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2504                         goto fail;
2505                 }
2506         }
2507         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2508                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2509                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2510                         goto fail;
2511                 }
2512         }
2513 #ifdef INVARIANTS
2514         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2515 #endif
2516         if (flags & M_ZERO)
2517                 bzero(item, zone->uz_size);
2518
2519         return (item);
2520
2521 fail:
2522         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2523         return (NULL);
2524 }
2525
2526 /* See uma.h */
2527 void
2528 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2529 {
2530         uma_cache_t cache;
2531         uma_bucket_t bucket;
2532         int cpu;
2533
2534 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2535         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2536 #endif
2537         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2538             zone->uz_name);
2539
2540         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2541         if (item == NULL)
2542                 return;
2543 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2544         if (is_memguard_addr(item)) {
2545                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2546                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2547                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2548                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2549                 memguard_free(item);
2550                 return;
2551         }
2552 #endif
2553 #ifdef INVARIANTS
2554         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2555                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2556         else
2557                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2558 #endif
2559         if (zone->uz_dtor != NULL)
2560                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2561
2562         /*
2563          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2564          * a little longer for the limits to be reset.
2565          */
2566         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2567                 goto zfree_item;
2568
2569         /*
2570          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2571          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2572          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2573          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2574          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2575          * preemption and migration.  We release the critical section in
2576          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2577          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2578          * detect and handle migration if it has occurred.
2579          */
2580 zfree_restart:
2581         critical_enter();
2582         cpu = curcpu;
2583         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2584
2585 zfree_start:
2586         /*
2587          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2588          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2589          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2590          */
2591         bucket = cache->uc_allocbucket;
2592         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2593                 bucket = cache->uc_freebucket;
2594         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2595                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2596                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2597                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2598                 bucket->ub_cnt++;
2599                 cache->uc_frees++;
2600                 critical_exit();
2601                 return;
2602         }
2603
2604         /*
2605          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2606          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2607          * section.  Since the critical section is released, we may be
2608          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2609          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2610          * the critical section.
2611          */
2612         critical_exit();
2613         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2614                 goto zfree_item;
2615
2616         ZONE_LOCK(zone);
2617         critical_enter();
2618         cpu = curcpu;
2619         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2620
2621         /*
2622          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2623          */
2624         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2625         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2626         cache->uc_allocs = 0;
2627         cache->uc_frees = 0;
2628
2629         bucket = cache->uc_freebucket;
2630         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2631                 ZONE_UNLOCK(zone);
2632                 goto zfree_start;
2633         }
2634         cache->uc_freebucket = NULL;
2635
2636         /* Can we throw this on the zone full list? */
2637         if (bucket != NULL) {
2638 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2639                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2640 #endif
2641                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2642                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2643                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2644                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2645         }
2646
2647         /* We are no longer associated with this CPU. */
2648         critical_exit();
2649
2650         /* And the zone.. */
2651         ZONE_UNLOCK(zone);
2652
2653 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2654         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2655 #endif
2656         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2657         if (bucket) {
2658                 critical_enter();
2659                 cpu = curcpu;
2660                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2661                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2662                         cache->uc_freebucket = bucket;
2663                         goto zfree_start;
2664                 }
2665                 /*
2666                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2667                  * critical section to free the bucket.
2668                  */
2669                 critical_exit();
2670                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2671                 goto zfree_restart;
2672         }
2673
2674         /*
2675          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2676          */
2677 zfree_item:
2678         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2679
2680         return;
2681 }
2682
2683 static void
2684 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2685 {
2686         uint8_t freei;
2687
2688         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2689         MPASS(keg == slab->us_keg);
2690
2691         /* Do we need to remove from any lists? */
2692         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2693                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2694                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2695         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2696                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2697                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2698         }
2699
2700         /* Slab management. */
2701         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2702         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2703         slab->us_freecount++;
2704
2705         /* Keg statistics. */
2706         keg->uk_free++;
2707 }
2708
2709 static void
2710 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2711 {
2712         void *item;
2713         uma_slab_t slab;
2714         uma_keg_t keg;
2715         uint8_t *mem;
2716         int clearfull;
2717         int i;
2718
2719         clearfull = 0;
2720         keg = zone_first_keg(zone);
2721         KEG_LOCK(keg);
2722         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2723                 item = bucket[i];
2724                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2725                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2726                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2727                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2728                         } else {
2729                                 mem += keg->uk_pgoff;
2730                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2731                         }
2732                 } else {
2733                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2734                         if (slab->us_keg != keg) {
2735                                 KEG_UNLOCK(keg);
2736                                 keg = slab->us_keg;
2737                                 KEG_LOCK(keg);
2738                         }
2739                 }
2740                 slab_free_item(keg, slab, item);
2741                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2742                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2743                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2744                                 clearfull = 1;
2745                         }
2746
2747                         /* 
2748                          * We can handle one more allocation. Since we're
2749                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2750                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2751                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2752                          * threads etc).
