]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/uma_core.c
MFV r337586: lua: Update to 5.3.5
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
5  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
6  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
7  * All rights reserved.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
14  *    disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
20  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
21  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
22  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
23  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
24  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
25  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
26  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
27  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
28  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
29  */
30
31 /*
32  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
33  *
34  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
35  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
36  * efficient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
37  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
38  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
39  * pools of reserved memory unused.
40  *
41  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
42  * are well known.
43  *
44  */
45
46 /*
47  * TODO:
48  *      - Improve memory usage for large allocations
49  *      - Investigate cache size adjustments
50  */
51
52 #include <sys/cdefs.h>
53 __FBSDID("$FreeBSD$");
54
55 #include "opt_ddb.h"
56 #include "opt_param.h"
57 #include "opt_vm.h"
58
59 #include <sys/param.h>
60 #include <sys/systm.h>
61 #include <sys/bitset.h>
62 #include <sys/eventhandler.h>
63 #include <sys/kernel.h>
64 #include <sys/types.h>
65 #include <sys/limits.h>
66 #include <sys/queue.h>
67 #include <sys/malloc.h>
68 #include <sys/ktr.h>
69 #include <sys/lock.h>
70 #include <sys/sysctl.h>
71 #include <sys/mutex.h>
72 #include <sys/proc.h>
73 #include <sys/random.h>
74 #include <sys/rwlock.h>
75 #include <sys/sbuf.h>
76 #include <sys/sched.h>
77 #include <sys/smp.h>
78 #include <sys/taskqueue.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_pageout.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <vm/vm_phys.h>
87 #include <vm/vm_map.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_extern.h>
90 #include <vm/uma.h>
91 #include <vm/uma_int.h>
92 #include <vm/uma_dbg.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
97 #include <vm/memguard.h>
98 #endif
99
100 /*
101  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.
102  */
103 static uma_zone_t kegs;
104 static uma_zone_t zones;
105
106 /* This is the zone from which all offpage uma_slab_ts are allocated. */
107 static uma_zone_t slabzone;
108
109 /*
110  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
111  * prior to malloc coming up.
112  */
113 static uma_zone_t hashzone;
114
115 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
116 int uma_align_cache = 64 - 1;
117
118 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
119
120 /*
121  * Are we allowed to allocate buckets?
122  */
123 static int bucketdisable = 1;
124
125 /* Linked list of all kegs in the system */
126 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
127
128 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
129 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
130     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
131
132 /* This RW lock protects the keg list */
133 static struct rwlock_padalign __exclusive_cache_line uma_rwlock;
134
135 /*
136  * Pointer and counter to pool of pages, that is preallocated at
137  * startup to bootstrap UMA.
138  */
139 static char *bootmem;
140 static int boot_pages;
141
142 static struct sx uma_drain_lock;
143
144 /* kmem soft limit. */
145 static unsigned long uma_kmem_limit = LONG_MAX;
146 static volatile unsigned long uma_kmem_total;
147
148 /* Is the VM done starting up? */
149 static enum { BOOT_COLD = 0, BOOT_STRAPPED, BOOT_PAGEALLOC, BOOT_BUCKETS,
150     BOOT_RUNNING } booted = BOOT_COLD;
151
152 /*
153  * This is the handle used to schedule events that need to happen
154  * outside of the allocation fast path.
155  */
156 static struct callout uma_callout;
157 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
158
159 /*
160  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
161  * a special allocation function just for zones.
162  */
163 struct uma_zctor_args {
164         const char *name;
165         size_t size;
166         uma_ctor ctor;
167         uma_dtor dtor;
168         uma_init uminit;
169         uma_fini fini;
170         uma_import import;
171         uma_release release;
172         void *arg;
173         uma_keg_t keg;
174         int align;
175         uint32_t flags;
176 };
177
178 struct uma_kctor_args {
179         uma_zone_t zone;
180         size_t size;
181         uma_init uminit;
182         uma_fini fini;
183         int align;
184         uint32_t flags;
185 };
186
187 struct uma_bucket_zone {
188         uma_zone_t      ubz_zone;
189         char            *ubz_name;
190         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
191         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
192 };
193
194 /*
195  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
196  * of two sizes for more efficient space utilization.
