sys/vm/uma_core.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2002-2019 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
   5  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
   6  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
  14  *    disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  20  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  21  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  22  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  23  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  24  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  25  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  26  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  27  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  28  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  29  */
  30
  31 /*
  32  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
  33  *
  34  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
  35  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
  36  * efficient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
  37  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
  38  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
  39  * pools of reserved memory unused.
  40  *
  41  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
  42  * are well known.
  43  *
  44  */
  45
  46 /*
  47  * TODO:
  48  *      - Improve memory usage for large allocations
  49  *      - Investigate cache size adjustments
  50  */
  51
  52 #include <sys/cdefs.h>
  53 __FBSDID("$FreeBSD$");
  54
  55 #include "opt_ddb.h"
  56 #include "opt_param.h"
  57 #include "opt_vm.h"
  58
  59 #include <sys/param.h>
  60 #include <sys/systm.h>
  61 #include <sys/bitset.h>
  62 #include <sys/domainset.h>
  63 #include <sys/eventhandler.h>
  64 #include <sys/kernel.h>
  65 #include <sys/types.h>
  66 #include <sys/limits.h>
  67 #include <sys/queue.h>
  68 #include <sys/malloc.h>
  69 #include <sys/ktr.h>
  70 #include <sys/lock.h>
  71 #include <sys/sysctl.h>
  72 #include <sys/mutex.h>
  73 #include <sys/proc.h>
  74 #include <sys/random.h>
  75 #include <sys/rwlock.h>
  76 #include <sys/sbuf.h>
  77 #include <sys/sched.h>
  78 #include <sys/sleepqueue.h>
  79 #include <sys/smp.h>
  80 #include <sys/smr.h>
  81 #include <sys/taskqueue.h>
  82 #include <sys/vmmeter.h>
  83
  84 #include <vm/vm.h>
  85 #include <vm/vm_domainset.h>
  86 #include <vm/vm_object.h>
  87 #include <vm/vm_page.h>
  88 #include <vm/vm_pageout.h>
  89 #include <vm/vm_param.h>
  90 #include <vm/vm_phys.h>
  91 #include <vm/vm_pagequeue.h>
  92 #include <vm/vm_map.h>
  93 #include <vm/vm_kern.h>
  94 #include <vm/vm_extern.h>
  95 #include <vm/uma.h>
  96 #include <vm/uma_int.h>
  97 #include <vm/uma_dbg.h>
  98
  99 #include <ddb/ddb.h>
 100
 101 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
 102 #include <vm/memguard.h>
 103 #endif
 104
 105 #include <machine/md_var.h>
 106
 107 #ifdef INVARIANTS
 108 #define UMA_ALWAYS_CTORDTOR     1
 109 #else
 110 #define UMA_ALWAYS_CTORDTOR     0
 111 #endif
 112
 113 /*
 114  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.
 115  */
 116 static uma_zone_t kegs;
 117 static uma_zone_t zones;
 118
 119 /*
 120  * On INVARIANTS builds, the slab contains a second bitset of the same size,
 121  * "dbg_bits", which is laid out immediately after us_free.
 122  */
 123 #ifdef INVARIANTS
 124 #define SLAB_BITSETS    2
 125 #else
 126 #define SLAB_BITSETS    1
 127 #endif
 128
 129 /*
 130  * These are the two zones from which all offpage uma_slab_ts are allocated.
 131  *
 132  * One zone is for slab headers that can represent a larger number of items,
 133  * making the slabs themselves more efficient, and the other zone is for
 134  * headers that are smaller and represent fewer items, making the headers more
 135  * efficient.
 136  */
 137 #define SLABZONE_SIZE(setsize)                                  \
 138     (sizeof(struct uma_hash_slab) + BITSET_SIZE(setsize) * SLAB_BITSETS)
 139 #define SLABZONE0_SETSIZE       (PAGE_SIZE / 16)
 140 #define SLABZONE1_SETSIZE       SLAB_MAX_SETSIZE
 141 #define SLABZONE0_SIZE  SLABZONE_SIZE(SLABZONE0_SETSIZE)
 142 #define SLABZONE1_SIZE  SLABZONE_SIZE(SLABZONE1_SETSIZE)
 143 static uma_zone_t slabzones[2];
 144
 145 /*
 146  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
 147  * prior to malloc coming up.
 148  */
 149 static uma_zone_t hashzone;
 150
 151 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
 152 int uma_align_cache = 64 - 1;
 153
 154 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
 155 static MALLOC_DEFINE(M_UMA, "UMA", "UMA Misc");
 156
 157 /*
 158  * Are we allowed to allocate buckets?
 159  */
 160 static int bucketdisable = 1;
 161
 162 /* Linked list of all kegs in the system */
 163 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
 164
 165 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
 166 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
 167     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
 168
 169 /* This RW lock protects the keg list */
 170 static struct rwlock_padalign __exclusive_cache_line uma_rwlock;
 171
 172 /*
 173  * First available virual address for boot time allocations.
 174  */
 175 static vm_offset_t bootstart;
 176 static vm_offset_t bootmem;
 177
 178 static struct sx uma_reclaim_lock;
 179
 180 /*
 181  * kmem soft limit, initialized by uma_set_limit().  Ensure that early
 182  * allocations don't trigger a wakeup of the reclaim thread.
 183  */
 184 unsigned long uma_kmem_limit = LONG_MAX;
 185 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, uma_kmem_limit, CTLFLAG_RD, &uma_kmem_limit, 0,
 186     "UMA kernel memory soft limit");
 187 unsigned long uma_kmem_total;
 188 SYSCTL_ULONG(_vm, OID_AUTO, uma_kmem_total, CTLFLAG_RD, &uma_kmem_total, 0,
 189     "UMA kernel memory usage");
 190
 191 /* Is the VM done starting up? */
 192 static enum {
 193         BOOT_COLD,
 194         BOOT_KVA,
 195         BOOT_PCPU,
 196         BOOT_RUNNING,
 197         BOOT_SHUTDOWN,
 198 } booted = BOOT_COLD;
 199
 200 /*
 201  * This is the handle used to schedule events that need to happen
 202  * outside of the allocation fast path.
 203  */
 204 static struct callout uma_callout;
 205 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
 206
 207 /*
 208  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
 209  * a special allocation function just for zones.
 210  */
 211 struct uma_zctor_args {
 212         const char *name;
 213         size_t size;
 214         uma_ctor ctor;
 215         uma_dtor dtor;
 216         uma_init uminit;
 217         uma_fini fini;
 218         uma_import import;
 219         uma_release release;
 220         void *arg;
 221         uma_keg_t keg;
 222         int align;
 223         uint32_t flags;
 224 };
 225
 226 struct uma_kctor_args {
 227         uma_zone_t zone;
 228         size_t size;
 229         uma_init uminit;
 230         uma_fini fini;
 231         int align;
 232         uint32_t flags;
 233 };
 234
 235 struct uma_bucket_zone {
 236         uma_zone_t      ubz_zone;
 237         const char      *ubz_name;
 238         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
 239         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
 240 };
 241
 242 /*
 243  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
 244  * of two sizes for more efficient space utilization.
 245  */
 246 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
 247     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
 248
 249 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
 250 #define BUCKET_MIN      2
 251
 252 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
 253         /* Literal bucket sizes. */
 254         { NULL, "2 Bucket", 2, 4096 },
 255         { NULL, "4 Bucket", 4, 3072 },
 256         { NULL, "8 Bucket", 8, 2048 },
 257         { NULL, "16 Bucket", 16, 1024 },
 258         /* Rounded down power of 2 sizes for efficiency. */
 259         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
 260         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
 261         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
 262         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
 263         { NULL, NULL, 0}
 264 };
 265
 266 /*
 267  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
 268  */
 269 enum zfreeskip {
 270         SKIP_NONE =     0,
 271         SKIP_CNT =      0x00000001,
 272         SKIP_DTOR =     0x00010000,
 273         SKIP_FINI =     0x00020000,
 274 };
 275
 276 /* Prototypes.. */
 277
 278 void    uma_startup1(vm_offset_t);
 279 void    uma_startup2(void);
 280
 281 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 282 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 283 static void *pcpu_page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 284 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 285 static void *contig_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
 286 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
 287 static void pcpu_page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
 288 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int, int, int);
 289 static void cache_drain(uma_zone_t);
 290 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
 291 static void bucket_cache_reclaim(uma_zone_t zone, bool);
 292 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
 293 static void keg_dtor(void *, int, void *);
 294 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
 295 static void zone_dtor(void *, int, void *);
 296 static inline void item_dtor(uma_zone_t zone, void *item, int size,
 297     void *udata, enum zfreeskip skip);
 298 static int zero_init(void *, int, int);
 299 static void zone_free_bucket(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata,
 300     int itemdomain, bool ws);
 301 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *), void *);
 302 static void zone_foreach_unlocked(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *), void *);
 303 static void zone_timeout(uma_zone_t zone, void *);
 304 static int hash_alloc(struct uma_hash *, u_int);
 305 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
 306 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
 307 static void uma_timeout(void *);
 308 static void uma_shutdown(void);
 309 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int, int);
 310 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
 311 static int zone_alloc_limit(uma_zone_t zone, int count, int flags);
 312 static void zone_free_limit(uma_zone_t zone, int count);
 313 static void bucket_enable(void);
 314 static void bucket_init(void);
 315 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
 316 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
 317 static void bucket_zone_drain(void);
 318 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t, void *, int, int);
 319 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
 320 static void slab_free_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
 321 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
 322     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
 323 static int zone_import(void *, void **, int, int, int);
 324 static void zone_release(void *, void **, int);
 325 static bool cache_alloc(uma_zone_t, uma_cache_t, void *, int);
 326 static bool cache_free(uma_zone_t, uma_cache_t, void *, void *, int);
 327
 328 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 329 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 330 static int sysctl_handle_uma_zone_allocs(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 331 static int sysctl_handle_uma_zone_frees(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 332 static int sysctl_handle_uma_zone_flags(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 333 static int sysctl_handle_uma_slab_efficiency(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 334 static int sysctl_handle_uma_zone_items(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 335
 336 static uint64_t uma_zone_get_allocs(uma_zone_t zone);
 337
 338 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, debug, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 339     "Memory allocation debugging");
 340
 341 #ifdef INVARIANTS
 342 static uint64_t uma_keg_get_allocs(uma_keg_t zone);
 343 static inline struct noslabbits *slab_dbg_bits(uma_slab_t slab, uma_keg_t keg);
 344
 345 static bool uma_dbg_kskip(uma_keg_t keg, void *mem);
 346 static bool uma_dbg_zskip(uma_zone_t zone, void *mem);
 347 static void uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
 348 static void uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
 349
 350 static u_int dbg_divisor = 1;
 351 SYSCTL_UINT(_vm_debug, OID_AUTO, divisor,
 352     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &dbg_divisor, 0,
 353     "Debug & thrash every this item in memory allocator");
 354
 355 static counter_u64_t uma_dbg_cnt = EARLY_COUNTER;
 356 static counter_u64_t uma_skip_cnt = EARLY_COUNTER;
 357 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_debug, OID_AUTO, trashed, CTLFLAG_RD,
 358     &uma_dbg_cnt, "memory items debugged");
 359 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_debug, OID_AUTO, skipped, CTLFLAG_RD,
 360     &uma_skip_cnt, "memory items skipped, not debugged");
 361 #endif
 362
 363 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, uma, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 364     "Universal Memory Allocator");
 365
 366 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE|CTLTYPE_INT,
 367     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
 368
 369 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_MPSAFE|CTLTYPE_STRUCT,
 370     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
 371
 372 static int zone_warnings = 1;
 373 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
 374     "Warn when UMA zones becomes full");
 375
 376 static int multipage_slabs = 1;
 377 TUNABLE_INT("vm.debug.uma_multipage_slabs", &multipage_slabs);
 378 SYSCTL_INT(_vm_debug, OID_AUTO, uma_multipage_slabs,
 379     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &multipage_slabs, 0,
 380     "UMA may choose larger slab sizes for better efficiency");
 381
 382 /*
 383  * Select the slab zone for an offpage slab with the given maximum item count.
 384  */
 385 static inline uma_zone_t
 386 slabzone(int ipers)
 387 {
 388
 389         return (slabzones[ipers > SLABZONE0_SETSIZE]);
 390 }
 391
 392 /*
 393  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
 394  */
 395 static void
 396 bucket_enable(void)
 397 {
 398
 399         KASSERT(booted >= BOOT_KVA, ("Bucket enable before init"));
 400         bucketdisable = vm_page_count_min();
 401 }
 402
 403 /*
 404  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
 405  *
 406  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
 407  * of the header and an array of pointers.
 408  */
 409 static void
 410 bucket_init(void)
 411 {
 412         struct uma_bucket_zone *ubz;
 413         int size;
 414
 415         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
 416                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
 417                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
 418                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
 419                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
 420                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET |
 421                     UMA_ZONE_FIRSTTOUCH);
 422         }
 423 }
 424
 425 /*
 426  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
 427  * to allocate the bucket.
 428  */
 429 static struct uma_bucket_zone *
 430 bucket_zone_lookup(int entries)
 431 {
 432         struct uma_bucket_zone *ubz;
 433
 434         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 435                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
 436                         return (ubz);
 437         ubz--;
 438         return (ubz);
 439 }
 440
 441 static struct uma_bucket_zone *
 442 bucket_zone_max(uma_zone_t zone, int nitems)
 443 {
 444         struct uma_bucket_zone *ubz;
 445         int bpcpu;
 446
 447         bpcpu = 2;
 448         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0)
 449                 /* Count the cross-domain bucket. */
 450                 bpcpu++;
 451
 452         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 453                 if (ubz->ubz_entries * bpcpu * mp_ncpus > nitems)
 454                         break;
 455         if (ubz == &bucket_zones[0])
 456                 ubz = NULL;
 457         else
 458                 ubz--;
 459         return (ubz);
 460 }
 461
 462 static int
 463 bucket_select(int size)
 464 {
 465         struct uma_bucket_zone *ubz;
 466
 467         ubz = &bucket_zones[0];
 468         if (size > ubz->ubz_maxsize)
 469                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
 470
 471         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 472                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
 473                         break;
 474         ubz--;
 475         return (ubz->ubz_entries);
 476 }
 477
 478 static uma_bucket_t
 479 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
 480 {
 481         struct uma_bucket_zone *ubz;
 482         uma_bucket_t bucket;
 483
 484         /*
 485          * Don't allocate buckets early in boot.
 486          */
 487         if (__predict_false(booted < BOOT_KVA))
 488                 return (NULL);
 489
 490         /*
 491          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
 492          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
 493          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
 494          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
 495          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
 496          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
 497          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
 498          * free path.
 499          */
 500         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
 501                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
 502         else {
 503                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
 504                         return (NULL);
 505                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
 506         }
 507         if (((uintptr_t)udata & UMA_ZONE_VM) != 0)
 508                 flags |= M_NOVM;
 509         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_bucket_size);
 510         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
 511                 ubz++;
 512         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
 513         if (bucket) {
 514 #ifdef INVARIANTS
 515                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
 516 #endif
 517                 bucket->ub_cnt = 0;
 518                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
 519                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
 520                 CTR3(KTR_UMA, "bucket_alloc: zone %s(%p) allocated bucket %p",
 521                     zone->uz_name, zone, bucket);
 522         }
 523
 524         return (bucket);
 525 }
 526
 527 static void
 528 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
 529 {
 530         struct uma_bucket_zone *ubz;
 531
 532         if (bucket->ub_cnt != 0)
 533                 bucket_drain(zone, bucket);
 534
 535         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
 536             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
 537         KASSERT(bucket->ub_seq == SMR_SEQ_INVALID,
 538             ("bucket_free: Freeing an SMR bucket."));
 539         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
 540                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
 541         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
 542         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
 543 }
 544
 545 static void
 546 bucket_zone_drain(void)
 547 {
 548         struct uma_bucket_zone *ubz;
 549
 550         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
 551                 uma_zone_reclaim(ubz->ubz_zone, UMA_RECLAIM_DRAIN);
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Acquire the domain lock and record contention.
 556  */
 557 static uma_zone_domain_t
 558 zone_domain_lock(uma_zone_t zone, int domain)
 559 {
 560         uma_zone_domain_t zdom;
 561         bool lockfail;
 562
 563         zdom = ZDOM_GET(zone, domain);
 564         lockfail = false;
 565         if (ZDOM_OWNED(zdom))
 566                 lockfail = true;
 567         ZDOM_LOCK(zdom);
 568         /* This is unsynchronized.  The counter does not need to be precise. */
 569         if (lockfail && zone->uz_bucket_size < zone->uz_bucket_size_max)
 570                 zone->uz_bucket_size++;
 571         return (zdom);
 572 }
 573
 574 /*
 575  * Search for the domain with the least cached items and return it if it
 576  * is out of balance with the preferred domain.
 577  */
 578 static __noinline int
 579 zone_domain_lowest(uma_zone_t zone, int pref)
 580 {
 581         long least, nitems, prefitems;
 582         int domain;
 583         int i;
 584
 585         prefitems = least = LONG_MAX;
 586         domain = 0;
 587         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
 588                 nitems = ZDOM_GET(zone, i)->uzd_nitems;
 589                 if (nitems < least) {
 590                         domain = i;
 591                         least = nitems;
 592                 }
 593                 if (domain == pref)
 594                         prefitems = nitems;
 595         }
 596         if (prefitems < least * 2)
 597                 return (pref);
 598
 599         return (domain);
 600 }
 601
 602 /*
 603  * Search for the domain with the most cached items and return it or the
 604  * preferred domain if it has enough to proceed.
 605  */
 606 static __noinline int
 607 zone_domain_highest(uma_zone_t zone, int pref)
 608 {
 609         long most, nitems;
 610         int domain;
 611         int i;
 612
 613         if (ZDOM_GET(zone, pref)->uzd_nitems > BUCKET_MAX)
 614                 return (pref);
 615
 616         most = 0;
 617         domain = 0;
 618         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
 619                 nitems = ZDOM_GET(zone, i)->uzd_nitems;
 620                 if (nitems > most) {
 621                         domain = i;
 622                         most = nitems;
 623                 }
 624         }
 625
 626         return (domain);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Safely subtract cnt from imax.
 631  */
 632 static void
 633 zone_domain_imax_sub(uma_zone_domain_t zdom, int cnt)
 634 {
 635         long new;
 636         long old;
 637
 638         old = zdom->uzd_imax;
 639         do {
 640                 if (old <= cnt)
 641                         new = 0;
 642                 else
 643                         new = old - cnt;
 644         } while (atomic_fcmpset_long(&zdom->uzd_imax, &old, new) == 0);
 645 }
 646
 647 /*
 648  * Set the maximum imax value.
 649  */
 650 static void
 651 zone_domain_imax_set(uma_zone_domain_t zdom, int nitems)
 652 {
 653         long old;
 654
 655         old = zdom->uzd_imax;
 656         do {
 657                 if (old >= nitems)
 658                         break;
 659         } while (atomic_fcmpset_long(&zdom->uzd_imax, &old, nitems) == 0);
 660 }
 661
 662 /*
 663  * Attempt to satisfy an allocation by retrieving a full bucket from one of the
 664  * zone's caches.  If a bucket is found the zone is not locked on return.
 665  */
 666 static uma_bucket_t
 667 zone_fetch_bucket(uma_zone_t zone, uma_zone_domain_t zdom, bool reclaim)
 668 {
 669         uma_bucket_t bucket;
 670         int i;
 671         bool dtor = false;
 672
 673         ZDOM_LOCK_ASSERT(zdom);
 674
 675         if ((bucket = STAILQ_FIRST(&zdom->uzd_buckets)) == NULL)
 676                 return (NULL);
 677
 678         /* SMR Buckets can not be re-used until readers expire. */
 679         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0 &&
 680             bucket->ub_seq != SMR_SEQ_INVALID) {
 681                 if (!smr_poll(zone->uz_smr, bucket->ub_seq, false))
 682                         return (NULL);
 683                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
 684                 dtor = (zone->uz_dtor != NULL) || UMA_ALWAYS_CTORDTOR;
 685                 if (STAILQ_NEXT(bucket, ub_link) != NULL)
 686                         zdom->uzd_seq = STAILQ_NEXT(bucket, ub_link)->ub_seq;
 687         }
 688         STAILQ_REMOVE_HEAD(&zdom->uzd_buckets, ub_link);
 689
 690         KASSERT(zdom->uzd_nitems >= bucket->ub_cnt,
 691             ("%s: item count underflow (%ld, %d)",
 692             __func__, zdom->uzd_nitems, bucket->ub_cnt));
 693         KASSERT(bucket->ub_cnt > 0,
 694             ("%s: empty bucket in bucket cache", __func__));
 695         zdom->uzd_nitems -= bucket->ub_cnt;
 696
 697         /*
 698          * Shift the bounds of the current WSS interval to avoid
 699          * perturbing the estimate.
 700          */
 701         if (reclaim) {
 702                 zdom->uzd_imin -= lmin(zdom->uzd_imin, bucket->ub_cnt);
 703                 zone_domain_imax_sub(zdom, bucket->ub_cnt);
 704         } else if (zdom->uzd_imin > zdom->uzd_nitems)
 705                 zdom->uzd_imin = zdom->uzd_nitems;
 706
 707         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 708         if (dtor)
 709                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
 710                         item_dtor(zone, bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
 711                             NULL, SKIP_NONE);
 712
 713         return (bucket);
 714 }
 715
 716 /*
 717  * Insert a full bucket into the specified cache.  The "ws" parameter indicates
 718  * whether the bucket's contents should be counted as part of the zone's working
 719  * set.  The bucket may be freed if it exceeds the bucket limit.