2753                          */
2754                         wakeup(keg);
2755                 }
2756         }
2757         KEG_UNLOCK(keg);
2758         if (clearfull) {
2759                 ZONE_LOCK(zone);
2760                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2761                 wakeup(zone);
2762                 ZONE_UNLOCK(zone);
2763         }
2764
2765 }
2766
2767 /*
2768  * Frees a single item to any zone.
2769  *
2770  * Arguments:
2771  *      zone   The zone to free to
2772  *      item   The item we're freeing
2773  *      udata  User supplied data for the dtor
2774  *      skip   Skip dtors and finis
2775  */
2776 static void
2777 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2778 {
2779
2780 #ifdef INVARIANTS
2781         if (skip == SKIP_NONE) {
2782                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2783                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2784                 else
2785                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2786         }
2787 #endif
2788         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2789                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2790
2791         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2792                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2793
2794         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2795         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2796 }
2797
2798 /* See uma.h */
2799 int
2800 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2801 {
2802         uma_keg_t keg;
2803
2804         keg = zone_first_keg(zone);
2805         if (keg == NULL)
2806                 return (0);
2807         KEG_LOCK(keg);
2808         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2809         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2810                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2811         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2812         KEG_UNLOCK(keg);
2813
2814         return (nitems);
2815 }
2816
2817 /* See uma.h */
2818 int
2819 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2820 {
2821         int nitems;
2822         uma_keg_t keg;
2823
2824         keg = zone_first_keg(zone);
2825         if (keg == NULL)
2826                 return (0);
2827         KEG_LOCK(keg);
2828         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2829         KEG_UNLOCK(keg);
2830
2831         return (nitems);
2832 }
2833
2834 /* See uma.h */
2835 void
2836 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2837 {
2838
2839         ZONE_LOCK(zone);
2840         zone->uz_warning = warning;
2841         ZONE_UNLOCK(zone);
2842 }
2843
2844 /* See uma.h */
2845 int
2846 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2847 {
2848         int64_t nitems;
2849         u_int i;
2850
2851         ZONE_LOCK(zone);
2852         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2853         CPU_FOREACH(i) {
2854                 /*
2855                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2856                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2857                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2858                  */
2859                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2860                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2861         }
2862         ZONE_UNLOCK(zone);
2863
2864         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2865 }
2866
2867 /* See uma.h */
2868 void
2869 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2870 {
2871         uma_keg_t keg;
2872
2873         keg = zone_first_keg(zone);
2874         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2875         KEG_LOCK(keg);
2876         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2877             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2878         keg->uk_init = uminit;
2879         KEG_UNLOCK(keg);
2880 }
2881
2882 /* See uma.h */
2883 void
2884 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2885 {
2886         uma_keg_t keg;
2887
2888         keg = zone_first_keg(zone);
2889         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2890         KEG_LOCK(keg);
2891         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2892             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2893         keg->uk_fini = fini;
2894         KEG_UNLOCK(keg);
2895 }
2896
2897 /* See uma.h */
2898 void
2899 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2900 {
2901
2902         ZONE_LOCK(zone);
2903         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2904             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2905         zone->uz_init = zinit;
2906         ZONE_UNLOCK(zone);
2907 }
2908
2909 /* See uma.h */
2910 void
2911 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2912 {
2913
2914         ZONE_LOCK(zone);
2915         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2916             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2917         zone->uz_fini = zfini;
2918         ZONE_UNLOCK(zone);
2919 }
2920
2921 /* See uma.h */
2922 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2923 void
2924 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2925 {
2926         uma_keg_t keg;
2927
2928         keg = zone_first_keg(zone);
2929         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2930         KEG_LOCK(keg);
2931         keg->uk_freef = freef;
2932         KEG_UNLOCK(keg);
2933 }
2934
2935 /* See uma.h */
2936 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2937 void
2938 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2939 {
2940         uma_keg_t keg;
2941
2942         keg = zone_first_keg(zone);
2943         KEG_LOCK(keg);
2944         keg->uk_allocf = allocf;
2945         KEG_UNLOCK(keg);
2946 }
2947
2948 /* See uma.h */
2949 void
2950 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
2951 {
2952         uma_keg_t keg;
2953
2954         keg = zone_first_keg(zone);
2955         if (keg == NULL)
2956                 return;
2957         KEG_LOCK(keg);
2958         keg->uk_reserve = items;
2959         KEG_UNLOCK(keg);
2960
2961         return;
2962 }
2963
2964 /* See uma.h */
2965 int
2966 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
2967 {
2968         uma_keg_t keg;
2969         vm_offset_t kva;
2970         int pages;
2971
2972         keg = zone_first_keg(zone);
2973         if (keg == NULL)
2974                 return (0);
2975         pages = count / keg->uk_ipers;
2976
2977         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2978                 pages++;
2979
2980 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2981         if (keg->uk_ppera > 1) {
2982 #else