197  */
198 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
199     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
200
201 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
202
203 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
204         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
205         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
206         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
207         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
208         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
209         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
210         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
211         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
212         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
213         { NULL, NULL, 0}
214 };
215
216 /*
217  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
218  */
219 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
220
221 #define UMA_ANYDOMAIN   -1      /* Special value for domain search. */
222
223 /* Prototypes.. */
224
225 int     uma_startup_count(int);
226 void    uma_startup(void *, int);
227 void    uma_startup1(void);
228 void    uma_startup2(void);
229
230 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
231 static void *page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
232 static void *pcpu_page_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
233 static void *startup_alloc(uma_zone_t, vm_size_t, int, uint8_t *, int);
234 static void page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
235 static void pcpu_page_free(void *, vm_size_t, uint8_t);
236 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int, int);
237 static void cache_drain(uma_zone_t);
238 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
239 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
240 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
241 static void keg_dtor(void *, int, void *);
242 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
243 static void zone_dtor(void *, int, void *);
244 static int zero_init(void *, int, int);
245 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
246 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
247 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
248 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
249 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
250 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
251 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
252 static void uma_timeout(void *);
253 static void uma_startup3(void);
254 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int, int);
255 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
256 static void bucket_enable(void);
257 static void bucket_init(void);
258 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
259 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
260 static void bucket_zone_drain(void);
261 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t, void *, int, int);
262 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t, uma_keg_t, int, int);
263 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t, uma_keg_t, int, int);
264 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
265 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
266 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
267     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
268 static int zone_import(uma_zone_t, void **, int, int, int);
269 static void zone_release(uma_zone_t, void **, int);
270 static void uma_zero_item(void *, uma_zone_t);
271
272 void uma_print_zone(uma_zone_t);
273 void uma_print_stats(void);
274 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
275 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
276
277 #ifdef INVARIANTS
278 static bool uma_dbg_kskip(uma_keg_t keg, void *mem);
279 static bool uma_dbg_zskip(uma_zone_t zone, void *mem);
280 static void uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
281 static void uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item);
282
283 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, debug, CTLFLAG_RD, 0,
284     "Memory allocation debugging");
285
286 static u_int dbg_divisor = 1;
287 SYSCTL_UINT(_vm_debug, OID_AUTO, divisor,
288     CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH, &dbg_divisor, 0,
289     "Debug & thrash every this item in memory allocator");
290
291 static counter_u64_t uma_dbg_cnt = EARLY_COUNTER;
292 static counter_u64_t uma_skip_cnt = EARLY_COUNTER;
293 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_debug, OID_AUTO, trashed, CTLFLAG_RD,
294     &uma_dbg_cnt, "memory items debugged");
295 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_debug, OID_AUTO, skipped, CTLFLAG_RD,
296     &uma_skip_cnt, "memory items skipped, not debugged");
297 #endif
298
299 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
300
301 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
302     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
303
304 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
305     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
306
307 static int zone_warnings = 1;
308 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RWTUN, &zone_warnings, 0,
309     "Warn when UMA zones becomes full");
310
311 /* Adjust bytes under management by UMA. */
312 static inline void
313 uma_total_dec(unsigned long size)
314 {
315
316         atomic_subtract_long(&uma_kmem_total, size);
317 }
318
319 static inline void
320 uma_total_inc(unsigned long size)
321 {
322
323         if (atomic_fetchadd_long(&uma_kmem_total, size) > uma_kmem_limit)
324                 uma_reclaim_wakeup();
325 }
326
327 /*
328  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
329  */
330 static void
331 bucket_enable(void)
332 {
333         bucketdisable = vm_page_count_min();
334 }
335
336 /*
337  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
338  *
339  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
340  * of the header and an array of pointers.
341  */
342 static void
343 bucket_init(void)
344 {
345         struct uma_bucket_zone *ubz;
346         int size;
347
348         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
349                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
350                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
351                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
352                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
353                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET | UMA_ZONE_NUMA);
354         }
355 }
356
357 /*
358  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
359  * to allocate the bucket.