 720  */
 721 static void
 722 zone_put_bucket(uma_zone_t zone, int domain, uma_bucket_t bucket, void *udata,
 723     const bool ws)
 724 {
 725         uma_zone_domain_t zdom;
 726
 727         /* We don't cache empty buckets.  This can happen after a reclaim. */
 728         if (bucket->ub_cnt == 0)
 729                 goto out;
 730         zdom = zone_domain_lock(zone, domain);
 731
 732         /*
 733          * Conditionally set the maximum number of items.
 734          */
 735         zdom->uzd_nitems += bucket->ub_cnt;
 736         if (__predict_true(zdom->uzd_nitems < zone->uz_bucket_max)) {
 737                 if (ws)
 738                         zone_domain_imax_set(zdom, zdom->uzd_nitems);
 739                 if (STAILQ_EMPTY(&zdom->uzd_buckets))
 740                         zdom->uzd_seq = bucket->ub_seq;
 741
 742                 /*
 743                  * Try to promote reuse of recently used items.  For items
 744                  * protected by SMR, try to defer reuse to minimize polling.
 745                  */
 746                 if (bucket->ub_seq == SMR_SEQ_INVALID)
 747                         STAILQ_INSERT_HEAD(&zdom->uzd_buckets, bucket, ub_link);
 748                 else
 749                         STAILQ_INSERT_TAIL(&zdom->uzd_buckets, bucket, ub_link);
 750                 ZDOM_UNLOCK(zdom);
 751                 return;
 752         }
 753         zdom->uzd_nitems -= bucket->ub_cnt;
 754         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 755 out:
 756         bucket_free(zone, bucket, udata);
 757 }
 758
 759 /* Pops an item out of a per-cpu cache bucket. */
 760 static inline void *
 761 cache_bucket_pop(uma_cache_t cache, uma_cache_bucket_t bucket)
 762 {
 763         void *item;
 764
 765         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 766
 767         bucket->ucb_cnt--;
 768         item = bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt];
 769 #ifdef INVARIANTS
 770         bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt] = NULL;
 771         KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
 772 #endif
 773         cache->uc_allocs++;
 774
 775         return (item);
 776 }
 777
 778 /* Pushes an item into a per-cpu cache bucket. */
 779 static inline void
 780 cache_bucket_push(uma_cache_t cache, uma_cache_bucket_t bucket, void *item)
 781 {
 782
 783         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 784         KASSERT(bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt] == NULL,
 785             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
 786
 787         bucket->ucb_bucket->ub_bucket[bucket->ucb_cnt] = item;
 788         bucket->ucb_cnt++;
 789         cache->uc_frees++;
 790 }
 791
 792 /*
 793  * Unload a UMA bucket from a per-cpu cache.
 794  */
 795 static inline uma_bucket_t
 796 cache_bucket_unload(uma_cache_bucket_t bucket)
 797 {
 798         uma_bucket_t b;
 799
 800         b = bucket->ucb_bucket;
 801         if (b != NULL) {
 802                 MPASS(b->ub_entries == bucket->ucb_entries);
 803                 b->ub_cnt = bucket->ucb_cnt;
 804                 bucket->ucb_bucket = NULL;
 805                 bucket->ucb_entries = bucket->ucb_cnt = 0;
 806         }
 807
 808         return (b);
 809 }
 810
 811 static inline uma_bucket_t
 812 cache_bucket_unload_alloc(uma_cache_t cache)
 813 {
 814
 815         return (cache_bucket_unload(&cache->uc_allocbucket));
 816 }
 817
 818 static inline uma_bucket_t
 819 cache_bucket_unload_free(uma_cache_t cache)
 820 {
 821
 822         return (cache_bucket_unload(&cache->uc_freebucket));
 823 }
 824
 825 static inline uma_bucket_t
 826 cache_bucket_unload_cross(uma_cache_t cache)
 827 {
 828
 829         return (cache_bucket_unload(&cache->uc_crossbucket));
 830 }
 831
 832 /*
 833  * Load a bucket into a per-cpu cache bucket.
 834  */
 835 static inline void
 836 cache_bucket_load(uma_cache_bucket_t bucket, uma_bucket_t b)
 837 {
 838
 839         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 840         MPASS(bucket->ucb_bucket == NULL);
 841         MPASS(b->ub_seq == SMR_SEQ_INVALID);
 842
 843         bucket->ucb_bucket = b;
 844         bucket->ucb_cnt = b->ub_cnt;
 845         bucket->ucb_entries = b->ub_entries;
 846 }
 847
 848 static inline void
 849 cache_bucket_load_alloc(uma_cache_t cache, uma_bucket_t b)
 850 {
 851
 852         cache_bucket_load(&cache->uc_allocbucket, b);
 853 }
 854
 855 static inline void
 856 cache_bucket_load_free(uma_cache_t cache, uma_bucket_t b)
 857 {
 858
 859         cache_bucket_load(&cache->uc_freebucket, b);
 860 }
 861
 862 #ifdef NUMA
 863 static inline void
 864 cache_bucket_load_cross(uma_cache_t cache, uma_bucket_t b)
 865 {
 866
 867         cache_bucket_load(&cache->uc_crossbucket, b);
 868 }
 869 #endif
 870
 871 /*
 872  * Copy and preserve ucb_spare.
 873  */
 874 static inline void
 875 cache_bucket_copy(uma_cache_bucket_t b1, uma_cache_bucket_t b2)
 876 {
 877
 878         b1->ucb_bucket = b2->ucb_bucket;
 879         b1->ucb_entries = b2->ucb_entries;
 880         b1->ucb_cnt = b2->ucb_cnt;
 881 }
 882
 883 /*
 884  * Swap two cache buckets.
 885  */
 886 static inline void
 887 cache_bucket_swap(uma_cache_bucket_t b1, uma_cache_bucket_t b2)
 888 {
 889         struct uma_cache_bucket b3;
 890
 891         CRITICAL_ASSERT(curthread);
 892
 893         cache_bucket_copy(&b3, b1);
 894         cache_bucket_copy(b1, b2);
 895         cache_bucket_copy(b2, &b3);
 896 }
 897
 898 /*
 899  * Attempt to fetch a bucket from a zone on behalf of the current cpu cache.
 900  */
 901 static uma_bucket_t
 902 cache_fetch_bucket(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, int domain)
 903 {
 904         uma_zone_domain_t zdom;
 905         uma_bucket_t bucket;
 906
 907         /*
 908          * Avoid the lock if possible.
 909          */
 910         zdom = ZDOM_GET(zone, domain);
 911         if (zdom->uzd_nitems == 0)
 912                 return (NULL);
 913
 914         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_SMR) != 0 &&
 915             !smr_poll(zone->uz_smr, zdom->uzd_seq, false))
 916                 return (NULL);
 917
 918         /*
 919          * Check the zone's cache of buckets.
 920          */
 921         zdom = zone_domain_lock(zone, domain);
 922         if ((bucket = zone_fetch_bucket(zone, zdom, false)) != NULL)
 923                 return (bucket);
 924         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 925
 926         return (NULL);
 927 }
 928
 929 static void
 930 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
 931 {
 932         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
 933
 934         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
 935                 return;
 936
 937         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
 938                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
 939 }
 940
 941 static inline void
 942 zone_maxaction(uma_zone_t zone)
 943 {
 944
 945         if (zone->uz_maxaction.ta_func != NULL)
 946                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &zone->uz_maxaction);
 947 }
 948
 949 /*
 950  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
 951  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
 952  *
 953  * Arguments:
 954  *      arg   Unused
 955  *
 956  * Returns:
 957  *      Nothing
 958  */
 959 static void
 960 uma_timeout(void *unused)
 961 {
 962         bucket_enable();
 963         zone_foreach(zone_timeout, NULL);
 964
 965         /* Reschedule this event */
 966         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
 967 }
 968
 969 /*
 970  * Update the working set size estimate for the zone's bucket cache.
 971  * The constants chosen here are somewhat arbitrary.  With an update period of
 972  * 20s (UMA_TIMEOUT), this estimate is dominated by zone activity over the
 973  * last 100s.
 974  */
 975 static void
 976 zone_domain_update_wss(uma_zone_domain_t zdom)
 977 {
 978         long wss;
 979
 980         ZDOM_LOCK(zdom);
 981         MPASS(zdom->uzd_imax >= zdom->uzd_imin);
 982         wss = zdom->uzd_imax - zdom->uzd_imin;
 983         zdom->uzd_imax = zdom->uzd_imin = zdom->uzd_nitems;
 984         zdom->uzd_wss = (4 * wss + zdom->uzd_wss) / 5;
 985         ZDOM_UNLOCK(zdom);
 986 }
 987
 988 /*
 989  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
 990  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
 991  *
 992  *  Returns nothing.
 993  */
 994 static void
 995 zone_timeout(uma_zone_t zone, void *unused)
 996 {
 997         uma_keg_t keg;
 998         u_int slabs, pages;
 999
1000         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) == 0)
1001                 goto update_wss;
1002
1003         keg = zone->uz_keg;
1004
1005         /*
1006          * Hash zones are non-numa by definition so the first domain
1007          * is the only one present.
1008          */
1009         KEG_LOCK(keg, 0);
1010         pages = keg->uk_domain[0].ud_pages;
1011
1012         /*
1013          * Expand the keg hash table.
1014          *
1015          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
1016          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
1017          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
1018          */
1019         if ((slabs = pages / keg->uk_ppera) > keg->uk_hash.uh_hashsize) {
1020                 struct uma_hash newhash;
1021                 struct uma_hash oldhash;
1022                 int ret;
1023
1024                 /*
1025                  * This is so involved because allocating and freeing
1026                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
1027                  * I have to do everything in stages and check for
1028                  * races.
1029                  */
1030                 KEG_UNLOCK(keg, 0);
1031                 ret = hash_alloc(&newhash, 1 << fls(slabs));
1032                 KEG_LOCK(keg, 0);
1033                 if (ret) {
1034                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
1035                                 oldhash = keg->uk_hash;
1036                                 keg->uk_hash = newhash;
1037                         } else
1038                                 oldhash = newhash;
1039
1040                         KEG_UNLOCK(keg, 0);
1041                         hash_free(&oldhash);
1042                         goto update_wss;
1043                 }
1044         }
1045         KEG_UNLOCK(keg, 0);
1046
1047 update_wss:
1048         for (int i = 0; i < vm_ndomains; i++)
1049                 zone_domain_update_wss(ZDOM_GET(zone, i));
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
1054  * backing store.
1055  *
1056  * Arguments:
1057  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
1058  *
1059  * Returns:
1060  *      1 on success and 0 on failure.
1061  */
1062 static int
1063 hash_alloc(struct uma_hash *hash, u_int size)
1064 {
1065         size_t alloc;
1066
1067         KASSERT(powerof2(size), ("hash size must be power of 2"));
1068         if (size > UMA_HASH_SIZE_INIT)  {
1069                 hash->uh_hashsize = size;
1070                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
1071                 hash->uh_slab_hash = malloc(alloc, M_UMAHASH, M_NOWAIT);
1072         } else {
1073                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
1074                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
1075                     UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
1076                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
1077         }
1078         if (hash->uh_slab_hash) {
1079                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
1080                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
1081                 return (1);
1082         }
1083
1084         return (0);
1085 }
1086
1087 /*
1088  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
1089  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
1090  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
1091  *
1092  * Arguments:
1093  *      oldhash  The hash you want to expand
1094  *      newhash  The hash structure for the new table
1095  *
1096  * Returns:
1097  *      Nothing
1098  *
1099  * Discussion:
1100  */
1101 static int
1102 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
1103 {
1104         uma_hash_slab_t slab;
1105         u_int hval;
1106         u_int idx;
1107
1108         if (!newhash->uh_slab_hash)
1109                 return (0);
1110
1111         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
1112                 return (0);
1113
1114         /*
1115          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
1116          * full rehash.
1117          */
1118
1119         for (idx = 0; idx < oldhash->uh_hashsize; idx++)
1120                 while (!LIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[idx])) {
1121                         slab = LIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[idx]);
1122                         LIST_REMOVE(slab, uhs_hlink);
1123                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->uhs_data);
1124                         LIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
1125                             slab, uhs_hlink);
1126                 }
1127
1128         return (1);
1129 }
1130
1131 /*
1132  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
1133  *
1134  * Arguments:
1135  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
1136  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
1137  *
1138  * Returns:
1139  *      Nothing
1140  */
1141 static void
1142 hash_free(struct uma_hash *hash)
1143 {
1144         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
1145                 return;
1146         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
1147                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
1148         else
1149                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
1150 }
1151
1152 /*
1153  * Frees all outstanding items in a bucket
1154  *
1155  * Arguments:
1156  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
1157  *      bucket The free/alloc bucket with items.
1158  *
1159  * Returns:
1160  *      Nothing
1161  */
1162 static void
1163 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
1164 {
1165         int i;
1166
1167         if (bucket->ub_cnt == 0)
1168                 return;
1169
1170         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0 &&
1171             bucket->ub_seq != SMR_SEQ_INVALID) {
1172                 smr_wait(zone->uz_smr, bucket->ub_seq);
1173                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
1174                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
1175                         item_dtor(zone, bucket->ub_bucket[i],
1176                             zone->uz_size, NULL, SKIP_NONE);
1177         }
1178         if (zone->uz_fini)
1179                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
1180                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
1181         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
1182         if (zone->uz_max_items > 0)
1183                 zone_free_limit(zone, bucket->ub_cnt);
1184 #ifdef INVARIANTS
1185         bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * bucket->ub_cnt);
1186 #endif
1187         bucket->ub_cnt = 0;
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Drains the per cpu caches for a zone.
1192  *
1193  * NOTE: This may only be called while the zone is being torn down, and not
1194  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
1195  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
1196  *
1197  * Arguments:
1198  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
1199  *
1200  * Returns:
1201  *      Nothing
1202  */
1203 static void
1204 cache_drain(uma_zone_t zone)
1205 {
1206         uma_cache_t cache;
1207         uma_bucket_t bucket;
1208         smr_seq_t seq;
1209         int cpu;
1210
1211         /*
1212          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
1213          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
1214          * of the caches at this point.
1215          *
1216          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
1217          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
1218          */
1219         seq = SMR_SEQ_INVALID;
1220         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
1221                 seq = smr_advance(zone->uz_smr);
1222         CPU_FOREACH(cpu) {
1223                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
1224                 bucket = cache_bucket_unload_alloc(cache);
1225                 if (bucket != NULL)
1226                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1227                 bucket = cache_bucket_unload_free(cache);
1228                 if (bucket != NULL) {
1229                         bucket->ub_seq = seq;
1230                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1231                 }
1232                 bucket = cache_bucket_unload_cross(cache);
1233                 if (bucket != NULL) {
1234                         bucket->ub_seq = seq;
1235                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1236                 }
1237         }
1238         bucket_cache_reclaim(zone, true);
1239 }
1240
1241 static void
1242 cache_shrink(uma_zone_t zone, void *unused)
1243 {
1244
1245         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1246                 return;
1247
1248         zone->uz_bucket_size =
1249             (zone->uz_bucket_size_min + zone->uz_bucket_size) / 2;
1250 }
1251
1252 static void
1253 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone, void *unused)
1254 {
1255         uma_cache_t cache;
1256         uma_bucket_t b1, b2, b3;
1257         int domain;
1258
1259         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1260                 return;
1261
1262         b1 = b2 = b3 = NULL;
1263         critical_enter();
1264         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
1265         domain = PCPU_GET(domain);
1266         b1 = cache_bucket_unload_alloc(cache);
1267
1268         /*
1269          * Don't flush SMR zone buckets.  This leaves the zone without a
1270          * bucket and forces every free to synchronize().
1271          */
1272         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0) {
1273                 b2 = cache_bucket_unload_free(cache);
1274                 b3 = cache_bucket_unload_cross(cache);
1275         }
1276         critical_exit();
1277
1278         if (b1 != NULL)
1279                 zone_free_bucket(zone, b1, NULL, domain, false);
1280         if (b2 != NULL)
1281                 zone_free_bucket(zone, b2, NULL, domain, false);
1282         if (b3 != NULL) {
1283                 /* Adjust the domain so it goes to zone_free_cross. */
1284                 domain = (domain + 1) % vm_ndomains;
1285                 zone_free_bucket(zone, b3, NULL, domain, false);
1286         }
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
1291  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
1292  * one by one and enter a critical section on each of them in order
1293  * to safely access their cache buckets.
1294  * Zone lock must not be held on call this function.
1295  */
1296 static void
1297 pcpu_cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
1298 {
1299         int cpu;
1300
1301         /*
1302          * Polite bucket sizes shrinking was not enough, shrink aggressively.
1303          */
1304         if (zone)
1305                 cache_shrink(zone, NULL);
1306         else
1307                 zone_foreach(cache_shrink, NULL);
1308
1309         CPU_FOREACH(cpu) {
1310                 thread_lock(curthread);
1311                 sched_bind(curthread, cpu);
1312                 thread_unlock(curthread);
1313
1314                 if (zone)
1315                         cache_drain_safe_cpu(zone, NULL);
1316                 else
1317                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu, NULL);
1318         }
1319         thread_lock(curthread);
1320         sched_unbind(curthread);
1321         thread_unlock(curthread);
1322 }
1323
1324 /*
1325  * Reclaim cached buckets from a zone.  All buckets are reclaimed if the caller
1326  * requested a drain, otherwise the per-domain caches are trimmed to either
1327  * estimated working set size.
1328  */
1329 static void
1330 bucket_cache_reclaim(uma_zone_t zone, bool drain)
1331 {
1332         uma_zone_domain_t zdom;
1333         uma_bucket_t bucket;
1334         long target;
1335         int i;
1336
1337         /*
1338          * Shrink the zone bucket size to ensure that the per-CPU caches
1339          * don't grow too large.
1340          */
1341         if (zone->uz_bucket_size > zone->uz_bucket_size_min)
1342                 zone->uz_bucket_size--;
1343
1344         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
1345                 /*
1346                  * The cross bucket is partially filled and not part of
1347                  * the item count.  Reclaim it individually here.
1348                  */
1349                 zdom = ZDOM_GET(zone, i);
1350                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0 || drain) {
1351                         ZONE_CROSS_LOCK(zone);
1352                         bucket = zdom->uzd_cross;
1353                         zdom->uzd_cross = NULL;
1354                         ZONE_CROSS_UNLOCK(zone);
1355                         if (bucket != NULL)
1356                                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
1357                 }
1358
1359                 /*
1360                  * If we were asked to drain the zone, we are done only once
1361                  * this bucket cache is empty.  Otherwise, we reclaim items in
1362                  * excess of the zone's estimated working set size.  If the
1363                  * difference nitems - imin is larger than the WSS estimate,
1364                  * then the estimate will grow at the end of this interval and
1365                  * we ignore the historical average.
1366                  */
1367                 ZDOM_LOCK(zdom);
1368                 target = drain ? 0 : lmax(zdom->uzd_wss, zdom->uzd_nitems -
1369                     zdom->uzd_imin);
1370                 while (zdom->uzd_nitems > target) {
1371                         bucket = zone_fetch_bucket(zone, zdom, true);
1372                         if (bucket == NULL)
1373                                 break;
1374                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
1375                         ZDOM_LOCK(zdom);
1376                 }
1377                 ZDOM_UNLOCK(zdom);
1378         }
1379 }
1380
1381 static void
1382 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
1383 {
1384         uint8_t *mem;
1385         int i;
1386         uint8_t flags;
1387
1388         CTR4(KTR_UMA, "keg_free_slab keg %s(%p) slab %p, returning %d bytes",
1389             keg->uk_name, keg, slab, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
1390
1391         mem = slab_data(slab, keg);
1392         flags = slab->us_flags;
1393         i = start;
1394         if (keg->uk_fini != NULL) {
1395                 for (i--; i > -1; i--)
1396 #ifdef INVARIANTS
1397                 /*
1398                  * trash_fini implies that dtor was trash_dtor. trash_fini
1399                  * would check that memory hasn't been modified since free,
1400                  * which executed trash_dtor.
1401                  * That's why we need to run uma_dbg_kskip() check here,
1402                  * albeit we don't make skip check for other init/fini
1403                  * invocations.
1404                  */
1405                 if (!uma_dbg_kskip(keg, slab_item(slab, keg, i)) ||
1406                     keg->uk_fini != trash_fini)
1407 #endif
1408                         keg->uk_fini(slab_item(slab, keg, i), keg->uk_size);
1409         }
1410         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE)
1411                 zone_free_item(slabzone(keg->uk_ipers), slab_tohashslab(slab),
1412                     NULL, SKIP_NONE);
1413         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
1414         uma_total_dec(PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
1419  * the pageout daemon.
1420  *
1421  * Returns nothing.
1422  */
1423 static void
1424 keg_drain(uma_keg_t keg)
1425 {
1426         struct slabhead freeslabs;
1427         uma_domain_t dom;
1428         uma_slab_t slab, tmp;
1429         int i, n;
1430
1431         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
1432                 return;
1433
1434         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
1435                 CTR4(KTR_UMA, "keg_drain %s(%p) domain %d free items: %u",
1436                     keg->uk_name, keg, i, dom->ud_free_items);
1437                 dom = &keg->uk_domain[i];
1438                 LIST_INIT(&freeslabs);
1439
1440                 KEG_LOCK(keg, i);
1441                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0) {
1442                         LIST_FOREACH(slab, &dom->ud_free_slab, us_link)
1443                                 UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab);
1444                 }
1445                 n = dom->ud_free_slabs;
1446                 LIST_SWAP(&freeslabs, &dom->ud_free_slab, uma_slab, us_link);
1447                 dom->ud_free_slabs = 0;
1448                 dom->ud_free_items -= n * keg->uk_ipers;
1449                 dom->ud_pages -= n * keg->uk_ppera;
1450                 KEG_UNLOCK(keg, i);
1451
1452                 LIST_FOREACH_SAFE(slab, &freeslabs, us_link, tmp)
1453                         keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
1454         }
1455 }
1456
1457 static void
1458 zone_reclaim(uma_zone_t zone, int waitok, bool drain)
1459 {
1460
1461         /*
1462          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
1463          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
1464          * is the only call that knows the structure will still be available
1465          * when it wakes up.