2983         if (1) {
2984 #endif
2985                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
2986                 if (kva == 0)
2987                         return (0);
2988         } else
2989                 kva = 0;
2990         KEG_LOCK(keg);
2991         keg->uk_kva = kva;
2992         keg->uk_offset = 0;
2993         keg->uk_maxpages = pages;
2994 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2995         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
2996 #else
2997         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
2998 #endif
2999         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3000         KEG_UNLOCK(keg);
3001
3002         return (1);
3003 }
3004
3005 /* See uma.h */
3006 void
3007 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3008 {
3009         int slabs;
3010         uma_slab_t slab;
3011         uma_keg_t keg;
3012
3013         keg = zone_first_keg(zone);
3014         if (keg == NULL)
3015                 return;
3016         KEG_LOCK(keg);
3017         slabs = items / keg->uk_ipers;
3018         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3019                 slabs++;
3020         while (slabs > 0) {
3021                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3022                 if (slab == NULL)
3023                         break;
3024                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3025                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3026                 slabs--;
3027         }
3028         KEG_UNLOCK(keg);
3029 }
3030
3031 /* See uma.h */
3032 uint32_t *
3033 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3034 {
3035         uma_slabrefcnt_t slabref;
3036         uma_slab_t slab;
3037         uma_keg_t keg;
3038         uint32_t *refcnt;
3039         int idx;
3040
3041         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3042         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3043         keg = slab->us_keg;
3044         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3045             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3046         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3047         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3048         return refcnt;
3049 }
3050
3051 /* See uma.h */
3052 void
3053 uma_reclaim(void)
3054 {
3055 #ifdef UMA_DEBUG
3056         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3057 #endif
3058         bucket_enable();
3059         zone_foreach(zone_drain);
3060         /*
3061          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3062          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3063          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3064          */
3065         zone_drain(slabzone);
3066         zone_drain(slabrefzone);
3067         bucket_zone_drain();
3068 }
3069
3070 /* See uma.h */
3071 int
3072 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3073 {
3074         int full;
3075
3076         ZONE_LOCK(zone);
3077         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3078         ZONE_UNLOCK(zone);
3079         return (full);  
3080 }
3081
3082 int
3083 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3084 {
3085         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3086 }
3087
3088 void *
3089 uma_large_malloc(int size, int wait)
3090 {
3091         void *mem;
3092         uma_slab_t slab;
3093         uint8_t flags;
3094
3095         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3096         if (slab == NULL)
3097                 return (NULL);
3098         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3099         if (mem) {
3100                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3101                 slab->us_data = mem;
3102                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3103                 slab->us_size = size;
3104         } else {
3105                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3106         }
3107
3108         return (mem);
3109 }
3110
3111 void
3112 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3113 {
3114
3115         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3116         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3117 }
3118
3119 void
3120 uma_print_stats(void)
3121 {
3122         zone_foreach(uma_print_zone);
3123 }
3124
3125 static void
3126 slab_print(uma_slab_t slab)
3127 {
3128         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3129                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3130 }
3131
3132 static void
3133 cache_print(uma_cache_t cache)
3134 {
3135         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3136                 cache->uc_allocbucket,
3137                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3138                 cache->uc_freebucket,
3139                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3140 }
3141
3142 static void
3143 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3144 {
3145         uma_slab_t slab;
3146
3147         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3148             "out %d free %d limit %d\n",
3149             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3150             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3151             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3152             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3153         printf("Part slabs:\n");
3154         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3155                 slab_print(slab);
3156         printf("Free slabs:\n");
3157         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3158                 slab_print(slab);
3159         printf("Full slabs:\n");
3160         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3161                 slab_print(slab);
3162 }
3163
3164 void
3165 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3166 {
3167         uma_cache_t cache;
3168         uma_klink_t kl;
3169         int i;
3170
3171         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3172             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3173         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3174                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3175         CPU_FOREACH(i) {
3176                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3177                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3178                 cache_print(cache);
3179         }
3180 }
3181
3182 #ifdef DDB
3183 /*
3184  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3185  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3186  *
3187  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3188  * per-CPU cache statistic.