360  */
361 static struct uma_bucket_zone *
362 bucket_zone_lookup(int entries)
363 {
364         struct uma_bucket_zone *ubz;
365
366         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
367                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
368                         return (ubz);
369         ubz--;
370         return (ubz);
371 }
372
373 static int
374 bucket_select(int size)
375 {
376         struct uma_bucket_zone *ubz;
377
378         ubz = &bucket_zones[0];
379         if (size > ubz->ubz_maxsize)
380                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
381
382         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
383                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
384                         break;
385         ubz--;
386         return (ubz->ubz_entries);
387 }
388
389 static uma_bucket_t
390 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
391 {
392         struct uma_bucket_zone *ubz;
393         uma_bucket_t bucket;
394
395         /*
396          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
397          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
398          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
399          * low memory situations.
400          */
401         if (bucketdisable)
402                 return (NULL);
403         /*
404          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
405          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
406          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
407          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
408          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
409          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
410          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
411          * free path.
412          */
413         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
414                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
415         else {
416                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
417                         return (NULL);
418                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
419         }
420         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
421                 flags |= M_NOVM;
422         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
423         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
424                 ubz++;
425         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
426         if (bucket) {
427 #ifdef INVARIANTS
428                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
429 #endif
430                 bucket->ub_cnt = 0;
431                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
432         }
433
434         return (bucket);
435 }
436
437 static void
438 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
439 {
440         struct uma_bucket_zone *ubz;
441
442         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
443             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
444         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
445                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
446         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
447         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
448 }
449
450 static void
451 bucket_zone_drain(void)
452 {
453         struct uma_bucket_zone *ubz;
454
455         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
456                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
457 }
458
459 static void
460 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
461 {
462         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
463
464         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
465                 return;
466
467         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
468                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
469 }
470
471 static inline void
472 zone_maxaction(uma_zone_t zone)
473 {
474
475         if (zone->uz_maxaction.ta_func != NULL)
476                 taskqueue_enqueue(taskqueue_thread, &zone->uz_maxaction);
477 }
478
479 static void
480 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
481 {
482         uma_klink_t klink;
483
484         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
485                 kegfn(klink->kl_keg);
486 }
487
488 /*
489  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
490  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
491  *
492  * Arguments:
493  *      arg   Unused
494  *
495  * Returns:
496  *      Nothing
497  */
498 static void
499 uma_timeout(void *unused)
500 {
501         bucket_enable();
502         zone_foreach(zone_timeout);
503
504         /* Reschedule this event */
505         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
506 }
507
508 /*
509  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
510  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
511  *
512  *  Returns nothing.
513  */
514 static void
515 keg_timeout(uma_keg_t keg)
516 {
517
518         KEG_LOCK(keg);
519         /*
520          * Expand the keg hash table.
521          *
522          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
523          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
524          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
525          */
526         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
527             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
528                 struct uma_hash newhash;
529                 struct uma_hash oldhash;
530                 int ret;
531
532                 /*
533                  * This is so involved because allocating and freeing
534                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
535                  * I have to do everything in stages and check for
536                  * races.
537                  */
538                 newhash = keg->uk_hash;
539                 KEG_UNLOCK(keg);
540                 ret = hash_alloc(&newhash);
541                 KEG_LOCK(keg);
542                 if (ret) {
543                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
544                                 oldhash = keg->uk_hash;
545                                 keg->uk_hash = newhash;
546                         } else
547                                 oldhash = newhash;
548
549                         KEG_UNLOCK(keg);
550                         hash_free(&oldhash);
551                         return;
552                 }
553         }
554         KEG_UNLOCK(keg);
555 }
556
557 static void
558 zone_timeout(uma_zone_t zone)
559 {
560
561         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
562 }
563
564 /*
565  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
566  * backing store.
567  *
568  * Arguments:
569  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
570  *
571  * Returns:
572  *      1 on success and 0 on failure.