1466          */
1467         ZONE_LOCK(zone);
1468         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_RECLAIMING) {
1469                 if (waitok == M_NOWAIT)
1470                         goto out;
1471                 msleep(zone, &ZDOM_GET(zone, 0)->uzd_lock, PVM, "zonedrain",
1472                     1);
1473         }
1474         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_RECLAIMING;
1475         ZONE_UNLOCK(zone);
1476         bucket_cache_reclaim(zone, drain);
1477
1478         /*
1479          * The DRAINING flag protects us from being freed while
1480          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
1481          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
1482          */
1483         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) == 0)
1484                 keg_drain(zone->uz_keg);
1485         ZONE_LOCK(zone);
1486         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_RECLAIMING;
1487         wakeup(zone);
1488 out:
1489         ZONE_UNLOCK(zone);
1490 }
1491
1492 static void
1493 zone_drain(uma_zone_t zone, void *unused)
1494 {
1495
1496         zone_reclaim(zone, M_NOWAIT, true);
1497 }
1498
1499 static void
1500 zone_trim(uma_zone_t zone, void *unused)
1501 {
1502
1503         zone_reclaim(zone, M_NOWAIT, false);
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Allocate a new slab for a keg and inserts it into the partial slab list.
1508  * The keg should be unlocked on entry.  If the allocation succeeds it will
1509  * be locked on return.
1510  *
1511  * Arguments:
1512  *      flags   Wait flags for the item initialization routine
1513  *      aflags  Wait flags for the slab allocation
1514  *
1515  * Returns:
1516  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
1517  *      caller specified M_NOWAIT.
1518  */
1519 static uma_slab_t
1520 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int domain, int flags,
1521     int aflags)
1522 {
1523         uma_domain_t dom;
1524         uma_alloc allocf;
1525         uma_slab_t slab;
1526         unsigned long size;
1527         uint8_t *mem;
1528         uint8_t sflags;
1529         int i;
1530
1531         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
1532             ("keg_alloc_slab: domain %d out of range", domain));
1533
1534         allocf = keg->uk_allocf;
1535         slab = NULL;
1536         mem = NULL;
1537         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) {
1538                 uma_hash_slab_t hslab;
1539                 hslab = zone_alloc_item(slabzone(keg->uk_ipers), NULL,
1540                     domain, aflags);
1541                 if (hslab == NULL)
1542                         goto fail;
1543                 slab = &hslab->uhs_slab;
1544         }
1545
1546         /*
1547          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
1548          * first time they are added to a zone.
1549          *
1550          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
1551          */
1552
1553         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
1554                 aflags |= M_ZERO;
1555         else
1556                 aflags &= ~M_ZERO;
1557
1558         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
1559                 aflags |= M_NODUMP;
1560
1561         /* zone is passed for legacy reasons. */
1562         size = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1563         mem = allocf(zone, size, domain, &sflags, aflags);
1564         if (mem == NULL) {
1565                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE)
1566                         zone_free_item(slabzone(keg->uk_ipers),
1567                             slab_tohashslab(slab), NULL, SKIP_NONE);
1568                 goto fail;
1569         }
1570         uma_total_inc(size);
1571
1572         /* For HASH zones all pages go to the same uma_domain. */
1573         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0)
1574                 domain = 0;
1575
1576         /* Point the slab into the allocated memory */
1577         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE))
1578                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
1579         else
1580                 slab_tohashslab(slab)->uhs_data = mem;
1581
1582         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_VTOSLAB)
1583                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
1584                         vsetzoneslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
1585                             zone, slab);
1586
1587         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
1588         slab->us_flags = sflags;
1589         slab->us_domain = domain;
1590
1591         BIT_FILL(keg->uk_ipers, &slab->us_free);
1592 #ifdef INVARIANTS
1593         BIT_ZERO(keg->uk_ipers, slab_dbg_bits(slab, keg));
1594 #endif
1595
1596         if (keg->uk_init != NULL) {
1597                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1598                         if (keg->uk_init(slab_item(slab, keg, i),
1599                             keg->uk_size, flags) != 0)
1600                                 break;
1601                 if (i != keg->uk_ipers) {
1602                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1603                         goto fail;
1604                 }
1605         }
1606         KEG_LOCK(keg, domain);
1607
1608         CTR3(KTR_UMA, "keg_alloc_slab: allocated slab %p for %s(%p)",
1609             slab, keg->uk_name, keg);
1610
1611         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH)
1612                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1613
1614         /*
1615          * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
1616          * and return.  We assume that the caller is going to remove
1617          * at least one item.
1618          */
1619         dom = &keg->uk_domain[domain];
1620         LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
1621         dom->ud_pages += keg->uk_ppera;
1622         dom->ud_free_items += keg->uk_ipers;
1623
1624         return (slab);
1625
1626 fail:
1627         return (NULL);
1628 }
1629
1630 /*
1631  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1632  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1633  * the VM is ready.
1634  */
1635 static void *
1636 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1637     int wait)
1638 {
1639         vm_paddr_t pa;
1640         vm_page_t m;
1641         void *mem;
1642         int pages;
1643         int i;
1644
1645         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1646         KASSERT(pages > 0, ("%s can't reserve 0 pages", __func__));
1647
1648         *pflag = UMA_SLAB_BOOT;
1649         m = vm_page_alloc_contig_domain(NULL, 0, domain,
1650             malloc2vm_flags(wait) | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED, pages,
1651             (vm_paddr_t)0, ~(vm_paddr_t)0, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1652         if (m == NULL)
1653                 return (NULL);
1654
1655         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1656         for (i = 0; i < pages; i++, pa += PAGE_SIZE) {
1657 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
1658     defined(__riscv) || defined(__powerpc64__)
1659                 if ((wait & M_NODUMP) == 0)
1660                         dump_add_page(pa);
1661 #endif
1662         }
1663         /* Allocate KVA and indirectly advance bootmem. */
1664         mem = (void *)pmap_map(&bootmem, m->phys_addr,
1665             m->phys_addr + (pages * PAGE_SIZE), VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
1666         if ((wait & M_ZERO) != 0)
1667                 bzero(mem, pages * PAGE_SIZE);
1668
1669         return (mem);
1670 }
1671
1672 static void
1673 startup_free(void *mem, vm_size_t bytes)
1674 {
1675         vm_offset_t va;
1676         vm_page_t m;
1677
1678         va = (vm_offset_t)mem;
1679         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract(va));
1680         pmap_remove(kernel_pmap, va, va + bytes);
1681         for (; bytes != 0; bytes -= PAGE_SIZE, m++) {
1682 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
1683     defined(__riscv) || defined(__powerpc64__)
1684                 dump_drop_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1685 #endif
1686                 vm_page_unwire_noq(m);
1687                 vm_page_free(m);
1688         }
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Allocates a number of pages from the system
1693  *
1694  * Arguments:
1695  *      bytes  The number of bytes requested
1696  *      wait  Shall we wait?
1697  *
1698  * Returns:
1699  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1700  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1701  */
1702 static void *
1703 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1704     int wait)
1705 {
1706         void *p;        /* Returned page */
1707
1708         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1709         p = (void *)kmem_malloc_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain), bytes, wait);
1710
1711         return (p);
1712 }
1713
1714 static void *
1715 pcpu_page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1716     int wait)
1717 {
1718         struct pglist alloctail;
1719         vm_offset_t addr, zkva;
1720         int cpu, flags;
1721         vm_page_t p, p_next;
1722 #ifdef NUMA
1723         struct pcpu *pc;
1724 #endif
1725
1726         MPASS(bytes == (mp_maxid + 1) * PAGE_SIZE);
1727
1728         TAILQ_INIT(&alloctail);
1729         flags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1730             malloc2vm_flags(wait);
1731         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1732         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
1733                 if (CPU_ABSENT(cpu)) {
1734                         p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1735                 } else {
1736 #ifndef NUMA
1737                         p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1738 #else
1739                         pc = pcpu_find(cpu);
1740                         if (__predict_false(VM_DOMAIN_EMPTY(pc->pc_domain)))
1741                                 p = NULL;
1742                         else
1743                                 p = vm_page_alloc_domain(NULL, 0,
1744                                     pc->pc_domain, flags);
1745                         if (__predict_false(p == NULL))
1746                                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1747 #endif
1748                 }
1749                 if (__predict_false(p == NULL))
1750                         goto fail;
1751                 TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1752         }
1753         if ((addr = kva_alloc(bytes)) == 0)
1754                 goto fail;
1755         zkva = addr;
1756         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1757                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1758                 zkva += PAGE_SIZE;
1759         }
1760         return ((void*)addr);
1761 fail:
1762         TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1763                 vm_page_unwire_noq(p);
1764                 vm_page_free(p);
1765         }
1766         return (NULL);
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Allocates a number of pages from within an object
1771  *
1772  * Arguments:
1773  *      bytes  The number of bytes requested
1774  *      wait   Shall we wait?
1775  *
1776  * Returns:
1777  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1778  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1779  */
1780 static void *
1781 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
1782     int wait)
1783 {
1784         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1785         u_long npages;
1786         vm_offset_t retkva, zkva;
1787         vm_page_t p, p_next;
1788         uma_keg_t keg;
1789
1790         TAILQ_INIT(&alloctail);
1791         keg = zone->uz_keg;
1792
1793         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1794         while (npages > 0) {
1795                 p = vm_page_alloc_domain(NULL, 0, domain, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1796                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1797                     ((wait & M_WAITOK) != 0 ? VM_ALLOC_WAITOK :
1798                     VM_ALLOC_NOWAIT));
1799                 if (p != NULL) {
1800                         /*
1801                          * Since the page does not belong to an object, its
1802                          * listq is unused.
1803                          */
1804                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1805                         npages--;
1806                         continue;
1807                 }
1808                 /*
1809                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1810                  * exit.
1811                  */
1812                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1813                         vm_page_unwire_noq(p);
1814                         vm_page_free(p);
1815                 }
1816                 return (NULL);
1817         }
1818         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1819         zkva = keg->uk_kva +
1820             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1821         retkva = zkva;
1822         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1823                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1824                 zkva += PAGE_SIZE;
1825         }
1826
1827         return ((void *)retkva);
1828 }
1829
1830 /*
1831  * Allocate physically contiguous pages.
1832  */
1833 static void *
1834 contig_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1835     int wait)
1836 {
1837
1838         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1839         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
1840             bytes, wait, 0, ~(vm_paddr_t)0, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
1841 }
1842
1843 /*
1844  * Frees a number of pages to the system
1845  *
1846  * Arguments:
1847  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1848  *      size  The size of the memory being freed
1849  *      flags The original p->us_flags field
1850  *
1851  * Returns:
1852  *      Nothing
1853  */
1854 static void
1855 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1856 {
1857
1858         if ((flags & UMA_SLAB_BOOT) != 0) {
1859                 startup_free(mem, size);
1860                 return;
1861         }
1862
1863         KASSERT((flags & UMA_SLAB_KERNEL) != 0,
1864             ("UMA: page_free used with invalid flags %x", flags));
1865
1866         kmem_free((vm_offset_t)mem, size);
1867 }
1868
1869 /*
1870  * Frees pcpu zone allocations
1871  *
1872  * Arguments:
1873  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1874  *      size  The size of the memory being freed
1875  *      flags The original p->us_flags field
1876  *
1877  * Returns:
1878  *      Nothing
1879  */
1880 static void
1881 pcpu_page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1882 {
1883         vm_offset_t sva, curva;
1884         vm_paddr_t paddr;
1885         vm_page_t m;
1886
1887         MPASS(size == (mp_maxid+1)*PAGE_SIZE);
1888
1889         if ((flags & UMA_SLAB_BOOT) != 0) {
1890                 startup_free(mem, size);
1891                 return;
1892         }
1893
1894         sva = (vm_offset_t)mem;
1895         for (curva = sva; curva < sva + size; curva += PAGE_SIZE) {
1896                 paddr = pmap_kextract(curva);
1897                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(paddr);
1898                 vm_page_unwire_noq(m);
1899                 vm_page_free(m);
1900         }
1901         pmap_qremove(sva, size >> PAGE_SHIFT);
1902         kva_free(sva, size);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Zero fill initializer
1907  *
1908  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1909  */
1910 static int
1911 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1912 {
1913         bzero(mem, size);
1914         return (0);
1915 }
1916
1917 #ifdef INVARIANTS
1918 static struct noslabbits *
1919 slab_dbg_bits(uma_slab_t slab, uma_keg_t keg)
1920 {
1921
1922         return ((void *)((char *)&slab->us_free + BITSET_SIZE(keg->uk_ipers)));
1923 }
1924 #endif
1925
1926 /*
1927  * Actual size of embedded struct slab (!OFFPAGE).
1928  */
1929 static size_t
1930 slab_sizeof(int nitems)
1931 {
1932         size_t s;
1933
1934         s = sizeof(struct uma_slab) + BITSET_SIZE(nitems) * SLAB_BITSETS;
1935         return (roundup(s, UMA_ALIGN_PTR + 1));
1936 }
1937
1938 #define UMA_FIXPT_SHIFT 31
1939 #define UMA_FRAC_FIXPT(n, d)                                            \
1940         ((uint32_t)(((uint64_t)(n) << UMA_FIXPT_SHIFT) / (d)))
1941 #define UMA_FIXPT_PCT(f)                                                \
1942         ((u_int)(((uint64_t)100 * (f)) >> UMA_FIXPT_SHIFT))
1943 #define UMA_PCT_FIXPT(pct)      UMA_FRAC_FIXPT((pct), 100)
1944 #define UMA_MIN_EFF     UMA_PCT_FIXPT(100 - UMA_MAX_WASTE)
1945
1946 /*
1947  * Compute the number of items that will fit in a slab.  If hdr is true, the
1948  * item count may be limited to provide space in the slab for an inline slab
1949  * header.  Otherwise, all slab space will be provided for item storage.
1950  */
1951 static u_int
1952 slab_ipers_hdr(u_int size, u_int rsize, u_int slabsize, bool hdr)
1953 {
1954         u_int ipers;
1955         u_int padpi;
1956
1957         /* The padding between items is not needed after the last item. */
1958         padpi = rsize - size;
1959
1960         if (hdr) {
1961                 /*
1962                  * Start with the maximum item count and remove items until
1963                  * the slab header first alongside the allocatable memory.
1964                  */
1965                 for (ipers = MIN(SLAB_MAX_SETSIZE,
1966                     (slabsize + padpi - slab_sizeof(1)) / rsize);
1967                     ipers > 0 &&
1968                     ipers * rsize - padpi + slab_sizeof(ipers) > slabsize;
1969                     ipers--)
1970                         continue;
1971         } else {
1972                 ipers = MIN((slabsize + padpi) / rsize, SLAB_MAX_SETSIZE);
1973         }
1974
1975         return (ipers);
1976 }
1977
1978 struct keg_layout_result {
1979         u_int format;
1980         u_int slabsize;
1981         u_int ipers;
1982         u_int eff;
1983 };
1984
1985 static void
1986 keg_layout_one(uma_keg_t keg, u_int rsize, u_int slabsize, u_int fmt,
1987     struct keg_layout_result *kl)
1988 {
1989         u_int total;
1990
1991         kl->format = fmt;
1992         kl->slabsize = slabsize;
1993
1994         /* Handle INTERNAL as inline with an extra page. */
1995         if ((fmt & UMA_ZFLAG_INTERNAL) != 0) {
1996                 kl->format &= ~UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1997                 kl->slabsize += PAGE_SIZE;
1998         }
1999
2000         kl->ipers = slab_ipers_hdr(keg->uk_size, rsize, kl->slabsize,
2001             (fmt & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) == 0);
2002
2003         /* Account for memory used by an offpage slab header. */
2004         total = kl->slabsize;
2005         if ((fmt & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) != 0)
2006                 total += slabzone(kl->ipers)->uz_keg->uk_rsize;
2007
2008         kl->eff = UMA_FRAC_FIXPT(kl->ipers * rsize, total);
2009 }
2010
2011 /*
2012  * Determine the format of a uma keg.  This determines where the slab header
2013  * will be placed (inline or offpage) and calculates ipers, rsize, and ppera.
2014  *
2015  * Arguments
2016  *      keg  The zone we should initialize
2017  *
2018  * Returns
2019  *      Nothing
2020  */
2021 static void
2022 keg_layout(uma_keg_t keg)
2023 {
2024         struct keg_layout_result kl = {}, kl_tmp;
2025         u_int fmts[2];
2026         u_int alignsize;
2027         u_int nfmt;
2028         u_int pages;
2029         u_int rsize;
2030         u_int slabsize;
2031         u_int i, j;
2032
2033         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
2034             (keg->uk_size <= UMA_PCPU_ALLOC_SIZE &&
2035              (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) == 0),
2036             ("%s: cannot configure for PCPU: keg=%s, size=%u, flags=0x%b",
2037              __func__, keg->uk_name, keg->uk_size, keg->uk_flags,
2038              PRINT_UMA_ZFLAGS));
2039         KASSERT((keg->uk_flags & (UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZONE_VM)) == 0 ||
2040             (keg->uk_flags & (UMA_ZONE_NOTOUCH | UMA_ZONE_PCPU)) == 0,
2041             ("%s: incompatible flags 0x%b", __func__, keg->uk_flags,
2042              PRINT_UMA_ZFLAGS));
2043
2044         alignsize = keg->uk_align + 1;
2045
2046         /*
2047          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
2048          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
2049          * allocation bits for we round it up.
2050          */
2051         rsize = MAX(keg->uk_size, UMA_SMALLEST_UNIT);
2052         rsize = roundup2(rsize, alignsize);
2053
2054         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) != 0) {
2055                 /*
2056                  * We want one item to start on every align boundary in a page.
2057                  * To do this we will span pages.  We will also extend the item
2058                  * by the size of align if it is an even multiple of align.
2059                  * Otherwise, it would fall on the same boundary every time.
2060                  */
2061                 if ((rsize & alignsize) == 0)
2062                         rsize += alignsize;
2063                 slabsize = rsize * (PAGE_SIZE / alignsize);
2064                 slabsize = MIN(slabsize, rsize * SLAB_MAX_SETSIZE);
2065                 slabsize = MIN(slabsize, UMA_CACHESPREAD_MAX_SIZE);
2066                 slabsize = round_page(slabsize);
2067         } else {
2068                 /*
2069                  * Start with a slab size of as many pages as it takes to
2070                  * represent a single item.  We will try to fit as many
2071                  * additional items into the slab as possible.
2072                  */
2073                 slabsize = round_page(keg->uk_size);
2074         }
2075
2076         /* Build a list of all of the available formats for this keg. */
2077         nfmt = 0;
2078
2079         /* Evaluate an inline slab layout. */
2080         if ((keg->uk_flags & (UMA_ZONE_NOTOUCH | UMA_ZONE_PCPU)) == 0)
2081                 fmts[nfmt++] = 0;
2082
2083         /* TODO: vm_page-embedded slab. */
2084
2085         /*
2086          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
2087          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
2088          * may end up going to the VM for slabs which we do not want
2089          * to do if we're UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
2090          * In those cases, evaluate a pseudo-format called INTERNAL
2091          * which has an inline slab header and one extra page to
2092          * guarantee that it fits.
2093          *
2094          * Otherwise, see if using an OFFPAGE slab will improve our
2095          * efficiency.
2096          */
2097         if ((keg->uk_flags & (UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZONE_VM)) != 0)
2098                 fmts[nfmt++] = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2099         else
2100                 fmts[nfmt++] = UMA_ZFLAG_OFFPAGE;
2101
2102         /*
2103          * Choose a slab size and format which satisfy the minimum efficiency.
2104          * Prefer the smallest slab size that meets the constraints.
2105          *
2106          * Start with a minimum slab size, to accommodate CACHESPREAD.  Then,
2107          * for small items (up to PAGE_SIZE), the iteration increment is one
2108          * page; and for large items, the increment is one item.
2109          */
2110         i = (slabsize + rsize - keg->uk_size) / MAX(PAGE_SIZE, rsize);
2111         KASSERT(i >= 1, ("keg %s(%p) flags=0x%b slabsize=%u, rsize=%u, i=%u",
2112             keg->uk_name, keg, keg->uk_flags, PRINT_UMA_ZFLAGS, slabsize,
2113             rsize, i));
2114         for ( ; ; i++) {
2115                 slabsize = (rsize <= PAGE_SIZE) ? ptoa(i) :
2116                     round_page(rsize * (i - 1) + keg->uk_size);
2117
2118                 for (j = 0; j < nfmt; j++) {
2119                         /* Only if we have no viable format yet. */
2120                         if ((fmts[j] & UMA_ZFLAG_INTERNAL) != 0 &&
2121                             kl.ipers > 0)
2122                                 continue;
2123
2124                         keg_layout_one(keg, rsize, slabsize, fmts[j], &kl_tmp);
2125                         if (kl_tmp.eff <= kl.eff)
2126                                 continue;
2127
2128                         kl = kl_tmp;
2129
2130                         CTR6(KTR_UMA, "keg %s layout: format %#x "
2131                             "(ipers %u * rsize %u) / slabsize %#x = %u%% eff",
2132                             keg->uk_name, kl.format, kl.ipers, rsize,
2133                             kl.slabsize, UMA_FIXPT_PCT(kl.eff));
2134
2135                         /* Stop when we reach the minimum efficiency. */
2136                         if (kl.eff >= UMA_MIN_EFF)
2137                                 break;
2138                 }
2139
2140                 if (kl.eff >= UMA_MIN_EFF || !multipage_slabs ||
2141                     slabsize >= SLAB_MAX_SETSIZE * rsize ||
2142                     (keg->uk_flags & (UMA_ZONE_PCPU | UMA_ZONE_CONTIG)) != 0)
2143                         break;
2144         }
2145
2146         pages = atop(kl.slabsize);
2147         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) != 0)
2148                 pages *= mp_maxid + 1;
2149
2150         keg->uk_rsize = rsize;
2151         keg->uk_ipers = kl.ipers;
2152         keg->uk_ppera = pages;
2153         keg->uk_flags |= kl.format;
2154
2155         /*
2156          * How do we find the slab header if it is offpage or if not all item
2157          * start addresses are in the same page?  We could solve the latter
2158          * case with vaddr alignment, but we don't.