3189  *
3190  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3191  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3192  * directly so that we don't have to.
3193  */
3194 static void
3195 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3196     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3197 {
3198         uma_cache_t cache;
3199         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3200         int cachefree, cpu;
3201
3202         allocs = frees = sleeps = 0;
3203         cachefree = 0;
3204         CPU_FOREACH(cpu) {
3205                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3206                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3207                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3208                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3209                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3210                 allocs += cache->uc_allocs;
3211                 frees += cache->uc_frees;
3212         }
3213         allocs += z->uz_allocs;
3214         frees += z->uz_frees;
3215         sleeps += z->uz_sleeps;
3216         if (cachefreep != NULL)
3217                 *cachefreep = cachefree;
3218         if (allocsp != NULL)
3219                 *allocsp = allocs;
3220         if (freesp != NULL)
3221                 *freesp = frees;
3222         if (sleepsp != NULL)
3223                 *sleepsp = sleeps;
3224 }
3225 #endif /* DDB */
3226
3227 static int
3228 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3229 {
3230         uma_keg_t kz;
3231         uma_zone_t z;
3232         int count;
3233
3234         count = 0;
3235         mtx_lock(&uma_mtx);
3236         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3237                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3238                         count++;
3239         }
3240         mtx_unlock(&uma_mtx);
3241         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3242 }
3243
3244 static int
3245 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3246 {
3247         struct uma_stream_header ush;
3248         struct uma_type_header uth;
3249         struct uma_percpu_stat ups;
3250         uma_bucket_t bucket;
3251         struct sbuf sbuf;
3252         uma_cache_t cache;
3253         uma_klink_t kl;
3254         uma_keg_t kz;
3255         uma_zone_t z;
3256         uma_keg_t k;
3257         int count, error, i;
3258
3259         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3260         if (error != 0)
3261                 return (error);
3262         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3263
3264         count = 0;
3265         mtx_lock(&uma_mtx);
3266         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3267                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3268                         count++;
3269         }
3270
3271         /*
3272          * Insert stream header.
3273          */
3274         bzero(&ush, sizeof(ush));
3275         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3276         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3277         ush.ush_count = count;
3278         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3279
3280         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3281                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3282                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3283                         ZONE_LOCK(z);
3284                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3285                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3286                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3287                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3288                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3289                                 k = kl->kl_keg;
3290                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3291                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3292                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3293                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3294                                     * k->uk_ipers;
3295                         }
3296
3297                         /*
3298                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3299                          * on the keg's zone list.
3300                          */
3301                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3302                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3303                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3304
3305                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3306                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3307                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3308                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3309                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3310                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3311                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3312                         /*
3313                          * While it is not normally safe to access the cache
3314                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3315                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3316                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3317                          * accept the possible race associated with bucket
3318                          * exchange during monitoring.
3319                          */
3320                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3321                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3322                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3323                                         goto skip;
3324                                 if (CPU_ABSENT(i))
3325                                         goto skip;
3326                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3327                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3328                                         ups.ups_cache_free +=
3329                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3330                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3331                                         ups.ups_cache_free +=
3332                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3333                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3334                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3335 skip:
3336                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3337                         }
3338                         ZONE_UNLOCK(z);
3339                 }
3340         }
3341         mtx_unlock(&uma_mtx);
3342         error = sbuf_finish(&sbuf);
3343         sbuf_delete(&sbuf);
3344         return (error);
3345 }
3346
3347 #ifdef DDB
3348 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3349 {
3350         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3351         uma_bucket_t bucket;
3352         uma_keg_t kz;
3353         uma_zone_t z;
3354         int cachefree;
3355
3356         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3357             "Requests", "Sleeps");
3358         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3359                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3360                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3361                                 allocs = z->uz_allocs;
3362                                 frees = z->uz_frees;
3363                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3364                                 cachefree = 0;
3365                         } else
3366                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3367                                     &frees, &sleeps);
3368                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3369                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3370                                 cachefree += kz->uk_free;
3371                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3372                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3373                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju\n", z->uz_name,
3374                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3375                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3376                             (uintmax_t)allocs, sleeps);
3377                         if (db_pager_quit)
3378                                 return;
3379                 }
3380         }
3381 }
3382 #endif