573  */
574 static int
575 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
576 {
577         int oldsize;
578         int alloc;
579
580         oldsize = hash->uh_hashsize;
581
582         /* We're just going to go to a power of two greater */
583         if (oldsize)  {
584                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
585                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
586                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
587                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
588         } else {
589                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
590                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
591                     UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
592                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
593         }
594         if (hash->uh_slab_hash) {
595                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
596                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
597                 return (1);
598         }
599
600         return (0);
601 }
602
603 /*
604  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
605  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
606  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
607  *
608  * Arguments:
609  *      oldhash  The hash you want to expand
610  *      newhash  The hash structure for the new table
611  *
612  * Returns:
613  *      Nothing
614  *
615  * Discussion:
616  */
617 static int
618 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
619 {
620         uma_slab_t slab;
621         int hval;
622         int i;
623
624         if (!newhash->uh_slab_hash)
625                 return (0);
626
627         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
628                 return (0);
629
630         /*
631          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
632          * full rehash.
633          */
634
635         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
636                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
637                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
638                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
639                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
640                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
641                             slab, us_hlink);
642                 }
643
644         return (1);
645 }
646
647 /*
648  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
649  *
650  * Arguments:
651  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
652  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
653  *
654  * Returns:
655  *      Nothing
656  */
657 static void
658 hash_free(struct uma_hash *hash)
659 {
660         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
661                 return;
662         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
663                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
664         else
665                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
666 }
667
668 /*
669  * Frees all outstanding items in a bucket
670  *
671  * Arguments:
672  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
673  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
674  *
675  * Returns:
676  *      Nothing
677  */
678
679 static void
680 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
681 {
682         int i;
683
684         if (bucket == NULL)
685                 return;
686
687         if (zone->uz_fini)
688                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
689                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
690         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
691         bucket->ub_cnt = 0;
692 }
693
694 /*
695  * Drains the per cpu caches for a zone.
696  *
697  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
698  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
699  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
700  *
701  * Arguments:
702  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
703  *
704  * Returns:
705  *      Nothing
706  */
707 static void
708 cache_drain(uma_zone_t zone)
709 {
710         uma_cache_t cache;
711         int cpu;
712
713         /*
714          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
715          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
716          * of the caches at this point.
717          *
718          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
719          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
720          *
721          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
722          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
723          * there in some form?
724          */
725         CPU_FOREACH(cpu) {
726                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
727                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
728                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
729                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
730                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
731                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
732                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
733                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
734         }
735         ZONE_LOCK(zone);
736         bucket_cache_drain(zone);
737         ZONE_UNLOCK(zone);
738 }
739
740 static void
741 cache_shrink(uma_zone_t zone)
742 {
743
744         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
745                 return;
746
747         ZONE_LOCK(zone);
748         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
749         ZONE_UNLOCK(zone);
750 }
751
752 static void
753 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
754 {
755         uma_cache_t cache;
756         uma_bucket_t b1, b2;
757         int domain;
758
759         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
760                 return;
761
762         b1 = b2 = NULL;
763         ZONE_LOCK(zone);
764         critical_enter();
765         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_NUMA)
766                 domain = PCPU_GET(domain);
767         else
768                 domain = 0;
769         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
770         if (cache->uc_allocbucket) {
771                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
772                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_domain[domain].uzd_buckets,
773                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
774                 else
775                         b1 = cache->uc_allocbucket;
776                 cache->uc_allocbucket = NULL;
777         }
778         if (cache->uc_freebucket) {
779                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
780                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_domain[domain].uzd_buckets,
781                             cache->uc_freebucket, ub_link);
782                 else
783                         b2 = cache->uc_freebucket;
784                 cache->uc_freebucket = NULL;
785         }
786         critical_exit();
787         ZONE_UNLOCK(zone);
788         if (b1)
789                 bucket_free(zone, b1, NULL);
790         if (b2)
791                 bucket_free(zone, b2, NULL);
792 }
793
794 /*
795  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
796  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
797  * one by one and enter a critical section on each of them in order
798  * to safely access their cache buckets.
799  * Zone lock must not be held on call this function.