2159          */
2160         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) != 0 ||
2161             (keg->uk_ipers - 1) * rsize >= PAGE_SIZE) {
2162                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOTPAGE) != 0)
2163                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_HASH;
2164                 else
2165                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_VTOSLAB;
2166         }
2167
2168         CTR6(KTR_UMA, "%s: keg=%s, flags=%#x, rsize=%u, ipers=%u, ppera=%u",
2169             __func__, keg->uk_name, keg->uk_flags, rsize, keg->uk_ipers,
2170             pages);
2171         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_MAX_SETSIZE,
2172             ("%s: keg=%s, flags=0x%b, rsize=%u, ipers=%u, ppera=%u", __func__,
2173              keg->uk_name, keg->uk_flags, PRINT_UMA_ZFLAGS, rsize,
2174              keg->uk_ipers, pages));
2175 }
2176
2177 /*
2178  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
2179  * the keg onto the global keg list.
2180  *
2181  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
2182  *      udata  Actually uma_kctor_args
2183  */
2184 static int
2185 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
2186 {
2187         struct uma_kctor_args *arg = udata;
2188         uma_keg_t keg = mem;
2189         uma_zone_t zone;
2190         int i;
2191
2192         bzero(keg, size);
2193         keg->uk_size = arg->size;
2194         keg->uk_init = arg->uminit;
2195         keg->uk_fini = arg->fini;
2196         keg->uk_align = arg->align;
2197         keg->uk_reserve = 0;
2198         keg->uk_flags = arg->flags;
2199
2200         /*
2201          * We use a global round-robin policy by default.  Zones with
2202          * UMA_ZONE_FIRSTTOUCH set will use first-touch instead, in which
2203          * case the iterator is never run.
2204          */
2205         keg->uk_dr.dr_policy = DOMAINSET_RR();
2206         keg->uk_dr.dr_iter = 0;
2207
2208         /*
2209          * The primary zone is passed to us at keg-creation time.
2210          */
2211         zone = arg->zone;
2212         keg->uk_name = zone->uz_name;
2213
2214         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
2215                 keg->uk_init = zero_init;
2216
2217         if (arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2218                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_VTOSLAB;
2219
2220 #ifndef SMP
2221         keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
2222 #endif
2223
2224         keg_layout(keg);
2225
2226         /*
2227          * Use a first-touch NUMA policy for kegs that pmap_extract() will
2228          * work on.  Use round-robin for everything else.
2229          *
2230          * Zones may override the default by specifying either.
2231          */
2232 #ifdef NUMA
2233         if ((keg->uk_flags &
2234             (UMA_ZONE_ROUNDROBIN | UMA_ZFLAG_CACHE | UMA_ZONE_NOTPAGE)) == 0)
2235                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_FIRSTTOUCH;
2236         else if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) == 0)
2237                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_ROUNDROBIN;
2238 #endif
2239
2240         /*
2241          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
2242          * startup cache until the vm is ready.
2243          */
2244 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2245         if (keg->uk_ppera == 1)
2246                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
2247         else
2248 #endif
2249         if (booted < BOOT_KVA)
2250                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
2251         else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2252                 keg->uk_allocf = pcpu_page_alloc;
2253         else if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_CONTIG) != 0 && keg->uk_ppera > 1)
2254                 keg->uk_allocf = contig_alloc;
2255         else
2256                 keg->uk_allocf = page_alloc;
2257 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2258         if (keg->uk_ppera == 1)
2259                 keg->uk_freef = uma_small_free;
2260         else
2261 #endif
2262         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2263                 keg->uk_freef = pcpu_page_free;
2264         else
2265                 keg->uk_freef = page_free;
2266
2267         /*
2268          * Initialize keg's locks.
2269          */
2270         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
2271                 KEG_LOCK_INIT(keg, i, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
2272
2273         /*
2274          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
2275          * figure out where in each page it goes.  See slab_sizeof
2276          * definition.
2277          */
2278         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE)) {
2279                 size_t shsize;
2280
2281                 shsize = slab_sizeof(keg->uk_ipers);
2282                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - shsize;
2283                 /*
2284                  * The only way the following is possible is if with our
2285                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
2286                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
2287                  * mathematically possible for all cases, so we make
2288                  * sure here anyway.
2289                  */
2290                 KASSERT(keg->uk_pgoff + shsize <= PAGE_SIZE * keg->uk_ppera,
2291                     ("zone %s ipers %d rsize %d size %d slab won't fit",
2292                     zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize, keg->uk_size));
2293         }
2294
2295         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH)
2296                 hash_alloc(&keg->uk_hash, 0);
2297
2298         CTR3(KTR_UMA, "keg_ctor %p zone %s(%p)", keg, zone->uz_name, zone);
2299
2300         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
2301
2302         rw_wlock(&uma_rwlock);
2303         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
2304         rw_wunlock(&uma_rwlock);
2305         return (0);
2306 }
2307
2308 static void
2309 zone_kva_available(uma_zone_t zone, void *unused)
2310 {
2311         uma_keg_t keg;
2312
2313         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0)
2314                 return;
2315         KEG_GET(zone, keg);
2316
2317         if (keg->uk_allocf == startup_alloc) {
2318                 /* Switch to the real allocator. */
2319                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2320                         keg->uk_allocf = pcpu_page_alloc;
2321                 else if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_CONTIG) != 0 &&
2322                     keg->uk_ppera > 1)
2323                         keg->uk_allocf = contig_alloc;
2324                 else
2325                         keg->uk_allocf = page_alloc;
2326         }
2327 }
2328
2329 static void
2330 zone_alloc_counters(uma_zone_t zone, void *unused)
2331 {
2332
2333         zone->uz_allocs = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2334         zone->uz_frees = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2335         zone->uz_fails = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2336         zone->uz_xdomain = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2337 }
2338
2339 static void
2340 zone_alloc_sysctl(uma_zone_t zone, void *unused)
2341 {
2342         uma_zone_domain_t zdom;
2343         uma_domain_t dom;
2344         uma_keg_t keg;
2345         struct sysctl_oid *oid, *domainoid;
2346         int domains, i, cnt;
2347         static const char *nokeg = "cache zone";
2348         char *c;
2349
2350         /*
2351          * Make a sysctl safe copy of the zone name by removing
2352          * any special characters and handling dups by appending
2353          * an index.
2354          */
2355         if (zone->uz_namecnt != 0) {
2356                 /* Count the number of decimal digits and '_' separator. */
2357                 for (i = 1, cnt = zone->uz_namecnt; cnt != 0; i++)
2358                         cnt /= 10;
2359                 zone->uz_ctlname = malloc(strlen(zone->uz_name) + i + 1,
2360                     M_UMA, M_WAITOK);
2361                 sprintf(zone->uz_ctlname, "%s_%d", zone->uz_name,
2362                     zone->uz_namecnt);
2363         } else
2364                 zone->uz_ctlname = strdup(zone->uz_name, M_UMA);
2365         for (c = zone->uz_ctlname; *c != '\0'; c++)
2366                 if (strchr("./\\ -", *c) != NULL)
2367                         *c = '_';
2368
2369         /*
2370          * Basic parameters at the root.
2371          */
2372         zone->uz_oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_vm_uma),
2373             OID_AUTO, zone->uz_ctlname, CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2374         oid = zone->uz_oid;
2375         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2376             "size", CTLFLAG_RD, &zone->uz_size, 0, "Allocation size");
2377         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2378             "flags", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_MPSAFE,
2379             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_flags, "A",
2380             "Allocator configuration flags");
2381         SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2382             "bucket_size", CTLFLAG_RD, &zone->uz_bucket_size, 0,
2383             "Desired per-cpu cache size");
2384         SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2385             "bucket_size_max", CTLFLAG_RD, &zone->uz_bucket_size_max, 0,
2386             "Maximum allowed per-cpu cache size");
2387
2388         /*
2389          * keg if present.
2390          */
2391         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) == 0)
2392                 domains = vm_ndomains;
2393         else
2394                 domains = 1;
2395         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid), OID_AUTO,
2396             "keg", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2397         keg = zone->uz_keg;
2398         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) == 0) {
2399                 SYSCTL_ADD_CONST_STRING(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2400                     "name", CTLFLAG_RD, keg->uk_name, "Keg name");
2401                 SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2402                     "rsize", CTLFLAG_RD, &keg->uk_rsize, 0,
2403                     "Real object size with alignment");
2404                 SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2405                     "ppera", CTLFLAG_RD, &keg->uk_ppera, 0,
2406                     "pages per-slab allocation");
2407                 SYSCTL_ADD_U16(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2408                     "ipers", CTLFLAG_RD, &keg->uk_ipers, 0,
2409                     "items available per-slab");
2410                 SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2411                     "align", CTLFLAG_RD, &keg->uk_align, 0,
2412                     "item alignment mask");
2413                 SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2414                     "efficiency", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE,
2415                     keg, 0, sysctl_handle_uma_slab_efficiency, "I",
2416                     "Slab utilization (100 - internal fragmentation %)");
2417                 domainoid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid),
2418                     OID_AUTO, "domain", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2419                 for (i = 0; i < domains; i++) {
2420                         dom = &keg->uk_domain[i];
2421                         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(domainoid),
2422                             OID_AUTO, VM_DOMAIN(i)->vmd_name,
2423                             CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2424                         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2425                             "pages", CTLFLAG_RD, &dom->ud_pages, 0,
2426                             "Total pages currently allocated from VM");
2427                         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2428                             "free_items", CTLFLAG_RD, &dom->ud_free_items, 0,
2429                             "items free in the slab layer");
2430                 }
2431         } else
2432                 SYSCTL_ADD_CONST_STRING(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2433                     "name", CTLFLAG_RD, nokeg, "Keg name");
2434
2435         /*
2436          * Information about zone limits.
2437          */
2438         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid), OID_AUTO,
2439             "limit", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2440         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2441             "items", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_MPSAFE,
2442             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_items, "QU",
2443             "current number of allocated items if limit is set");
2444         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2445             "max_items", CTLFLAG_RD, &zone->uz_max_items, 0,
2446             "Maximum number of cached items");
2447         SYSCTL_ADD_U32(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2448             "sleepers", CTLFLAG_RD, &zone->uz_sleepers, 0,
2449             "Number of threads sleeping at limit");
2450         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2451             "sleeps", CTLFLAG_RD, &zone->uz_sleeps, 0,
2452             "Total zone limit sleeps");
2453         SYSCTL_ADD_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2454             "bucket_max", CTLFLAG_RD, &zone->uz_bucket_max, 0,
2455             "Maximum number of items in each domain's bucket cache");
2456
2457         /*
2458          * Per-domain zone information.
2459          */
2460         domainoid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid),
2461             OID_AUTO, "domain", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2462         for (i = 0; i < domains; i++) {
2463                 zdom = ZDOM_GET(zone, i);
2464                 oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(domainoid),
2465                     OID_AUTO, VM_DOMAIN(i)->vmd_name,
2466                     CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2467                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2468                     "nitems", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_nitems,
2469                     "number of items in this domain");
2470                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2471                     "imax", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_imax,
2472                     "maximum item count in this period");
2473                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2474                     "imin", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_imin,
2475                     "minimum item count in this period");
2476                 SYSCTL_ADD_LONG(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2477                     "wss", CTLFLAG_RD, &zdom->uzd_wss,
2478                     "Working set size");
2479         }
2480
2481         /*
2482          * General statistics.
2483          */
2484         oid = SYSCTL_ADD_NODE(NULL, SYSCTL_CHILDREN(zone->uz_oid), OID_AUTO,
2485             "stats", CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, "");
2486         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2487             "current", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE,
2488             zone, 1, sysctl_handle_uma_zone_cur, "I",
2489             "Current number of allocated items");
2490         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2491             "allocs", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_MPSAFE,
2492             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_allocs, "QU",
2493             "Total allocation calls");
2494         SYSCTL_ADD_PROC(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2495             "frees", CTLFLAG_RD | CTLTYPE_U64 | CTLFLAG_MPSAFE,
2496             zone, 0, sysctl_handle_uma_zone_frees, "QU",
2497             "Total free calls");
2498         SYSCTL_ADD_COUNTER_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2499             "fails", CTLFLAG_RD, &zone->uz_fails,
2500             "Number of allocation failures");
2501         SYSCTL_ADD_COUNTER_U64(NULL, SYSCTL_CHILDREN(oid), OID_AUTO,
2502             "xdomain", CTLFLAG_RD, &zone->uz_xdomain,
2503             "Free calls from the wrong domain");
2504 }
2505
2506 struct uma_zone_count {
2507         const char      *name;
2508         int             count;
2509 };
2510
2511 static void
2512 zone_count(uma_zone_t zone, void *arg)
2513 {
2514         struct uma_zone_count *cnt;
2515
2516         cnt = arg;
2517         /*
2518          * Some zones are rapidly created with identical names and
2519          * destroyed out of order.  This can lead to gaps in the count.
2520          * Use one greater than the maximum observed for this name.
2521          */
2522         if (strcmp(zone->uz_name, cnt->name) == 0)
2523                 cnt->count = MAX(cnt->count,
2524                     zone->uz_namecnt + 1);
2525 }
2526
2527 static void
2528 zone_update_caches(uma_zone_t zone)
2529 {
2530         int i;
2531
2532         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
2533                 cache_set_uz_size(&zone->uz_cpu[i], zone->uz_size);
2534                 cache_set_uz_flags(&zone->uz_cpu[i], zone->uz_flags);
2535         }
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
2540  *
2541  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
2542  *      udata  Actually uma_zctor_args
2543  */
2544 static int
2545 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
2546 {
2547         struct uma_zone_count cnt;
2548         struct uma_zctor_args *arg = udata;
2549         uma_zone_domain_t zdom;
2550         uma_zone_t zone = mem;
2551         uma_zone_t z;
2552         uma_keg_t keg;
2553         int i;
2554
2555         bzero(zone, size);
2556         zone->uz_name = arg->name;
2557         zone->uz_ctor = arg->ctor;
2558         zone->uz_dtor = arg->dtor;
2559         zone->uz_init = NULL;
2560         zone->uz_fini = NULL;
2561         zone->uz_sleeps = 0;
2562         zone->uz_bucket_size = 0;
2563         zone->uz_bucket_size_min = 0;
2564         zone->uz_bucket_size_max = BUCKET_MAX;
2565         zone->uz_flags = (arg->flags & UMA_ZONE_SMR);
2566         zone->uz_warning = NULL;
2567         /* The domain structures follow the cpu structures. */
2568         zone->uz_bucket_max = ULONG_MAX;
2569         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
2570
2571         /* Count the number of duplicate names. */
2572         cnt.name = arg->name;
2573         cnt.count = 0;
2574         zone_foreach(zone_count, &cnt);
2575         zone->uz_namecnt = cnt.count;
2576         ZONE_CROSS_LOCK_INIT(zone);
2577
2578         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
2579                 zdom = ZDOM_GET(zone, i);
2580                 ZDOM_LOCK_INIT(zone, zdom, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
2581                 STAILQ_INIT(&zdom->uzd_buckets);
2582         }
2583
2584 #ifdef INVARIANTS
2585         if (arg->uminit == trash_init && arg->fini == trash_fini)
2586                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_TRASH | UMA_ZFLAG_CTORDTOR;
2587 #endif
2588
2589         /*
2590          * This is a pure cache zone, no kegs.
2591          */
2592         if (arg->import) {
2593                 KASSERT((arg->flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0,
2594                     ("zone_ctor: Import specified for non-cache zone."));
2595                 zone->uz_flags = arg->flags;
2596                 zone->uz_size = arg->size;
2597                 zone->uz_import = arg->import;
2598                 zone->uz_release = arg->release;
2599                 zone->uz_arg = arg->arg;
2600 #ifdef NUMA
2601                 /*
2602                  * Cache zones are round-robin unless a policy is
2603                  * specified because they may have incompatible
2604                  * constraints.
2605                  */
2606                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) == 0)
2607                         zone->uz_flags |= UMA_ZONE_ROUNDROBIN;
2608 #endif
2609                 rw_wlock(&uma_rwlock);
2610                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
2611                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
2612                 goto out;
2613         }
2614
2615         /*
2616          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
2617          */
2618         zone->uz_import = zone_import;
2619         zone->uz_release = zone_release;
2620         zone->uz_arg = zone;
2621         keg = arg->keg;
2622
2623         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
2624                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
2625                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
2626                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
2627                 zone->uz_init = arg->uminit;
2628                 zone->uz_fini = arg->fini;
2629                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
2630                 rw_wlock(&uma_rwlock);
2631                 ZONE_LOCK(zone);
2632                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
2633                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
2634                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
2635                                 break;
2636                         }
2637                 }
2638                 ZONE_UNLOCK(zone);
2639                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
2640         } else if (keg == NULL) {
2641                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
2642                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
2643                         return (ENOMEM);
2644         } else {
2645                 struct uma_kctor_args karg;
2646                 int error;
2647
2648                 /* We should only be here from uma_startup() */
2649                 karg.size = arg->size;
2650                 karg.uminit = arg->uminit;
2651                 karg.fini = arg->fini;
2652                 karg.align = arg->align;
2653                 karg.flags = (arg->flags & ~UMA_ZONE_SMR);
2654                 karg.zone = zone;
2655                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
2656                     flags);
2657                 if (error)
2658                         return (error);
2659         }
2660
2661         /* Inherit properties from the keg. */
2662         zone->uz_keg = keg;
2663         zone->uz_size = keg->uk_size;
2664         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
2665             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
2666
2667 out:
2668         if (booted >= BOOT_PCPU) {
2669                 zone_alloc_counters(zone, NULL);
2670                 if (booted >= BOOT_RUNNING)
2671                         zone_alloc_sysctl(zone, NULL);
2672         } else {
2673                 zone->uz_allocs = EARLY_COUNTER;
2674                 zone->uz_frees = EARLY_COUNTER;
2675                 zone->uz_fails = EARLY_COUNTER;
2676         }
2677
2678         /* Caller requests a private SMR context. */
2679         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
2680                 zone->uz_smr = smr_create(zone->uz_name, 0, 0);
2681
2682         KASSERT((arg->flags & (UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_NOBUCKET)) !=
2683             (UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_NOBUCKET),
2684             ("Invalid zone flag combination"));
2685         if (arg->flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
2686                 zone->uz_bucket_size_max = zone->uz_bucket_size = 0;
2687         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) != 0)
2688                 zone->uz_bucket_size = BUCKET_MAX;
2689         else if ((arg->flags & UMA_ZONE_MINBUCKET) != 0)
2690                 zone->uz_bucket_size_max = zone->uz_bucket_size = BUCKET_MIN;
2691         else if ((arg->flags & UMA_ZONE_NOBUCKET) != 0)
2692                 zone->uz_bucket_size = 0;
2693         else
2694                 zone->uz_bucket_size = bucket_select(zone->uz_size);
2695         zone->uz_bucket_size_min = zone->uz_bucket_size;
2696         if (zone->uz_dtor != NULL || zone->uz_ctor != NULL)
2697                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_CTORDTOR;
2698         zone_update_caches(zone);
2699
2700         return (0);
2701 }
2702
2703 /*
2704  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
2705  * table and removes the keg from the global list.
2706  *
2707  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
2708  *      udata  unused
2709  */
2710 static void
2711 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
2712 {
2713         uma_keg_t keg;
2714         uint32_t free, pages;
2715         int i;
2716
2717         keg = (uma_keg_t)arg;
2718         free = pages = 0;
2719         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
2720                 free += keg->uk_domain[i].ud_free_items;
2721                 pages += keg->uk_domain[i].ud_pages;
2722                 KEG_LOCK_FINI(keg, i);
2723         }
2724         if (pages != 0)
2725                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%u items). "
2726                     " Lost %u pages of memory.\n",
2727                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
2728                     pages / keg->uk_ppera * keg->uk_ipers - free, pages);
2729
2730         hash_free(&keg->uk_hash);
2731 }
2732
2733 /*
2734  * Zone header dtor.
2735  *
2736  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
2737  *      udata  unused
2738  */
2739 static void
2740 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
2741 {
2742         uma_zone_t zone;
2743         uma_keg_t keg;
2744         int i;
2745
2746         zone = (uma_zone_t)arg;
2747
2748         sysctl_remove_oid(zone->uz_oid, 1, 1);
2749
2750         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
2751                 cache_drain(zone);
2752
2753         rw_wlock(&uma_rwlock);
2754         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
2755         rw_wunlock(&uma_rwlock);
2756         zone_reclaim(zone, M_WAITOK, true);
2757
2758         /*
2759          * We only destroy kegs from non secondary/non cache zones.