800  */
801 static void
802 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
803 {
804         int cpu;
805
806         /*
807          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
808          */
809         if (zone)
810                 cache_shrink(zone);
811         else
812                 zone_foreach(cache_shrink);
813
814         CPU_FOREACH(cpu) {
815                 thread_lock(curthread);
816                 sched_bind(curthread, cpu);
817                 thread_unlock(curthread);
818
819                 if (zone)
820                         cache_drain_safe_cpu(zone);
821                 else
822                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
823         }
824         thread_lock(curthread);
825         sched_unbind(curthread);
826         thread_unlock(curthread);
827 }
828
829 /*
830  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
831  */
832 static void
833 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
834 {
835         uma_zone_domain_t zdom;
836         uma_bucket_t bucket;
837         int i;
838
839         /*
840          * Drain the bucket queues and free the buckets.
841          */
842         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
843                 zdom = &zone->uz_domain[i];
844                 while ((bucket = LIST_FIRST(&zdom->uzd_buckets)) != NULL) {
845                         LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
846                         ZONE_UNLOCK(zone);
847                         bucket_drain(zone, bucket);
848                         bucket_free(zone, bucket, NULL);
849                         ZONE_LOCK(zone);
850                 }
851         }
852
853         /*
854          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
855          * is probably lower then price of global cache drain.
856          */
857         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
858                 zone->uz_count--;
859 }
860
861 static void
862 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
863 {
864         uint8_t *mem;
865         int i;
866         uint8_t flags;
867
868         CTR4(KTR_UMA, "keg_free_slab keg %s(%p) slab %p, returning %d bytes",
869             keg->uk_name, keg, slab, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
870
871         mem = slab->us_data;
872         flags = slab->us_flags;
873         i = start;
874         if (keg->uk_fini != NULL) {
875                 for (i--; i > -1; i--)
876 #ifdef INVARIANTS
877                 /*
878                  * trash_fini implies that dtor was trash_dtor. trash_fini
879                  * would check that memory hasn't been modified since free,
880                  * which executed trash_dtor.
881                  * That's why we need to run uma_dbg_kskip() check here,
882                  * albeit we don't make skip check for other init/fini
883                  * invocations.
884                  */
885                 if (!uma_dbg_kskip(keg, slab->us_data + (keg->uk_rsize * i)) ||
886                     keg->uk_fini != trash_fini)
887 #endif
888                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
889                             keg->uk_size);
890         }
891         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
892                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
893         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
894         uma_total_dec(PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
895 }
896
897 /*
898  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
899  * the pageout daemon.
900  *
901  * Returns nothing.
902  */
903 static void
904 keg_drain(uma_keg_t keg)
905 {
906         struct slabhead freeslabs = { 0 };
907         uma_domain_t dom;
908         uma_slab_t slab, tmp;
909         int i;
910
911         /*
912          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
913          * time
914          */
915         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
916                 return;
917
918         CTR3(KTR_UMA, "keg_drain %s(%p) free items: %u",
919             keg->uk_name, keg, keg->uk_free);
920         KEG_LOCK(keg);
921         if (keg->uk_free == 0)
922                 goto finished;
923
924         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
925                 dom = &keg->uk_domain[i];
926                 LIST_FOREACH_SAFE(slab, &dom->ud_free_slab, us_link, tmp) {
927                         /* We have nowhere to free these to. */
928                         if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT)
929                                 continue;
930
931                         LIST_REMOVE(slab, us_link);
932                         keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
933                         keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
934
935                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
936                                 UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab,
937                                     slab->us_data);
938
939                         SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
940                 }
941         }
942
943 finished:
944         KEG_UNLOCK(keg);
945
946         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
947                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
948                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
949         }
950 }
951
952 static void
953 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
954 {
955
956         /*
957          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
958          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
959          * is the only call that knows the structure will still be available
960          * when it wakes up.