2760          */
2761         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_SECONDARY | UMA_ZFLAG_CACHE)) == 0) {
2762                 keg = zone->uz_keg;
2763                 rw_wlock(&uma_rwlock);
2764                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
2765                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
2766                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
2767         }
2768         counter_u64_free(zone->uz_allocs);
2769         counter_u64_free(zone->uz_frees);
2770         counter_u64_free(zone->uz_fails);
2771         counter_u64_free(zone->uz_xdomain);
2772         free(zone->uz_ctlname, M_UMA);
2773         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
2774                 ZDOM_LOCK_FINI(ZDOM_GET(zone, i));
2775         ZONE_CROSS_LOCK_FINI(zone);
2776 }
2777
2778 static void
2779 zone_foreach_unlocked(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *arg), void *arg)
2780 {
2781         uma_keg_t keg;
2782         uma_zone_t zone;
2783
2784         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
2785                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
2786                         zfunc(zone, arg);
2787         }
2788         LIST_FOREACH(zone, &uma_cachezones, uz_link)
2789                 zfunc(zone, arg);
2790 }
2791
2792 /*
2793  * Traverses every zone in the system and calls a callback
2794  *
2795  * Arguments:
2796  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
2797  *              as an argument.
2798  *
2799  * Returns:
2800  *      Nothing
2801  */
2802 static void
2803 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t, void *arg), void *arg)
2804 {
2805
2806         rw_rlock(&uma_rwlock);
2807         zone_foreach_unlocked(zfunc, arg);
2808         rw_runlock(&uma_rwlock);
2809 }
2810
2811 /*
2812  * Initialize the kernel memory allocator.  This is done after pages can be
2813  * allocated but before general KVA is available.
2814  */
2815 void
2816 uma_startup1(vm_offset_t virtual_avail)
2817 {
2818         struct uma_zctor_args args;
2819         size_t ksize, zsize, size;
2820         uma_keg_t primarykeg;
2821         uintptr_t m;
2822         int domain;
2823         uint8_t pflag;
2824
2825         bootstart = bootmem = virtual_avail;
2826
2827         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
2828         sx_init(&uma_reclaim_lock, "umareclaim");
2829
2830         ksize = sizeof(struct uma_keg) +
2831             (sizeof(struct uma_domain) * vm_ndomains);
2832         ksize = roundup(ksize, UMA_SUPER_ALIGN);
2833         zsize = sizeof(struct uma_zone) +
2834             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1)) +
2835             (sizeof(struct uma_zone_domain) * vm_ndomains);
2836         zsize = roundup(zsize, UMA_SUPER_ALIGN);
2837
2838         /* Allocate the zone of zones, zone of kegs, and zone of zones keg. */
2839         size = (zsize * 2) + ksize;
2840         for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
2841                 m = (uintptr_t)startup_alloc(NULL, size, domain, &pflag,
2842                     M_NOWAIT | M_ZERO);
2843                 if (m != 0)
2844                         break;
2845         }
2846         zones = (uma_zone_t)m;
2847         m += zsize;
2848         kegs = (uma_zone_t)m;
2849         m += zsize;
2850         primarykeg = (uma_keg_t)m;
2851
2852         /* "manually" create the initial zone */
2853         memset(&args, 0, sizeof(args));
2854         args.name = "UMA Kegs";
2855         args.size = ksize;
2856         args.ctor = keg_ctor;
2857         args.dtor = keg_dtor;
2858         args.uminit = zero_init;
2859         args.fini = NULL;
2860         args.keg = primarykeg;
2861         args.align = UMA_SUPER_ALIGN - 1;
2862         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2863         zone_ctor(kegs, zsize, &args, M_WAITOK);
2864
2865         args.name = "UMA Zones";
2866         args.size = zsize;
2867         args.ctor = zone_ctor;
2868         args.dtor = zone_dtor;
2869         args.uminit = zero_init;
2870         args.fini = NULL;
2871         args.keg = NULL;
2872         args.align = UMA_SUPER_ALIGN - 1;
2873         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2874         zone_ctor(zones, zsize, &args, M_WAITOK);
2875
2876         /* Now make zones for slab headers */
2877         slabzones[0] = uma_zcreate("UMA Slabs 0", SLABZONE0_SIZE,
2878             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2879         slabzones[1] = uma_zcreate("UMA Slabs 1", SLABZONE1_SIZE,
2880             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2881
2882         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
2883             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
2884             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2885
2886         bucket_init();
2887         smr_init();
2888 }
2889
2890 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2891 extern void vm_radix_reserve_kva(void);
2892 #endif
2893
2894 /*
2895  * Advertise the availability of normal kva allocations and switch to
2896  * the default back-end allocator.  Marks the KVA we consumed on startup
2897  * as used in the map.
2898  */
2899 void
2900 uma_startup2(void)
2901 {
2902
2903         if (bootstart != bootmem) {
2904                 vm_map_lock(kernel_map);
2905                 (void)vm_map_insert(kernel_map, NULL, 0, bootstart, bootmem,
2906                     VM_PROT_RW, VM_PROT_RW, MAP_NOFAULT);
2907                 vm_map_unlock(kernel_map);
2908         }
2909
2910 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2911         /* Set up radix zone to use noobj_alloc. */
2912         vm_radix_reserve_kva();
2913 #endif
2914
2915         booted = BOOT_KVA;
2916         zone_foreach_unlocked(zone_kva_available, NULL);
2917         bucket_enable();
2918 }
2919
2920 /*
2921  * Allocate counters as early as possible so that boot-time allocations are
2922  * accounted more precisely.
2923  */
2924 static void
2925 uma_startup_pcpu(void *arg __unused)
2926 {
2927
2928         zone_foreach_unlocked(zone_alloc_counters, NULL);
2929         booted = BOOT_PCPU;
2930 }
2931 SYSINIT(uma_startup_pcpu, SI_SUB_COUNTER, SI_ORDER_ANY, uma_startup_pcpu, NULL);
2932
2933 /*
2934  * Finish our initialization steps.
2935  */
2936 static void
2937 uma_startup3(void *arg __unused)
2938 {
2939
2940 #ifdef INVARIANTS
2941         TUNABLE_INT_FETCH("vm.debug.divisor", &dbg_divisor);
2942         uma_dbg_cnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2943         uma_skip_cnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2944 #endif
2945         zone_foreach_unlocked(zone_alloc_sysctl, NULL);
2946         callout_init(&uma_callout, 1);
2947         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
2948         booted = BOOT_RUNNING;
2949
2950         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_post_sync, uma_shutdown, NULL,
2951             EVENTHANDLER_PRI_FIRST);
2952 }
2953 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
2954
2955 static void
2956 uma_shutdown(void)
2957 {
2958
2959         booted = BOOT_SHUTDOWN;
2960 }
2961
2962 static uma_keg_t
2963 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
2964                 int align, uint32_t flags)
2965 {
2966         struct uma_kctor_args args;
2967
2968         args.size = size;
2969         args.uminit = uminit;
2970         args.fini = fini;
2971         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
2972         args.flags = flags;
2973         args.zone = zone;
2974         return (zone_alloc_item(kegs, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK));
2975 }
2976
2977 /* Public functions */
2978 /* See uma.h */
2979 void
2980 uma_set_align(int align)
2981 {
2982
2983         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
2984                 uma_align_cache = align;
2985 }
2986
2987 /* See uma.h */
2988 uma_zone_t
2989 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
2990                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
2991
2992 {
2993         struct uma_zctor_args args;
2994         uma_zone_t res;
2995
2996         KASSERT(powerof2(align + 1), ("invalid zone alignment %d for \"%s\"",
2997             align, name));
2998
2999         /* This stuff is essential for the zone ctor */
3000         memset(&args, 0, sizeof(args));
3001         args.name = name;
3002         args.size = size;
3003         args.ctor = ctor;
3004         args.dtor = dtor;
3005         args.uminit = uminit;
3006         args.fini = fini;
3007 #ifdef  INVARIANTS
3008         /*
3009          * Inject procedures which check for memory use after free if we are
3010          * allowed to scramble the memory while it is not allocated.  This
3011          * requires that: UMA is actually able to access the memory, no init
3012          * or fini procedures, no dependency on the initial value of the
3013          * memory, and no (legitimate) use of the memory after free.  Note,
3014          * the ctor and dtor do not need to be empty.
3015          */
3016         if ((!(flags & (UMA_ZONE_ZINIT | UMA_ZONE_NOTOUCH |
3017             UMA_ZONE_NOFREE))) && uminit == NULL && fini == NULL) {
3018                 args.uminit = trash_init;
3019                 args.fini = trash_fini;
3020         }
3021 #endif
3022         args.align = align;
3023         args.flags = flags;
3024         args.keg = NULL;
3025
3026         sx_slock(&uma_reclaim_lock);
3027         res = zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
3028         sx_sunlock(&uma_reclaim_lock);
3029
3030         return (res);
3031 }
3032
3033 /* See uma.h */
3034 uma_zone_t
3035 uma_zsecond_create(const char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
3036     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t primary)
3037 {
3038         struct uma_zctor_args args;
3039         uma_keg_t keg;
3040         uma_zone_t res;
3041
3042         keg = primary->uz_keg;
3043         memset(&args, 0, sizeof(args));
3044         args.name = name;
3045         args.size = keg->uk_size;
3046         args.ctor = ctor;
3047         args.dtor = dtor;
3048         args.uminit = zinit;
3049         args.fini = zfini;
3050         args.align = keg->uk_align;
3051         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
3052         args.keg = keg;
3053
3054         sx_slock(&uma_reclaim_lock);
3055         res = zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
3056         sx_sunlock(&uma_reclaim_lock);
3057
3058         return (res);
3059 }
3060
3061 /* See uma.h */
3062 uma_zone_t
3063 uma_zcache_create(const char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
3064     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport, uma_release zrelease,
3065     void *arg, int flags)
3066 {
3067         struct uma_zctor_args args;
3068
3069         memset(&args, 0, sizeof(args));
3070         args.name = name;
3071         args.size = size;
3072         args.ctor = ctor;
3073         args.dtor = dtor;
3074         args.uminit = zinit;
3075         args.fini = zfini;
3076         args.import = zimport;
3077         args.release = zrelease;
3078         args.arg = arg;
3079         args.align = 0;
3080         args.flags = flags | UMA_ZFLAG_CACHE;
3081
3082         return (zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK));
3083 }
3084
3085 /* See uma.h */
3086 void
3087 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
3088 {
3089
3090         /*
3091          * Large slabs are expensive to reclaim, so don't bother doing
3092          * unnecessary work if we're shutting down.
3093          */
3094         if (booted == BOOT_SHUTDOWN &&
3095             zone->uz_fini == NULL && zone->uz_release == zone_release)
3096                 return;
3097         sx_slock(&uma_reclaim_lock);
3098         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
3099         sx_sunlock(&uma_reclaim_lock);
3100 }
3101
3102 void
3103 uma_zwait(uma_zone_t zone)
3104 {
3105
3106         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
3107                 uma_zfree_smr(zone, uma_zalloc_smr(zone, M_WAITOK));
3108         else if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) != 0)
3109                 uma_zfree_pcpu(zone, uma_zalloc_pcpu(zone, M_WAITOK));
3110         else
3111                 uma_zfree(zone, uma_zalloc(zone, M_WAITOK));
3112 }
3113
3114 void *
3115 uma_zalloc_pcpu_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
3116 {
3117         void *item, *pcpu_item;
3118 #ifdef SMP
3119         int i;
3120
3121         MPASS(zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU);
3122 #endif
3123         item = uma_zalloc_arg(zone, udata, flags & ~M_ZERO);
3124         if (item == NULL)
3125                 return (NULL);
3126         pcpu_item = zpcpu_base_to_offset(item);
3127         if (flags & M_ZERO) {
3128 #ifdef SMP
3129                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
3130                         bzero(zpcpu_get_cpu(pcpu_item, i), zone->uz_size);
3131 #else
3132                 bzero(item, zone->uz_size);
3133 #endif
3134         }
3135         return (pcpu_item);
3136 }
3137
3138 /*
3139  * A stub while both regular and pcpu cases are identical.
3140  */
3141 void
3142 uma_zfree_pcpu_arg(uma_zone_t zone, void *pcpu_item, void *udata)
3143 {
3144         void *item;
3145
3146 #ifdef SMP
3147         MPASS(zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU);
3148 #endif
3149         item = zpcpu_offset_to_base(pcpu_item);
3150         uma_zfree_arg(zone, item, udata);
3151 }
3152
3153 static inline void *
3154 item_ctor(uma_zone_t zone, int uz_flags, int size, void *udata, int flags,
3155     void *item)
3156 {
3157 #ifdef INVARIANTS
3158         bool skipdbg;
3159
3160         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
3161         if (!skipdbg && (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_TRASH) != 0 &&
3162             zone->uz_ctor != trash_ctor)
3163                 trash_ctor(item, size, udata, flags);
3164 #endif
3165         /* Check flags before loading ctor pointer. */
3166         if (__predict_false((uz_flags & UMA_ZFLAG_CTORDTOR) != 0) &&
3167             __predict_false(zone->uz_ctor != NULL) &&
3168             zone->uz_ctor(item, size, udata, flags) != 0) {
3169                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
3170                 zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR | SKIP_CNT);
3171                 return (NULL);
3172         }
3173 #ifdef INVARIANTS
3174         if (!skipdbg)
3175                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
3176 #endif
3177         if (__predict_false(flags & M_ZERO))
3178                 return (memset(item, 0, size));
3179
3180         return (item);
3181 }
3182
3183 static inline void
3184 item_dtor(uma_zone_t zone, void *item, int size, void *udata,
3185     enum zfreeskip skip)
3186 {
3187 #ifdef INVARIANTS
3188         bool skipdbg;
3189
3190         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
3191         if (skip == SKIP_NONE && !skipdbg) {
3192                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) != 0)
3193                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
3194                 else
3195                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
3196         }
3197 #endif
3198         if (__predict_true(skip < SKIP_DTOR)) {
3199                 if (zone->uz_dtor != NULL)
3200                         zone->uz_dtor(item, size, udata);
3201 #ifdef INVARIANTS
3202                 if (!skipdbg && (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_TRASH) != 0 &&
3203                     zone->uz_dtor != trash_dtor)
3204                         trash_dtor(item, size, udata);
3205 #endif
3206         }
3207 }
3208
3209 #ifdef NUMA
3210 static int
3211 item_domain(void *item)
3212 {
3213         int domain;
3214
3215         domain = _vm_phys_domain(vtophys(item));
3216         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
3217             ("%s: unknown domain for item %p", __func__, item));
3218         return (domain);
3219 }
3220 #endif
3221
3222 #if defined(INVARIANTS) || defined(DEBUG_MEMGUARD) || defined(WITNESS)
3223 #define UMA_ZALLOC_DEBUG
3224 static int
3225 uma_zalloc_debug(uma_zone_t zone, void **itemp, void *udata, int flags)
3226 {
3227         int error;
3228
3229         error = 0;
3230 #ifdef WITNESS
3231         if (flags & M_WAITOK) {
3232                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
3233                     "uma_zalloc_debug: zone \"%s\"", zone->uz_name);
3234         }
3235 #endif
3236
3237 #ifdef INVARIANTS
3238         KASSERT((flags & M_EXEC) == 0,
3239             ("uma_zalloc_debug: called with M_EXEC"));
3240         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3241             ("uma_zalloc_debug: called within spinlock or critical section"));
3242         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 || (flags & M_ZERO) == 0,
3243             ("uma_zalloc_debug: allocating from a pcpu zone with M_ZERO"));
3244 #endif
3245
3246 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
3247         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0 && memguard_cmp_zone(zone)) {
3248                 void *item;
3249                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
3250                 if (item != NULL) {
3251                         error = EJUSTRETURN;
3252                         if (zone->uz_init != NULL &&
3253                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
3254                                 *itemp = NULL;
3255                                 return (error);
3256                         }
3257                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
3258                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
3259                             flags) != 0) {
3260                                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
3261                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
3262                                 *itemp = NULL;
3263                                 return (error);
3264                         }
3265                         *itemp = item;
3266                         return (error);
3267                 }
3268                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
3269         }
3270 #endif
3271         return (error);
3272 }
3273
3274 static int
3275 uma_zfree_debug(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
3276 {
3277         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3278             ("uma_zfree_debug: called with spinlock or critical section held"));
3279
3280 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
3281         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0 && is_memguard_addr(item)) {
3282                 if (zone->uz_dtor != NULL)
3283                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
3284                 if (zone->uz_fini != NULL)
3285                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
3286                 memguard_free(item);
3287                 return (EJUSTRETURN);
3288         }
3289 #endif
3290         return (0);
3291 }
3292 #endif
3293
3294 static inline void *
3295 cache_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, uma_cache_bucket_t bucket,
3296     void *udata, int flags)
3297 {
3298         void *item;
3299         int size, uz_flags;
3300
3301         item = cache_bucket_pop(cache, bucket);
3302         size = cache_uz_size(cache);
3303         uz_flags = cache_uz_flags(cache);
3304         critical_exit();
3305         return (item_ctor(zone, uz_flags, size, udata, flags, item));
3306 }
3307
3308 static __noinline void *
3309 cache_alloc_retry(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, void *udata, int flags)
3310 {
3311         uma_cache_bucket_t bucket;
3312         int domain;
3313
3314         while (cache_alloc(zone, cache, udata, flags)) {
3315                 cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3316                 bucket = &cache->uc_allocbucket;
3317                 if (__predict_false(bucket->ucb_cnt == 0))
3318                         continue;
3319                 return (cache_alloc_item(zone, cache, bucket, udata, flags));
3320         }
3321         critical_exit();
3322
3323         /*
3324          * We can not get a bucket so try to return a single item.
3325          */
3326         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH)
3327                 domain = PCPU_GET(domain);
3328         else
3329                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
3330         return (zone_alloc_item(zone, udata, domain, flags));
3331 }
3332
3333 /* See uma.h */
3334 void *
3335 uma_zalloc_smr(uma_zone_t zone, int flags)
3336 {
3337         uma_cache_bucket_t bucket;
3338         uma_cache_t cache;
3339
3340 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
3341         void *item;
3342
3343         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0,
3344             ("uma_zalloc_arg: called with non-SMR zone."));
3345         if (uma_zalloc_debug(zone, &item, NULL, flags) == EJUSTRETURN)
3346                 return (item);
3347 #endif
3348
3349         critical_enter();
3350         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3351         bucket = &cache->uc_allocbucket;
3352         if (__predict_false(bucket->ucb_cnt == 0))
3353                 return (cache_alloc_retry(zone, cache, NULL, flags));
3354         return (cache_alloc_item(zone, cache, bucket, NULL, flags));
3355 }
3356
3357 /* See uma.h */
3358 void *
3359 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
3360 {
3361         uma_cache_bucket_t bucket;
3362         uma_cache_t cache;
3363
3364         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
3365         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), RANDOM_UMA);
3366
3367         /* This is the fast path allocation */
3368         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg zone %s(%p) flags %d", zone->uz_name,
3369             zone, flags);
3370
3371 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
3372         void *item;
3373
3374         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
3375             ("uma_zalloc_arg: called with SMR zone."));
3376         if (uma_zalloc_debug(zone, &item, udata, flags) == EJUSTRETURN)
3377                 return (item);
3378 #endif
3379
3380         /*
3381          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
3382          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
3383          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
3384          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
3385          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
3386          * preemption and migration.  We release the critical section in
3387          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
3388          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
3389          * must detect and handle migration if it has occurred.
3390          */
3391         critical_enter();
3392         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3393         bucket = &cache->uc_allocbucket;
3394         if (__predict_false(bucket->ucb_cnt == 0))
3395                 return (cache_alloc_retry(zone, cache, udata, flags));
3396         return (cache_alloc_item(zone, cache, bucket, udata, flags));
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Replenish an alloc bucket and possibly restore an old one.  Called in
3401  * a critical section.  Returns in a critical section.
3402  *
3403  * A false return value indicates an allocation failure.
3404  * A true return value indicates success and the caller should retry.
3405  */
3406 static __noinline bool
3407 cache_alloc(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, void *udata, int flags)
3408 {
3409         uma_bucket_t bucket;
3410         int curdomain, domain;
3411         bool new;
3412
3413         CRITICAL_ASSERT(curthread);
3414
3415         /*
3416          * If we have run out of items in our alloc bucket see
3417          * if we can switch with the free bucket.
3418          *
3419          * SMR Zones can't re-use the free bucket until the sequence has
3420          * expired.
3421          */
3422         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_SMR) == 0 &&
3423             cache->uc_freebucket.ucb_cnt != 0) {
3424                 cache_bucket_swap(&cache->uc_freebucket,
3425                     &cache->uc_allocbucket);
3426                 return (true);
3427         }
3428
3429         /*
3430          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
3431          */
3432         bucket = cache_bucket_unload_alloc(cache);
3433         critical_exit();
3434
3435         if (bucket != NULL) {
3436                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
3437                     ("cache_alloc: Entered with non-empty alloc bucket."));
3438                 bucket_free(zone, bucket, udata);
3439         }
3440
3441         /*
3442          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
3443          * we must go back to the zone.  This requires the zdom lock, so we
3444          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
3445          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
3446          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
3447          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
3448          * the critical section.
3449          */
3450         domain = PCPU_GET(domain);
3451         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0 ||
3452             VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
3453                 domain = zone_domain_highest(zone, domain);
3454         bucket = cache_fetch_bucket(zone, cache, domain);
3455         if (bucket == NULL && zone->uz_bucket_size != 0 && !bucketdisable) {
3456                 bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, domain, flags);
3457                 new = true;
3458         } else {
3459                 new = false;
3460         }
3461
3462         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc: zone %s(%p) bucket zone returned %p",
3463             zone->uz_name, zone, bucket);
3464         if (bucket == NULL) {
3465                 critical_enter();
3466                 return (false);
3467         }
3468
3469         /*
3470          * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
3471          * initialized bucket to make this less likely or claim
3472          * the memory directly.
3473          */
3474         critical_enter();
3475         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
3476         if (cache->uc_allocbucket.ucb_bucket == NULL &&
3477             ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) == 0 ||
3478             (curdomain = PCPU_GET(domain)) == domain ||
3479             VM_DOMAIN_EMPTY(curdomain))) {
3480                 if (new)
3481                         atomic_add_long(&ZDOM_GET(zone, domain)->uzd_imax,
3482                             bucket->ub_cnt);
3483                 cache_bucket_load_alloc(cache, bucket);
3484                 return (true);
3485         }
3486
3487         /*
3488          * We lost the race, release this bucket and start over.
3489          */
3490         critical_exit();
3491         zone_put_bucket(zone, domain, bucket, udata, false);
3492         critical_enter();
3493
3494         return (true);
3495 }
3496
3497 void *
3498 uma_zalloc_domain(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
3499 {
3500 #ifdef NUMA
3501         uma_bucket_t bucket;
3502         uma_zone_domain_t zdom;
3503         void *item;
3504 #endif
3505
3506         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
3507         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), RANDOM_UMA);
3508
3509         /* This is the fast path allocation */
3510         CTR4(KTR_UMA, "uma_zalloc_domain zone %s(%p) domain %d flags %d",
3511             zone->uz_name, zone, domain, flags);
3512
3513         if (flags & M_WAITOK) {
3514                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
3515                     "uma_zalloc_domain: zone \"%s\"", zone->uz_name);
3516         }
3517         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3518             ("uma_zalloc_domain: called with spinlock or critical section held"));
3519         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
3520             ("uma_zalloc_domain: called with SMR zone."));
3521 #ifdef NUMA
3522         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0,
3523             ("uma_zalloc_domain: called with non-FIRSTTOUCH zone."));
3524
3525         if (vm_ndomains == 1)
3526                 return (uma_zalloc_arg(zone, udata, flags));
3527
3528         /*
3529          * Try to allocate from the bucket cache before falling back to the keg.
3530          * We could try harder and attempt to allocate from per-CPU caches or
3531          * the per-domain cross-domain buckets, but the complexity is probably
3532          * not worth it.  It is more important that frees of previous
3533          * cross-domain allocations do not blow up the cache.
3534          */
3535         zdom = zone_domain_lock(zone, domain);
3536         if ((bucket = zone_fetch_bucket(zone, zdom, false)) != NULL) {
3537                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt - 1];
3538 #ifdef INVARIANTS
3539                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt - 1] = NULL;
3540 #endif
3541                 bucket->ub_cnt--;
3542                 zone_put_bucket(zone, domain, bucket, udata, true);
3543                 item = item_ctor(zone, zone->uz_flags, zone->uz_size, udata,
3544                     flags, item);
3545                 if (item != NULL) {
3546                         KASSERT(item_domain(item) == domain,
3547                             ("%s: bucket cache item %p from wrong domain",
3548                             __func__, item));
3549                         counter_u64_add(zone->uz_allocs, 1);
3550                 }
3551                 return (item);
3552         }
3553         ZDOM_UNLOCK(zdom);
3554         return (zone_alloc_item(zone, udata, domain, flags));
3555 #else
3556         return (uma_zalloc_arg(zone, udata, flags));
3557 #endif
3558 }
3559
3560 /*
3561  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially used over those
3562  * that are totally full.  This helps to reduce fragmentation.
3563  *
3564  * If 'rr' is 1, search all domains starting from 'domain'.  Otherwise check
3565  * only 'domain'.
3566  */
3567 static uma_slab_t
3568 keg_first_slab(uma_keg_t keg, int domain, bool rr)
3569 {
3570         uma_domain_t dom;
3571         uma_slab_t slab;
3572         int start;
3573
3574         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
3575             ("keg_first_slab: domain %d out of range", domain));
3576         KEG_LOCK_ASSERT(keg, domain);
3577
3578         slab = NULL;
3579         start = domain;
3580         do {
3581                 dom = &keg->uk_domain[domain];
3582                 if ((slab = LIST_FIRST(&dom->ud_part_slab)) != NULL)
3583                         return (slab);
3584                 if ((slab = LIST_FIRST(&dom->ud_free_slab)) != NULL) {
3585                         LIST_REMOVE(slab, us_link);
3586                         dom->ud_free_slabs--;
3587                         LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
3588                         return (slab);
3589                 }
3590                 if (rr)
3591                         domain = (domain + 1) % vm_ndomains;
3592         } while (domain != start);
3593
3594         return (NULL);
3595 }
3596
3597 /*
3598  * Fetch an existing slab from a free or partial list.  Returns with the
3599  * keg domain lock held if a slab was found or unlocked if not.
3600  */
3601 static uma_slab_t
3602 keg_fetch_free_slab(uma_keg_t keg, int domain, bool rr, int flags)
3603 {
3604         uma_slab_t slab;
3605         uint32_t reserve;
3606
3607         /* HASH has a single free list. */
3608         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0)
3609                 domain = 0;
3610
3611         KEG_LOCK(keg, domain);
3612         reserve = (flags & M_USE_RESERVE) != 0 ? 0 : keg->uk_reserve;
3613         if (keg->uk_domain[domain].ud_free_items <= reserve ||
3614             (slab = keg_first_slab(keg, domain, rr)) == NULL) {
3615                 KEG_UNLOCK(keg, domain);
3616                 return (NULL);
3617         }
3618         return (slab);
3619 }
3620
3621 static uma_slab_t
3622 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int rdomain, const int flags)
3623 {
3624         struct vm_domainset_iter di;
3625         uma_slab_t slab;
3626         int aflags, domain;
3627         bool rr;
3628
3629 restart:
3630         /*
3631          * Use the keg's policy if upper layers haven't already specified a
3632          * domain (as happens with first-touch zones).
3633          *
3634          * To avoid races we run the iterator with the keg lock held, but that
3635          * means that we cannot allow the vm_domainset layer to sleep.  Thus,
3636          * clear M_WAITOK and handle low memory conditions locally.
3637          */
3638         rr = rdomain == UMA_ANYDOMAIN;
3639         if (rr) {
3640                 aflags = (flags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
3641                 vm_domainset_iter_policy_ref_init(&di, &keg->uk_dr, &domain,
3642                     &aflags);
3643         } else {
3644                 aflags = flags;
3645                 domain = rdomain;
3646         }
3647
3648         for (;;) {
3649                 slab = keg_fetch_free_slab(keg, domain, rr, flags);
3650                 if (slab != NULL)
3651                         return (slab);
3652
3653                 /*
3654                  * M_NOVM means don't ask at all!
3655                  */
3656                 if (flags & M_NOVM)
3657                         break;
3658
3659                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, domain, flags, aflags);
3660                 if (slab != NULL)
3661                         return (slab);
3662                 if (!rr && (flags & M_WAITOK) == 0)
3663                         break;
3664                 if (rr && vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) != 0) {
3665                         if ((flags & M_WAITOK) != 0) {
3666                                 vm_wait_doms(&keg->uk_dr.dr_policy->ds_mask, 0);
3667                                 goto restart;
3668                         }
3669                         break;
3670                 }
3671         }
3672
3673         /*
3674          * We might not have been able to get a slab but another cpu
3675          * could have while we were unlocked.  Check again before we
3676          * fail.
3677          */
3678         if ((slab = keg_fetch_free_slab(keg, domain, rr, flags)) != NULL)
3679                 return (slab);
3680
3681         return (NULL);
3682 }
3683
3684 static void *
3685 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
3686 {
3687         uma_domain_t dom;
3688         void *item;
3689         int freei;
3690
3691         KEG_LOCK_ASSERT(keg, slab->us_domain);
3692
3693         dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
3694         freei = BIT_FFS(keg->uk_ipers, &slab->us_free) - 1;
3695         BIT_CLR(keg->uk_ipers, freei, &slab->us_free);
3696         item = slab_item(slab, keg, freei);
3697         slab->us_freecount--;
3698         dom->ud_free_items--;
3699
3700         /*
3701          * Move this slab to the full list.  It must be on the partial list, so
3702          * we do not need to update the free slab count.  In particular,
3703          * keg_fetch_slab() always returns slabs on the partial list.
3704          */
3705         if (slab->us_freecount == 0) {
3706                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
3707                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_full_slab, slab, us_link);
3708         }
3709
3710         return (item);
3711 }
3712
3713 static int
3714 zone_import(void *arg, void **bucket, int max, int domain, int flags)
3715 {
3716         uma_domain_t dom;
3717         uma_zone_t zone;
3718         uma_slab_t slab;
3719         uma_keg_t keg;
3720 #ifdef NUMA
3721         int stripe;
3722 #endif
3723         int i;
3724
3725         zone = arg;
3726         slab = NULL;
3727         keg = zone->uz_keg;
3728         /* Try to keep the buckets totally full */
3729         for (i = 0; i < max; ) {
3730                 if ((slab = keg_fetch_slab(keg, zone, domain, flags)) == NULL)
3731                         break;
3732 #ifdef NUMA
3733                 stripe = howmany(max, vm_ndomains);
3734 #endif
3735                 dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
3736                 while (slab->us_freecount && i < max) {
3737                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
3738                         if (dom->ud_free_items <= keg->uk_reserve)
3739                                 break;
3740 #ifdef NUMA
3741                         /*
3742                          * If the zone is striped we pick a new slab for every
3743                          * N allocations.  Eliminating this conditional will
3744                          * instead pick a new domain for each bucket rather
3745                          * than stripe within each bucket.  The current option
3746                          * produces more fragmentation and requires more cpu
3747                          * time but yields better distribution.
3748                          */
3749                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0 &&
3750                             vm_ndomains > 1 && --stripe == 0)
3751                                 break;
3752 #endif
3753                 }
3754                 KEG_UNLOCK(keg, slab->us_domain);
3755                 /* Don't block if we allocated any successfully. */
3756                 flags &= ~M_WAITOK;
3757                 flags |= M_NOWAIT;
3758         }
3759
3760         return i;
3761 }
3762
3763 static int
3764 zone_alloc_limit_hard(uma_zone_t zone, int count, int flags)
3765 {
3766         uint64_t old, new, total, max;
3767
3768         /*
3769          * The hard case.  We're going to sleep because there were existing
3770          * sleepers or because we ran out of items.  This routine enforces
3771          * fairness by keeping fifo order.
3772          *
3773          * First release our ill gotten gains and make some noise.
3774          */
3775         for (;;) {
3776                 zone_free_limit(zone, count);
3777                 zone_log_warning(zone);
3778                 zone_maxaction(zone);
3779                 if (flags & M_NOWAIT)
3780                         return (0);
3781
3782                 /*
3783                  * We need to allocate an item or set ourself as a sleeper
3784                  * while the sleepq lock is held to avoid wakeup races.  This
3785                  * is essentially a home rolled semaphore.
3786                  */
3787                 sleepq_lock(&zone->uz_max_items);
3788                 old = zone->uz_items;
3789                 do {
3790                         MPASS(UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) < UZ_ITEMS_SLEEPERS_MAX);
3791                         /* Cache the max since we will evaluate twice. */
3792                         max = zone->uz_max_items;
3793                         if (UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) != 0 ||
3794                             UZ_ITEMS_COUNT(old) >= max)
3795                                 new = old + UZ_ITEMS_SLEEPER;
3796                         else
3797                                 new = old + MIN(count, max - old);
3798                 } while (atomic_fcmpset_64(&zone->uz_items, &old, new) == 0);
3799
3800                 /* We may have successfully allocated under the sleepq lock. */
3801                 if (UZ_ITEMS_SLEEPERS(new) == 0) {
3802                         sleepq_release(&zone->uz_max_items);
3803                         return (new - old);
3804                 }
3805
3806                 /*
3807                  * This is in a different cacheline from uz_items so that we
3808                  * don't constantly invalidate the fastpath cacheline when we
3809                  * adjust item counts.  This could be limited to toggling on
3810                  * transitions.
3811                  */
3812                 atomic_add_32(&zone->uz_sleepers, 1);
3813                 atomic_add_64(&zone->uz_sleeps, 1);
3814
3815                 /*
3816                  * We have added ourselves as a sleeper.  The sleepq lock
3817                  * protects us from wakeup races.  Sleep now and then retry.
3818                  */
3819                 sleepq_add(&zone->uz_max_items, NULL, "zonelimit", 0, 0);
3820                 sleepq_wait(&zone->uz_max_items, PVM);
3821
3822                 /*
3823                  * After wakeup, remove ourselves as a sleeper and try
3824                  * again.  We no longer have the sleepq lock for protection.
3825                  *
3826                  * Subract ourselves as a sleeper while attempting to add
3827                  * our count.
3828                  */
3829                 atomic_subtract_32(&zone->uz_sleepers, 1);
3830                 old = atomic_fetchadd_64(&zone->uz_items,
3831                     -(UZ_ITEMS_SLEEPER - count));
3832                 /* We're no longer a sleeper. */
3833                 old -= UZ_ITEMS_SLEEPER;
3834
3835                 /*
3836                  * If we're still at the limit, restart.  Notably do not
3837                  * block on other sleepers.  Cache the max value to protect
3838                  * against changes via sysctl.
3839                  */
3840                 total = UZ_ITEMS_COUNT(old);
3841                 max = zone->uz_max_items;
3842                 if (total >= max)
3843                         continue;
3844                 /* Truncate if necessary, otherwise wake other sleepers. */
3845                 if (total + count > max) {
3846                         zone_free_limit(zone, total + count - max);
3847                         count = max - total;
3848                 } else if (total + count < max && UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) != 0)
3849                         wakeup_one(&zone->uz_max_items);
3850
3851                 return (count);
3852         }
3853 }
3854
3855 /*
3856  * Allocate 'count' items from our max_items limit.  Returns the number
3857  * available.  If M_NOWAIT is not specified it will sleep until at least
3858  * one item can be allocated.
3859  */
3860 static int
3861 zone_alloc_limit(uma_zone_t zone, int count, int flags)
3862 {
3863         uint64_t old;
3864         uint64_t max;
3865
3866         max = zone->uz_max_items;
3867         MPASS(max > 0);
3868
3869         /*
3870          * We expect normal allocations to succeed with a simple
3871          * fetchadd.
3872          */
3873         old = atomic_fetchadd_64(&zone->uz_items, count);
3874         if (__predict_true(old + count <= max))
3875                 return (count);
3876
3877         /*
3878          * If we had some items and no sleepers just return the
3879          * truncated value.  We have to release the excess space
3880          * though because that may wake sleepers who weren't woken
3881          * because we were temporarily over the limit.
3882          */
3883         if (old < max) {
3884                 zone_free_limit(zone, (old + count) - max);
3885                 return (max - old);
3886         }
3887         return (zone_alloc_limit_hard(zone, count, flags));
3888 }
3889
3890 /*
3891  * Free a number of items back to the limit.
3892  */
3893 static void
3894 zone_free_limit(uma_zone_t zone, int count)
3895 {
3896         uint64_t old;
3897
3898         MPASS(count > 0);
3899
3900         /*
3901          * In the common case we either have no sleepers or
3902          * are still over the limit and can just return.
3903          */
3904         old = atomic_fetchadd_64(&zone->uz_items, -count);
3905         if (__predict_true(UZ_ITEMS_SLEEPERS(old) == 0 ||
3906            UZ_ITEMS_COUNT(old) - count >= zone->uz_max_items))
3907                 return;
3908
3909         /*
3910          * Moderate the rate of wakeups.  Sleepers will continue
3911          * to generate wakeups if necessary.
3912          */
3913         wakeup_one(&zone->uz_max_items);
3914 }
3915
3916 static uma_bucket_t
3917 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
3918 {
3919         uma_bucket_t bucket;
3920         int maxbucket, cnt;
3921
3922         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_bucket zone %s(%p) domain %d", zone->uz_name,
3923             zone, domain);
3924
3925         /* Avoid allocs targeting empty domains. */
3926         if (domain != UMA_ANYDOMAIN && VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
3927                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
3928         else if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0)
3929                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
3930
3931         if (zone->uz_max_items > 0)
3932                 maxbucket = zone_alloc_limit(zone, zone->uz_bucket_size,
3933                     M_NOWAIT);
3934         else
3935                 maxbucket = zone->uz_bucket_size;
3936         if (maxbucket == 0)
3937                 return (false);
3938
3939         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
3940         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
3941         if (bucket == NULL) {
3942                 cnt = 0;
3943                 goto out;
3944         }
3945
3946         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
3947             MIN(maxbucket, bucket->ub_entries), domain, flags);
3948
3949         /*
3950          * Initialize the memory if necessary.
3951          */
3952         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
3953                 int i;
3954
3955                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
3956                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
3957                             flags) != 0)
3958                                 break;
3959                 /*
3960                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
3961                  * rest back onto the freelist.
3962                  */
3963                 if (i != bucket->ub_cnt) {
3964                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
3965                             bucket->ub_cnt - i);
3966 #ifdef INVARIANTS
3967                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
3968                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
3969 #endif
3970                         bucket->ub_cnt = i;
3971                 }
3972         }
3973
3974         cnt = bucket->ub_cnt;
3975         if (bucket->ub_cnt == 0) {
3976                 bucket_free(zone, bucket, udata);
3977                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
3978                 bucket = NULL;
3979         }
3980 out:
3981         if (zone->uz_max_items > 0 && cnt < maxbucket)
3982                 zone_free_limit(zone, maxbucket - cnt);
3983
3984         return (bucket);
3985 }
3986
3987 /*
3988  * Allocates a single item from a zone.
3989  *
3990  * Arguments
3991  *      zone   The zone to alloc for.
3992  *      udata  The data to be passed to the constructor.
3993  *      domain The domain to allocate from or UMA_ANYDOMAIN.
3994  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
3995  *
3996  * Returns
3997  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
3998  *      An item if successful
3999  */
4000
4001 static void *
4002 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
4003 {
4004         void *item;
4005
4006         if (zone->uz_max_items > 0 && zone_alloc_limit(zone, 1, flags) == 0) {
4007                 counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
4008                 return (NULL);
4009         }
4010
4011         /* Avoid allocs targeting empty domains. */
4012         if (domain != UMA_ANYDOMAIN && VM_DOMAIN_EMPTY(domain))
4013                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
4014
4015         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, domain, flags) != 1)
4016                 goto fail_cnt;
4017
4018         /*
4019          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
4020          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
4021          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
4022          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
4023          */
4024         if (zone->uz_init != NULL) {
4025                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
4026                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI | SKIP_CNT);
4027                         goto fail_cnt;
4028                 }
4029         }
4030         item = item_ctor(zone, zone->uz_flags, zone->uz_size, udata, flags,
4031             item);
4032         if (item == NULL)
4033                 goto fail;
4034
4035         counter_u64_add(zone->uz_allocs, 1);
4036         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_item item %p from %s(%p)", item,
4037             zone->uz_name, zone);
4038
4039         return (item);
4040
4041 fail_cnt:
4042         counter_u64_add(zone->uz_fails, 1);
4043 fail:
4044         if (zone->uz_max_items > 0)
4045                 zone_free_limit(zone, 1);
4046         CTR2(KTR_UMA, "zone_alloc_item failed from %s(%p)",
4047             zone->uz_name, zone);
4048
4049         return (NULL);
4050 }
4051
4052 /* See uma.h */
4053 void
4054 uma_zfree_smr(uma_zone_t zone, void *item)
4055 {
4056         uma_cache_t cache;
4057         uma_cache_bucket_t bucket;
4058         int itemdomain, uz_flags;
4059
4060 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
4061         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0,
4062             ("uma_zfree_smr: called with non-SMR zone."));
4063         KASSERT(item != NULL, ("uma_zfree_smr: Called with NULL pointer."));
4064         SMR_ASSERT_NOT_ENTERED(zone->uz_smr);
4065         if (uma_zfree_debug(zone, item, NULL) == EJUSTRETURN)
4066                 return;
4067 #endif
4068         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4069         uz_flags = cache_uz_flags(cache);
4070         itemdomain = 0;
4071 #ifdef NUMA
4072         if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0)
4073                 itemdomain = item_domain(item);
4074 #endif
4075         critical_enter();
4076         do {
4077                 cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4078                 /* SMR Zones must free to the free bucket. */
4079                 bucket = &cache->uc_freebucket;
4080 #ifdef NUMA
4081                 if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 &&
4082                     PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4083                         bucket = &cache->uc_crossbucket;
4084                 }
4085 #endif
4086                 if (__predict_true(bucket->ucb_cnt < bucket->ucb_entries)) {
4087                         cache_bucket_push(cache, bucket, item);
4088                         critical_exit();
4089                         return;
4090                 }
4091         } while (cache_free(zone, cache, NULL, item, itemdomain));
4092         critical_exit();
4093
4094         /*
4095          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
4096          */
4097         zone_free_item(zone, item, NULL, SKIP_NONE);
4098 }
4099
4100 /* See uma.h */
4101 void
4102 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
4103 {
4104         uma_cache_t cache;
4105         uma_cache_bucket_t bucket;
4106         int itemdomain, uz_flags;
4107
4108         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
4109         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), RANDOM_UMA);
4110
4111         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg zone %s(%p)", zone->uz_name, zone);
4112
4113 #ifdef UMA_ZALLOC_DEBUG
4114         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
4115             ("uma_zfree_arg: called with SMR zone."));
4116         if (uma_zfree_debug(zone, item, udata) == EJUSTRETURN)
4117                 return;
4118 #endif
4119         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
4120         if (item == NULL)
4121                 return;
4122
4123         /*
4124          * We are accessing the per-cpu cache without a critical section to
4125          * fetch size and flags.  This is acceptable, if we are preempted we
4126          * will simply read another cpu's line.
4127          */
4128         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4129         uz_flags = cache_uz_flags(cache);
4130         if (UMA_ALWAYS_CTORDTOR ||
4131             __predict_false((uz_flags & UMA_ZFLAG_CTORDTOR) != 0))
4132                 item_dtor(zone, item, cache_uz_size(cache), udata, SKIP_NONE);
4133
4134         /*
4135          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
4136          * a little longer for the limits to be reset.
4137          */
4138         if (__predict_false(uz_flags & UMA_ZFLAG_LIMIT)) {
4139                 if (zone->uz_sleepers > 0)
4140                         goto zfree_item;
4141         }
4142
4143         /*
4144          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
4145          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
4146          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
4147          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
4148          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
4149          * preemption and migration.  We release the critical section in
4150          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
4151          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
4152          * detect and handle migration if it has occurred.
4153          */
4154         itemdomain = 0;
4155 #ifdef NUMA
4156         if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0)
4157                 itemdomain = item_domain(item);
4158 #endif
4159         critical_enter();
4160         do {
4161                 cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4162                 /*
4163                  * Try to free into the allocbucket first to give LIFO
4164                  * ordering for cache-hot datastructures.  Spill over
4165                  * into the freebucket if necessary.  Alloc will swap
4166                  * them if one runs dry.
4167                  */
4168                 bucket = &cache->uc_allocbucket;
4169 #ifdef NUMA
4170                 if ((uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 &&
4171                     PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4172                         bucket = &cache->uc_crossbucket;
4173                 } else
4174 #endif
4175                 if (bucket->ucb_cnt == bucket->ucb_entries &&
4176                    cache->uc_freebucket.ucb_cnt <
4177                    cache->uc_freebucket.ucb_entries)
4178                         cache_bucket_swap(&cache->uc_freebucket,
4179                             &cache->uc_allocbucket);
4180                 if (__predict_true(bucket->ucb_cnt < bucket->ucb_entries)) {
4181                         cache_bucket_push(cache, bucket, item);
4182                         critical_exit();
4183                         return;
4184                 }
4185         } while (cache_free(zone, cache, udata, item, itemdomain));
4186         critical_exit();
4187
4188         /*
4189          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
4190          */
4191 zfree_item:
4192         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
4193 }
4194
4195 #ifdef NUMA
4196 /*
4197  * sort crossdomain free buckets to domain correct buckets and cache
4198  * them.
4199  */
4200 static void
4201 zone_free_cross(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
4202 {
4203         struct uma_bucketlist fullbuckets;
4204         uma_zone_domain_t zdom;
4205         uma_bucket_t b;
4206         smr_seq_t seq;
4207         void *item;
4208         int domain;
4209
4210         CTR3(KTR_UMA,
4211             "uma_zfree: zone %s(%p) draining cross bucket %p",
4212             zone->uz_name, zone, bucket);
4213
4214         /*
4215          * It is possible for buckets to arrive here out of order so we fetch
4216          * the current smr seq rather than accepting the bucket's.
4217          */
4218         seq = SMR_SEQ_INVALID;
4219         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0)
4220                 seq = smr_advance(zone->uz_smr);
4221
4222         /*
4223          * To avoid having ndomain * ndomain buckets for sorting we have a
4224          * lock on the current crossfree bucket.  A full matrix with
4225          * per-domain locking could be used if necessary.
4226          */
4227         STAILQ_INIT(&fullbuckets);
4228         ZONE_CROSS_LOCK(zone);
4229         while (bucket->ub_cnt > 0) {
4230                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt - 1];
4231                 domain = item_domain(item);
4232                 zdom = ZDOM_GET(zone, domain);
4233                 if (zdom->uzd_cross == NULL) {
4234                         zdom->uzd_cross = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
4235                         if (zdom->uzd_cross == NULL)
4236                                 break;
4237                 }
4238                 b = zdom->uzd_cross;
4239                 b->ub_bucket[b->ub_cnt++] = item;
4240                 b->ub_seq = seq;
4241                 if (b->ub_cnt == b->ub_entries) {
4242                         STAILQ_INSERT_HEAD(&fullbuckets, b, ub_link);
4243                         zdom->uzd_cross = NULL;
4244                 }
4245                 bucket->ub_cnt--;
4246         }
4247         ZONE_CROSS_UNLOCK(zone);
4248         if (bucket->ub_cnt == 0)
4249                 bucket->ub_seq = SMR_SEQ_INVALID;
4250         bucket_free(zone, bucket, udata);
4251
4252         while ((b = STAILQ_FIRST(&fullbuckets)) != NULL) {
4253                 STAILQ_REMOVE_HEAD(&fullbuckets, ub_link);
4254                 domain = item_domain(b->ub_bucket[0]);
4255                 zone_put_bucket(zone, domain, b, udata, true);
4256         }
4257 }
4258 #endif
4259
4260 static void
4261 zone_free_bucket(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata,
4262     int itemdomain, bool ws)
4263 {
4264
4265 #ifdef NUMA
4266         /*
4267          * Buckets coming from the wrong domain will be entirely for the
4268          * only other domain on two domain systems.  In this case we can
4269          * simply cache them.  Otherwise we need to sort them back to
4270          * correct domains.
4271          */
4272         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0 &&
4273             vm_ndomains > 2 && PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4274                 zone_free_cross(zone, bucket, udata);
4275                 return;
4276         }
4277 #endif
4278
4279         /*
4280          * Attempt to save the bucket in the zone's domain bucket cache.
4281          */
4282         CTR3(KTR_UMA,
4283             "uma_zfree: zone %s(%p) putting bucket %p on free list",
4284             zone->uz_name, zone, bucket);
4285         /* ub_cnt is pointing to the last free item */
4286         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_ROUNDROBIN) != 0)
4287                 itemdomain = zone_domain_lowest(zone, itemdomain);
4288         zone_put_bucket(zone, itemdomain, bucket, udata, ws);
4289 }
4290
4291 /*
4292  * Populate a free or cross bucket for the current cpu cache.  Free any
4293  * existing full bucket either to the zone cache or back to the slab layer.
4294  *
4295  * Enters and returns in a critical section.  false return indicates that
4296  * we can not satisfy this free in the cache layer.  true indicates that
4297  * the caller should retry.
4298  */
4299 static __noinline bool
4300 cache_free(uma_zone_t zone, uma_cache_t cache, void *udata, void *item,
4301     int itemdomain)
4302 {
4303         uma_cache_bucket_t cbucket;
4304         uma_bucket_t newbucket, bucket;
4305
4306         CRITICAL_ASSERT(curthread);
4307
4308         if (zone->uz_bucket_size == 0)
4309                 return false;
4310
4311         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4312         newbucket = NULL;
4313
4314         /*
4315          * FIRSTTOUCH domains need to free to the correct zdom.  When
4316          * enabled this is the zdom of the item.   The bucket is the
4317          * cross bucket if the current domain and itemdomain do not match.
4318          */
4319         cbucket = &cache->uc_freebucket;
4320 #ifdef NUMA
4321         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0) {
4322                 if (PCPU_GET(domain) != itemdomain) {
4323                         cbucket = &cache->uc_crossbucket;
4324                         if (cbucket->ucb_cnt != 0)
4325                                 counter_u64_add(zone->uz_xdomain,
4326                                     cbucket->ucb_cnt);
4327                 }
4328         }
4329 #endif
4330         bucket = cache_bucket_unload(cbucket);
4331         KASSERT(bucket == NULL || bucket->ub_cnt == bucket->ub_entries,
4332             ("cache_free: Entered with non-full free bucket."));
4333
4334         /* We are no longer associated with this CPU. */
4335         critical_exit();
4336
4337         /*
4338          * Don't let SMR zones operate without a free bucket.  Force
4339          * a synchronize and re-use this one.  We will only degrade
4340          * to a synchronize every bucket_size items rather than every
4341          * item if we fail to allocate a bucket.
4342          */
4343         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0) {
4344                 if (bucket != NULL)
4345                         bucket->ub_seq = smr_advance(zone->uz_smr);
4346                 newbucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
4347                 if (newbucket == NULL && bucket != NULL) {
4348                         bucket_drain(zone, bucket);
4349                         newbucket = bucket;
4350                         bucket = NULL;
4351                 }
4352         } else if (!bucketdisable)
4353                 newbucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
4354
4355         if (bucket != NULL)
4356                 zone_free_bucket(zone, bucket, udata, itemdomain, true);
4357
4358         critical_enter();
4359         if ((bucket = newbucket) == NULL)
4360                 return (false);
4361         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
4362 #ifdef NUMA
4363         /*
4364          * Check to see if we should be populating the cross bucket.  If it
4365          * is already populated we will fall through and attempt to populate
4366          * the free bucket.
4367          */
4368         if ((cache_uz_flags(cache) & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0) {
4369                 if (PCPU_GET(domain) != itemdomain &&
4370                     cache->uc_crossbucket.ucb_bucket == NULL) {
4371                         cache_bucket_load_cross(cache, bucket);
4372                         return (true);
4373                 }
4374         }
4375 #endif
4376         /*
4377          * We may have lost the race to fill the bucket or switched CPUs.
4378          */
4379         if (cache->uc_freebucket.ucb_bucket != NULL) {
4380                 critical_exit();
4381                 bucket_free(zone, bucket, udata);
4382                 critical_enter();
4383         } else
4384                 cache_bucket_load_free(cache, bucket);
4385
4386         return (true);
4387 }
4388
4389 static void
4390 slab_free_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
4391 {
4392         uma_keg_t keg;
4393         uma_domain_t dom;
4394         int freei;
4395
4396         keg = zone->uz_keg;
4397         KEG_LOCK_ASSERT(keg, slab->us_domain);
4398
4399         /* Do we need to remove from any lists? */
4400         dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
4401         if (slab->us_freecount + 1 == keg->uk_ipers) {
4402                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
4403                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_free_slab, slab, us_link);
4404                 dom->ud_free_slabs++;
4405         } else if (slab->us_freecount == 0) {
4406                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
4407                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
4408         }
4409
4410         /* Slab management. */
4411         freei = slab_item_index(slab, keg, item);
4412         BIT_SET(keg->uk_ipers, freei, &slab->us_free);
4413         slab->us_freecount++;
4414
4415         /* Keg statistics. */
4416         dom->ud_free_items++;
4417 }
4418
4419 static void
4420 zone_release(void *arg, void **bucket, int cnt)
4421 {
4422         struct mtx *lock;
4423         uma_zone_t zone;
4424         uma_slab_t slab;
4425         uma_keg_t keg;
4426         uint8_t *mem;
4427         void *item;
4428         int i;
4429
4430         zone = arg;
4431         keg = zone->uz_keg;
4432         lock = NULL;
4433         if (__predict_false((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0))
4434                 lock = KEG_LOCK(keg, 0);
4435         for (i = 0; i < cnt; i++) {
4436                 item = bucket[i];
4437                 if (__predict_true((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_VTOSLAB) != 0)) {
4438                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
4439                 } else {
4440                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
4441                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_HASH) != 0)
4442                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
4443                         else
4444                                 slab = (uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff);
4445                 }
4446                 if (lock != KEG_LOCKPTR(keg, slab->us_domain)) {
4447                         if (lock != NULL)
4448                                 mtx_unlock(lock);
4449                         lock = KEG_LOCK(keg, slab->us_domain);
4450                 }
4451                 slab_free_item(zone, slab, item);
4452         }
4453         if (lock != NULL)
4454                 mtx_unlock(lock);
4455 }
4456
4457 /*
4458  * Frees a single item to any zone.
4459  *
4460  * Arguments:
4461  *      zone   The zone to free to
4462  *      item   The item we're freeing
4463  *      udata  User supplied data for the dtor
4464  *      skip   Skip dtors and finis
4465  */
4466 static __noinline void
4467 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
4468 {
4469
4470         /*
4471          * If a free is sent directly to an SMR zone we have to
4472          * synchronize immediately because the item can instantly
4473          * be reallocated. This should only happen in degenerate
4474          * cases when no memory is available for per-cpu caches.
4475          */
4476         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) != 0 && skip == SKIP_NONE)
4477                 smr_synchronize(zone->uz_smr);
4478
4479         item_dtor(zone, item, zone->uz_size, udata, skip);
4480
4481         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
4482                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
4483
4484         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
4485
4486         if (skip & SKIP_CNT)
4487                 return;
4488
4489         counter_u64_add(zone->uz_frees, 1);
4490
4491         if (zone->uz_max_items > 0)
4492                 zone_free_limit(zone, 1);
4493 }
4494
4495 /* See uma.h */
4496 int
4497 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
4498 {
4499         struct uma_bucket_zone *ubz;
4500         int count;
4501
4502         /*
4503          * XXX This can misbehave if the zone has any allocations with
4504          * no limit and a limit is imposed.  There is currently no
4505          * way to clear a limit.
4506          */
4507         ZONE_LOCK(zone);
4508         ubz = bucket_zone_max(zone, nitems);
4509         count = ubz != NULL ? ubz->ubz_entries : 0;
4510         zone->uz_bucket_size_max = zone->uz_bucket_size = count;
4511         if (zone->uz_bucket_size_min > zone->uz_bucket_size_max)
4512                 zone->uz_bucket_size_min = zone->uz_bucket_size_max;
4513         zone->uz_max_items = nitems;
4514         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_LIMIT;
4515         zone_update_caches(zone);
4516         /* We may need to wake waiters. */
4517         wakeup(&zone->uz_max_items);
4518         ZONE_UNLOCK(zone);
4519
4520         return (nitems);
4521 }
4522
4523 /* See uma.h */
4524 void
4525 uma_zone_set_maxcache(uma_zone_t zone, int nitems)
4526 {
4527         struct uma_bucket_zone *ubz;
4528         int bpcpu;
4529
4530         ZONE_LOCK(zone);
4531         ubz = bucket_zone_max(zone, nitems);
4532         if (ubz != NULL) {
4533                 bpcpu = 2;
4534                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_FIRSTTOUCH) != 0)
4535                         /* Count the cross-domain bucket. */
4536                         bpcpu++;
4537                 nitems -= ubz->ubz_entries * bpcpu * mp_ncpus;
4538                 zone->uz_bucket_size_max = ubz->ubz_entries;
4539         } else {
4540                 zone->uz_bucket_size_max = zone->uz_bucket_size = 0;
4541         }
4542         if (zone->uz_bucket_size_min > zone->uz_bucket_size_max)
4543                 zone->uz_bucket_size_min = zone->uz_bucket_size_max;
4544         zone->uz_bucket_max = nitems / vm_ndomains;
4545         ZONE_UNLOCK(zone);
4546 }
4547
4548 /* See uma.h */
4549 int
4550 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
4551 {
4552         int nitems;
4553
4554         nitems = atomic_load_64(&zone->uz_max_items);
4555
4556         return (nitems);
4557 }
4558
4559 /* See uma.h */
4560 void
4561 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
4562 {
4563
4564         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4565         zone->uz_warning = warning;
4566 }
4567
4568 /* See uma.h */
4569 void
4570 uma_zone_set_maxaction(uma_zone_t zone, uma_maxaction_t maxaction)
4571 {
4572
4573         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4574         TASK_INIT(&zone->uz_maxaction, 0, (task_fn_t *)maxaction, zone);
4575 }
4576
4577 /* See uma.h */
4578 int
4579 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
4580 {
4581         int64_t nitems;
4582         u_int i;
4583
4584         nitems = 0;
4585         if (zone->uz_allocs != EARLY_COUNTER && zone->uz_frees != EARLY_COUNTER)
4586                 nitems = counter_u64_fetch(zone->uz_allocs) -
4587                     counter_u64_fetch(zone->uz_frees);
4588         CPU_FOREACH(i)
4589                 nitems += atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_allocs) -
4590                     atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_frees);
4591
4592         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
4593 }
4594
4595 static uint64_t
4596 uma_zone_get_allocs(uma_zone_t zone)
4597 {
4598         uint64_t nitems;
4599         u_int i;
4600
4601         nitems = 0;
4602         if (zone->uz_allocs != EARLY_COUNTER)
4603                 nitems = counter_u64_fetch(zone->uz_allocs);
4604         CPU_FOREACH(i)
4605                 nitems += atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_allocs);
4606
4607         return (nitems);
4608 }
4609
4610 static uint64_t
4611 uma_zone_get_frees(uma_zone_t zone)
4612 {
4613         uint64_t nitems;
4614         u_int i;
4615
4616         nitems = 0;
4617         if (zone->uz_frees != EARLY_COUNTER)
4618                 nitems = counter_u64_fetch(zone->uz_frees);
4619         CPU_FOREACH(i)
4620                 nitems += atomic_load_64(&zone->uz_cpu[i].uc_frees);
4621
4622         return (nitems);
4623 }
4624
4625 #ifdef INVARIANTS
4626 /* Used only for KEG_ASSERT_COLD(). */
4627 static uint64_t
4628 uma_keg_get_allocs(uma_keg_t keg)
4629 {
4630         uma_zone_t z;
4631         uint64_t nitems;
4632
4633         nitems = 0;
4634         LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link)
4635                 nitems += uma_zone_get_allocs(z);
4636
4637         return (nitems);
4638 }
4639 #endif
4640
4641 /* See uma.h */
4642 void
4643 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
4644 {
4645         uma_keg_t keg;
4646
4647         KEG_GET(zone, keg);
4648         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4649         keg->uk_init = uminit;
4650 }
4651
4652 /* See uma.h */
4653 void
4654 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
4655 {
4656         uma_keg_t keg;
4657
4658         KEG_GET(zone, keg);
4659         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4660         keg->uk_fini = fini;
4661 }
4662
4663 /* See uma.h */
4664 void
4665 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
4666 {
4667
4668         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4669         zone->uz_init = zinit;
4670 }
4671
4672 /* See uma.h */
4673 void
4674 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
4675 {
4676
4677         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4678         zone->uz_fini = zfini;
4679 }
4680
4681 /* See uma.h */
4682 void
4683 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
4684 {
4685         uma_keg_t keg;
4686
4687         KEG_GET(zone, keg);
4688         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4689         keg->uk_freef = freef;
4690 }
4691
4692 /* See uma.h */
4693 void
4694 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
4695 {
4696         uma_keg_t keg;
4697
4698         KEG_GET(zone, keg);
4699         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4700         keg->uk_allocf = allocf;
4701 }
4702
4703 /* See uma.h */
4704 void
4705 uma_zone_set_smr(uma_zone_t zone, smr_t smr)
4706 {
4707
4708         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4709
4710         KASSERT(smr != NULL, ("Got NULL smr"));
4711         KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SMR) == 0,
4712             ("zone %p (%s) already uses SMR", zone, zone->uz_name));
4713         zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SMR;
4714         zone->uz_smr = smr;
4715         zone_update_caches(zone);
4716 }
4717
4718 smr_t
4719 uma_zone_get_smr(uma_zone_t zone)
4720 {
4721
4722         return (zone->uz_smr);
4723 }
4724
4725 /* See uma.h */
4726 void
4727 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
4728 {
4729         uma_keg_t keg;
4730
4731         KEG_GET(zone, keg);
4732         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4733         keg->uk_reserve = items;
4734 }
4735
4736 /* See uma.h */
4737 int
4738 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
4739 {
4740         uma_keg_t keg;
4741         vm_offset_t kva;
4742         u_int pages;
4743
4744         KEG_GET(zone, keg);
4745         KEG_ASSERT_COLD(keg);
4746         ZONE_ASSERT_COLD(zone);
4747
4748         pages = howmany(count, keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
4749
4750 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
4751         if (keg->uk_ppera > 1) {
4752 #else
4753         if (1) {
4754 #endif
4755                 kva = kva_alloc((vm_size_t)pages * PAGE_SIZE);
4756                 if (kva == 0)
4757                         return (0);
4758         } else
4759                 kva = 0;
4760
4761         MPASS(keg->uk_kva == 0);
4762         keg->uk_kva = kva;
4763         keg->uk_offset = 0;
4764         zone->uz_max_items = pages * keg->uk_ipers;
4765 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
4766         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
4767 #else
4768         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
4769 #endif
4770         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_LIMIT | UMA_ZONE_NOFREE;
4771         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_LIMIT | UMA_ZONE_NOFREE;
4772         zone_update_caches(zone);
4773
4774         return (1);
4775 }
4776
4777 /* See uma.h */
4778 void
4779 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
4780 {
4781         struct vm_domainset_iter di;
4782         uma_domain_t dom;
4783         uma_slab_t slab;
4784         uma_keg_t keg;
4785         int aflags, domain, slabs;
4786
4787         KEG_GET(zone, keg);
4788         slabs = howmany(items, keg->uk_ipers);
4789         while (slabs-- > 0) {
4790                 aflags = M_NOWAIT;
4791                 vm_domainset_iter_policy_ref_init(&di, &keg->uk_dr, &domain,
4792                     &aflags);
4793                 for (;;) {
4794                         slab = keg_alloc_slab(keg, zone, domain, M_WAITOK,
4795                             aflags);
4796                         if (slab != NULL) {
4797                                 dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
4798                                 /*
4799                                  * keg_alloc_slab() always returns a slab on the
4800                                  * partial list.
4801                                  */
4802                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
4803                                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_free_slab, slab,
4804                                     us_link);
4805                                 dom->ud_free_slabs++;
4806                                 KEG_UNLOCK(keg, slab->us_domain);
4807                                 break;
4808                         }
4809                         if (vm_domainset_iter_policy(&di, &domain) != 0)
4810                                 vm_wait_doms(&keg->uk_dr.dr_policy->ds_mask, 0);
4811                 }
4812         }
4813 }
4814
4815 /*
4816  * Returns a snapshot of memory consumption in bytes.
4817  */
4818 size_t
4819 uma_zone_memory(uma_zone_t zone)
4820 {
4821         size_t sz;
4822         int i;
4823
4824         sz = 0;
4825         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) {
4826                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
4827                         sz += ZDOM_GET(zone, i)->uzd_nitems;
4828                 return (sz * zone->uz_size);
4829         }
4830         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
4831                 sz += zone->uz_keg->uk_domain[i].ud_pages;
4832
4833         return (sz * PAGE_SIZE);
4834 }
4835
4836 /* See uma.h */
4837 void
4838 uma_reclaim(int req)
4839 {
4840
4841         CTR0(KTR_UMA, "UMA: vm asked us to release pages!");
4842         sx_xlock(&uma_reclaim_lock);
4843         bucket_enable();
4844
4845         switch (req) {
4846         case UMA_RECLAIM_TRIM:
4847                 zone_foreach(zone_trim, NULL);
4848                 break;
4849         case UMA_RECLAIM_DRAIN:
4850         case UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU:
4851                 zone_foreach(zone_drain, NULL);
4852                 if (req == UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU) {
4853                         pcpu_cache_drain_safe(NULL);
4854                         zone_foreach(zone_drain, NULL);
4855                 }
4856                 break;
4857         default:
4858                 panic("unhandled reclamation request %d", req);
4859         }
4860
4861         /*
4862          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
4863          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
4864          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
4865          */
4866         zone_drain(slabzones[0], NULL);
4867         zone_drain(slabzones[1], NULL);
4868         bucket_zone_drain();
4869         sx_xunlock(&uma_reclaim_lock);
4870 }
4871
4872 static volatile int uma_reclaim_needed;
4873
4874 void
4875 uma_reclaim_wakeup(void)
4876 {
4877
4878         if (atomic_fetchadd_int(&uma_reclaim_needed, 1) == 0)
4879                 wakeup(uma_reclaim);
4880 }
4881
4882 void
4883 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
4884 {
4885
4886         for (;;) {
4887                 sx_xlock(&uma_reclaim_lock);
4888                 while (atomic_load_int(&uma_reclaim_needed) == 0)
4889                         sx_sleep(uma_reclaim, &uma_reclaim_lock, PVM, "umarcl",
4890                             hz);
4891                 sx_xunlock(&uma_reclaim_lock);
4892                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, VM_LOW_KMEM);
4893                 uma_reclaim(UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU);
4894                 atomic_store_int(&uma_reclaim_needed, 0);
4895                 /* Don't fire more than once per-second. */
4896                 pause("umarclslp", hz);
4897         }
4898 }
4899
4900 /* See uma.h */
4901 void
4902 uma_zone_reclaim(uma_zone_t zone, int req)
4903 {
4904
4905         switch (req) {
4906         case UMA_RECLAIM_TRIM:
4907                 zone_trim(zone, NULL);
4908                 break;
4909         case UMA_RECLAIM_DRAIN:
4910                 zone_drain(zone, NULL);
4911                 break;
4912         case UMA_RECLAIM_DRAIN_CPU:
4913                 pcpu_cache_drain_safe(zone);
4914                 zone_drain(zone, NULL);
4915                 break;
4916         default:
4917                 panic("unhandled reclamation request %d", req);
4918         }
4919 }
4920
4921 /* See uma.h */
4922 int
4923 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
4924 {
4925
4926         return (atomic_load_32(&zone->uz_sleepers) > 0);
4927 }
4928
4929 unsigned long
4930 uma_limit(void)
4931 {
4932
4933         return (uma_kmem_limit);
4934 }
4935
4936 void
4937 uma_set_limit(unsigned long limit)
4938 {
4939
4940         uma_kmem_limit = limit;
4941 }
4942
4943 unsigned long
4944 uma_size(void)
4945 {
4946
4947         return (atomic_load_long(&uma_kmem_total));
4948 }
4949
4950 long
4951 uma_avail(void)
4952 {
4953
4954         return (uma_kmem_limit - uma_size());
4955 }
4956
4957 #ifdef DDB
4958 /*
4959  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
4960  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
4961  *
4962  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
4963  * per-CPU cache statistic.
4964  *
4965  */
4966 static void
4967 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, long *cachefreep, uint64_t *allocsp,
4968     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp, uint64_t *xdomainp)
4969 {
4970         uma_cache_t cache;
4971         uint64_t allocs, frees, sleeps, xdomain;
4972         int cachefree, cpu;
4973
4974         allocs = frees = sleeps = xdomain = 0;
4975         cachefree = 0;
4976         CPU_FOREACH(cpu) {
4977                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
4978                 cachefree += cache->uc_allocbucket.ucb_cnt;
4979                 cachefree += cache->uc_freebucket.ucb_cnt;
4980                 xdomain += cache->uc_crossbucket.ucb_cnt;
4981                 cachefree += cache->uc_crossbucket.ucb_cnt;
4982                 allocs += cache->uc_allocs;
4983                 frees += cache->uc_frees;
4984         }
4985         allocs += counter_u64_fetch(z->uz_allocs);
4986         frees += counter_u64_fetch(z->uz_frees);
4987         xdomain += counter_u64_fetch(z->uz_xdomain);
4988         sleeps += z->uz_sleeps;
4989         if (cachefreep != NULL)
4990                 *cachefreep = cachefree;
4991         if (allocsp != NULL)
4992                 *allocsp = allocs;
4993         if (freesp != NULL)
4994                 *freesp = frees;
4995         if (sleepsp != NULL)
4996                 *sleepsp = sleeps;
4997         if (xdomainp != NULL)
4998                 *xdomainp = xdomain;
4999 }
5000 #endif /* DDB */
5001
5002 static int
5003 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5004 {
5005         uma_keg_t kz;
5006         uma_zone_t z;
5007         int count;
5008
5009         count = 0;
5010         rw_rlock(&uma_rwlock);
5011         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5012                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
5013                         count++;
5014         }
5015         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link)
5016                 count++;
5017
5018         rw_runlock(&uma_rwlock);
5019         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
5020 }
5021
5022 static void
5023 uma_vm_zone_stats(struct uma_type_header *uth, uma_zone_t z, struct sbuf *sbuf,
5024     struct uma_percpu_stat *ups, bool internal)
5025 {
5026         uma_zone_domain_t zdom;
5027         uma_cache_t cache;
5028         int i;
5029
5030         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
5031                 zdom = ZDOM_GET(z, i);
5032                 uth->uth_zone_free += zdom->uzd_nitems;
5033         }
5034         uth->uth_allocs = counter_u64_fetch(z->uz_allocs);
5035         uth->uth_frees = counter_u64_fetch(z->uz_frees);
5036         uth->uth_fails = counter_u64_fetch(z->uz_fails);
5037         uth->uth_xdomain = counter_u64_fetch(z->uz_xdomain);
5038         uth->uth_sleeps = z->uz_sleeps;
5039
5040         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++) {
5041                 bzero(&ups[i], sizeof(*ups));
5042                 if (internal || CPU_ABSENT(i))
5043                         continue;
5044                 cache = &z->uz_cpu[i];
5045                 ups[i].ups_cache_free += cache->uc_allocbucket.ucb_cnt;
5046                 ups[i].ups_cache_free += cache->uc_freebucket.ucb_cnt;
5047                 ups[i].ups_cache_free += cache->uc_crossbucket.ucb_cnt;
5048                 ups[i].ups_allocs = cache->uc_allocs;
5049                 ups[i].ups_frees = cache->uc_frees;
5050         }
5051 }
5052
5053 static int
5054 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5055 {
5056         struct uma_stream_header ush;
5057         struct uma_type_header uth;
5058         struct uma_percpu_stat *ups;
5059         struct sbuf sbuf;
5060         uma_keg_t kz;
5061         uma_zone_t z;
5062         uint64_t items;
5063         uint32_t kfree, pages;
5064         int count, error, i;
5065
5066         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
5067         if (error != 0)
5068                 return (error);
5069         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
5070         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
5071         ups = malloc((mp_maxid + 1) * sizeof(*ups), M_TEMP, M_WAITOK);
5072
5073         count = 0;
5074         rw_rlock(&uma_rwlock);
5075         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5076                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
5077                         count++;
5078         }
5079
5080         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link)
5081                 count++;
5082
5083         /*
5084          * Insert stream header.
5085          */
5086         bzero(&ush, sizeof(ush));
5087         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
5088         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
5089         ush.ush_count = count;
5090         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
5091
5092         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5093                 kfree = pages = 0;
5094                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
5095                         kfree += kz->uk_domain[i].ud_free_items;
5096                         pages += kz->uk_domain[i].ud_pages;
5097                 }
5098                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
5099                         bzero(&uth, sizeof(uth));
5100                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
5101                         uth.uth_align = kz->uk_align;
5102                         uth.uth_size = kz->uk_size;
5103                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
5104                         if (z->uz_max_items > 0) {
5105                                 items = UZ_ITEMS_COUNT(z->uz_items);
5106                                 uth.uth_pages = (items / kz->uk_ipers) *
5107                                         kz->uk_ppera;
5108                         } else
5109                                 uth.uth_pages = pages;
5110                         uth.uth_maxpages = (z->uz_max_items / kz->uk_ipers) *
5111                             kz->uk_ppera;
5112                         uth.uth_limit = z->uz_max_items;
5113                         uth.uth_keg_free = kfree;
5114
5115                         /*
5116                          * A zone is secondary is it is not the first entry
5117                          * on the keg's zone list.
5118                          */
5119                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
5120                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
5121                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
5122                         uma_vm_zone_stats(&uth, z, &sbuf, ups,
5123                             kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL);
5124                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
5125                         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++)
5126                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups[i], sizeof(ups[i]));
5127                 }
5128         }
5129         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
5130                 bzero(&uth, sizeof(uth));
5131                 strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
5132                 uth.uth_size = z->uz_size;
5133                 uma_vm_zone_stats(&uth, z, &sbuf, ups, false);
5134                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
5135                 for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++)
5136                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups[i], sizeof(ups[i]));
5137         }
5138
5139         rw_runlock(&uma_rwlock);
5140         error = sbuf_finish(&sbuf);
5141         sbuf_delete(&sbuf);
5142         free(ups, M_TEMP);
5143         return (error);
5144 }
5145
5146 int
5147 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5148 {
5149         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
5150         int error, max;
5151
5152         max = uma_zone_get_max(zone);
5153         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
5154         if (error || !req->newptr)
5155                 return (error);
5156
5157         uma_zone_set_max(zone, max);
5158
5159         return (0);
5160 }
5161
5162 int
5163 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5164 {
5165         uma_zone_t zone;
5166         int cur;
5167
5168         /*
5169          * Some callers want to add sysctls for global zones that
5170          * may not yet exist so they pass a pointer to a pointer.
5171          */
5172         if (arg2 == 0)
5173                 zone = *(uma_zone_t *)arg1;
5174         else
5175                 zone = arg1;
5176         cur = uma_zone_get_cur(zone);
5177         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
5178 }
5179
5180 static int
5181 sysctl_handle_uma_zone_allocs(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5182 {
5183         uma_zone_t zone = arg1;
5184         uint64_t cur;
5185
5186         cur = uma_zone_get_allocs(zone);
5187         return (sysctl_handle_64(oidp, &cur, 0, req));
5188 }
5189
5190 static int
5191 sysctl_handle_uma_zone_frees(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5192 {
5193         uma_zone_t zone = arg1;
5194         uint64_t cur;
5195
5196         cur = uma_zone_get_frees(zone);
5197         return (sysctl_handle_64(oidp, &cur, 0, req));
5198 }
5199
5200 static int
5201 sysctl_handle_uma_zone_flags(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5202 {
5203         struct sbuf sbuf;
5204         uma_zone_t zone = arg1;
5205         int error;
5206
5207         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 0, req);
5208         if (zone->uz_flags != 0)
5209                 sbuf_printf(&sbuf, "0x%b", zone->uz_flags, PRINT_UMA_ZFLAGS);
5210         else
5211                 sbuf_printf(&sbuf, "0");
5212         error = sbuf_finish(&sbuf);
5213         sbuf_delete(&sbuf);
5214
5215         return (error);
5216 }
5217
5218 static int
5219 sysctl_handle_uma_slab_efficiency(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5220 {
5221         uma_keg_t keg = arg1;
5222         int avail, effpct, total;
5223
5224         total = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
5225         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_OFFPAGE) != 0)
5226                 total += slabzone(keg->uk_ipers)->uz_keg->uk_rsize;
5227         /*
5228          * We consider the client's requested size and alignment here, not the
5229          * real size determination uk_rsize, because we also adjust the real
5230          * size for internal implementation reasons (max bitset size).
5231          */
5232         avail = keg->uk_ipers * roundup2(keg->uk_size, keg->uk_align + 1);
5233         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) != 0)
5234                 avail *= mp_maxid + 1;
5235         effpct = 100 * avail / total;
5236         return (sysctl_handle_int(oidp, &effpct, 0, req));
5237 }
5238
5239 static int
5240 sysctl_handle_uma_zone_items(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
5241 {
5242         uma_zone_t zone = arg1;
5243         uint64_t cur;
5244
5245         cur = UZ_ITEMS_COUNT(atomic_load_64(&zone->uz_items));
5246         return (sysctl_handle_64(oidp, &cur, 0, req));
5247 }
5248
5249 #ifdef INVARIANTS
5250 static uma_slab_t
5251 uma_dbg_getslab(uma_zone_t zone, void *item)
5252 {
5253         uma_slab_t slab;
5254         uma_keg_t keg;
5255         uint8_t *mem;
5256
5257         /*
5258          * It is safe to return the slab here even though the
5259          * zone is unlocked because the item's allocation state
5260          * essentially holds a reference.
5261          */
5262         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
5263         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0)
5264                 return (NULL);
5265         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_VTOSLAB)
5266                 return (vtoslab((vm_offset_t)mem));
5267         keg = zone->uz_keg;
5268         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_HASH) == 0)
5269                 return ((uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff));
5270         KEG_LOCK(keg, 0);
5271         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
5272         KEG_UNLOCK(keg, 0);
5273
5274         return (slab);
5275 }
5276
5277 static bool
5278 uma_dbg_zskip(uma_zone_t zone, void *mem)
5279 {
5280
5281         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHE) != 0)
5282                 return (true);
5283
5284         return (uma_dbg_kskip(zone->uz_keg, mem));
5285 }
5286
5287 static bool
5288 uma_dbg_kskip(uma_keg_t keg, void *mem)
5289 {
5290         uintptr_t idx;
5291
5292         if (dbg_divisor == 0)
5293                 return (true);
5294
5295         if (dbg_divisor == 1)
5296                 return (false);
5297
5298         idx = (uintptr_t)mem >> PAGE_SHIFT;
5299         if (keg->uk_ipers > 1) {
5300                 idx *= keg->uk_ipers;
5301                 idx += ((uintptr_t)mem & PAGE_MASK) / keg->uk_rsize;
5302         }
5303
5304         if ((idx / dbg_divisor) * dbg_divisor != idx) {
5305                 counter_u64_add(uma_skip_cnt, 1);
5306                 return (true);
5307         }
5308         counter_u64_add(uma_dbg_cnt, 1);
5309
5310         return (false);
5311 }
5312
5313 /*
5314  * Set up the slab's freei data such that uma_dbg_free can function.
5315  *
5316  */
5317 static void
5318 uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
5319 {
5320         uma_keg_t keg;
5321         int freei;
5322
5323         if (slab == NULL) {
5324                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
5325                 if (slab == NULL)
5326                         panic("uma: item %p did not belong to zone %s",
5327                             item, zone->uz_name);
5328         }
5329         keg = zone->uz_keg;
5330         freei = slab_item_index(slab, keg, item);
5331
5332         if (BIT_ISSET(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg)))
5333                 panic("Duplicate alloc of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5334                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5335         BIT_SET_ATOMIC(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg));
5336 }
5337
5338 /*
5339  * Verifies freed addresses.  Checks for alignment, valid slab membership
5340  * and duplicate frees.
5341  *
5342  */
5343 static void
5344 uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
5345 {
5346         uma_keg_t keg;
5347         int freei;
5348
5349         if (slab == NULL) {
5350                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
5351                 if (slab == NULL)
5352                         panic("uma: Freed item %p did not belong to zone %s",
5353                             item, zone->uz_name);
5354         }
5355         keg = zone->uz_keg;
5356         freei = slab_item_index(slab, keg, item);
5357
5358         if (freei >= keg->uk_ipers)
5359                 panic("Invalid free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5360                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5361
5362         if (slab_item(slab, keg, freei) != item)
5363                 panic("Unaligned free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5364                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5365
5366         if (!BIT_ISSET(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg)))
5367                 panic("Duplicate free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)",
5368                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
5369
5370         BIT_CLR_ATOMIC(keg->uk_ipers, freei, slab_dbg_bits(slab, keg));
5371 }
5372 #endif /* INVARIANTS */
5373
5374 #ifdef DDB
5375 static int64_t
5376 get_uma_stats(uma_keg_t kz, uma_zone_t z, uint64_t *allocs, uint64_t *used,
5377     uint64_t *sleeps, long *cachefree, uint64_t *xdomain)
5378 {
5379         uint64_t frees;
5380         int i;
5381
5382         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
5383                 *allocs = counter_u64_fetch(z->uz_allocs);
5384                 frees = counter_u64_fetch(z->uz_frees);
5385                 *sleeps = z->uz_sleeps;
5386                 *cachefree = 0;
5387                 *xdomain = 0;
5388         } else
5389                 uma_zone_sumstat(z, cachefree, allocs, &frees, sleeps,
5390                     xdomain);
5391         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
5392                 *cachefree += ZDOM_GET(z, i)->uzd_nitems;
5393                 if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
5394                     (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
5395                         *cachefree += kz->uk_domain[i].ud_free_items;
5396         }
5397         *used = *allocs - frees;
5398         return (((int64_t)*used + *cachefree) * kz->uk_size);
5399 }
5400
5401 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
5402 {
5403         const char *fmt_hdr, *fmt_entry;
5404         uma_keg_t kz;
5405         uma_zone_t z;
5406         uint64_t allocs, used, sleeps, xdomain;
5407         long cachefree;
5408         /* variables for sorting */
5409         uma_keg_t cur_keg;
5410         uma_zone_t cur_zone, last_zone;
5411         int64_t cur_size, last_size, size;
5412         int ties;
5413
5414         /* /i option produces machine-parseable CSV output */
5415         if (modif[0] == 'i') {
5416                 fmt_hdr = "%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s,%s\n";
5417                 fmt_entry = "\"%s\",%ju,%jd,%ld,%ju,%ju,%u,%jd,%ju\n";
5418         } else {
5419                 fmt_hdr = "%18s %6s %7s %7s %11s %7s %7s %10s %8s\n";
5420                 fmt_entry = "%18s %6ju %7jd %7ld %11ju %7ju %7u %10jd %8ju\n";
5421         }
5422
5423         db_printf(fmt_hdr, "Zone", "Size", "Used", "Free", "Requests",
5424             "Sleeps", "Bucket", "Total Mem", "XFree");
5425
5426         /* Sort the zones with largest size first. */
5427         last_zone = NULL;
5428         last_size = INT64_MAX;
5429         for (;;) {
5430                 cur_zone = NULL;
5431                 cur_size = -1;
5432                 ties = 0;
5433                 LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
5434                         LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
5435                                 /*
5436                                  * In the case of size ties, print out zones
5437                                  * in the order they are encountered.  That is,
5438                                  * when we encounter the most recently output
5439                                  * zone, we have already printed all preceding
5440                                  * ties, and we must print all following ties.
5441                                  */
5442                                 if (z == last_zone) {
5443                                         ties = 1;
5444                                         continue;
5445                                 }
5446                                 size = get_uma_stats(kz, z, &allocs, &used,
5447                                     &sleeps, &cachefree, &xdomain);
5448                                 if (size > cur_size && size < last_size + ties)
5449                                 {
5450                                         cur_size = size;
5451                                         cur_zone = z;
5452                                         cur_keg = kz;
5453                                 }
5454                         }
5455                 }
5456                 if (cur_zone == NULL)
5457                         break;
5458
5459                 size = get_uma_stats(cur_keg, cur_zone, &allocs, &used,
5460                     &sleeps, &cachefree, &xdomain);
5461                 db_printf(fmt_entry, cur_zone->uz_name,
5462                     (uintmax_t)cur_keg->uk_size, (intmax_t)used, cachefree,
5463                     (uintmax_t)allocs, (uintmax_t)sleeps,
5464                     (unsigned)cur_zone->uz_bucket_size, (intmax_t)size,
5465                     xdomain);
5466
5467                 if (db_pager_quit)
5468                         return;
5469                 last_zone = cur_zone;
5470                 last_size = cur_size;
5471         }
5472 }
5473
5474 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
5475 {
5476         uma_zone_t z;
5477         uint64_t allocs, frees;
5478         long cachefree;
5479         int i;
5480
5481         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
5482             "Requests", "Bucket");
5483         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
5484                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL, NULL);
5485                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
5486                         cachefree += ZDOM_GET(z, i)->uzd_nitems;
5487                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8ld %12ju %8u\n",
5488                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
5489                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
5490                     (uintmax_t)allocs, z->uz_bucket_size);
5491                 if (db_pager_quit)
5492                         return;
5493         }
5494 }
5495 #endif  /* DDB */