961          */
962         ZONE_LOCK(zone);
963         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
964                 if (waitok == M_NOWAIT)
965                         goto out;
966                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
967         }
968         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
969         bucket_cache_drain(zone);
970         ZONE_UNLOCK(zone);
971         /*
972          * The DRAINING flag protects us from being freed while
973          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
974          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
975          */
976         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
977         ZONE_LOCK(zone);
978         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
979         wakeup(zone);
980 out:
981         ZONE_UNLOCK(zone);
982 }
983
984 void
985 zone_drain(uma_zone_t zone)
986 {
987
988         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
989 }
990
991 /*
992  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
993  *
994  * Arguments:
995  *      wait  Shall we wait?
996  *
997  * Returns:
998  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
999  *      caller specified M_NOWAIT.
1000  */
1001 static uma_slab_t
1002 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int domain, int wait)
1003 {
1004         uma_alloc allocf;
1005         uma_slab_t slab;
1006         unsigned long size;
1007         uint8_t *mem;
1008         uint8_t flags;
1009         int i;
1010
1011         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
1012             ("keg_alloc_slab: domain %d out of range", domain));
1013         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
1014         slab = NULL;
1015         mem = NULL;
1016
1017         allocf = keg->uk_allocf;
1018         KEG_UNLOCK(keg);
1019         size = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1020
1021         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1022                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, domain, wait);
1023                 if (slab == NULL)
1024                         goto out;
1025         }
1026
1027         /*
1028          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
1029          * first time they are added to a zone.
1030          *
1031          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
1032          */
1033
1034         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
1035                 wait |= M_ZERO;
1036         else
1037                 wait &= ~M_ZERO;
1038
1039         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
1040                 wait |= M_NODUMP;
1041
1042         /* zone is passed for legacy reasons. */
1043         mem = allocf(zone, size, domain, &flags, wait);
1044         if (mem == NULL) {
1045                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1046                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
1047                 slab = NULL;
1048                 goto out;
1049         }
1050         uma_total_inc(size);
1051
1052         /* Point the slab into the allocated memory */
1053         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
1054                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
1055
1056         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
1057                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
1058                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
1059
1060         slab->us_keg = keg;
1061         slab->us_data = mem;
1062         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
1063         slab->us_flags = flags;
1064         slab->us_domain = domain;
1065         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1066 #ifdef INVARIANTS
1067         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1068 #endif
1069
1070         if (keg->uk_init != NULL) {
1071                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1072                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1073                             keg->uk_size, wait) != 0)
1074                                 break;
1075                 if (i != keg->uk_ipers) {
1076                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1077                         slab = NULL;
1078                         goto out;
1079                 }
1080         }
1081 out:
1082         KEG_LOCK(keg);
1083
1084         CTR3(KTR_UMA, "keg_alloc_slab: allocated slab %p for %s(%p)",
1085             slab, keg->uk_name, keg);
1086
1087         if (slab != NULL) {
1088                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1089                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1090
1091                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1092                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1093         }
1094
1095         return (slab);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1100  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1101  * the VM is ready.
1102  */
1103 static void *
1104 startup_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1105     int wait)
1106 {
1107         uma_keg_t keg;
1108         void *mem;
1109         int pages;
1110
1111         keg = zone_first_keg(zone);
1112
1113         /*
1114          * If we are in BOOT_BUCKETS or higher, than switch to real
1115          * allocator.  Zones with page sized slabs switch at BOOT_PAGEALLOC.
1116          */
1117         switch (booted) {
1118                 case BOOT_COLD:
1119                 case BOOT_STRAPPED:
1120                         break;
1121                 case BOOT_PAGEALLOC:
1122                         if (keg->uk_ppera > 1)
1123                                 break;
1124                 case BOOT_BUCKETS:
1125                 case BOOT_RUNNING:
1126 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1127                         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ?
1128                             page_alloc : uma_small_alloc;
1129 #else
1130                         keg->uk_allocf = page_alloc;
1131 #endif
1132                         return keg->uk_allocf(zone, bytes, domain, pflag, wait);
1133         }
1134
1135         /*
1136          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1137          */
1138         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1139         KASSERT(pages > 0, ("%s can't reserve 0 pages", __func__));
1140         if (pages > boot_pages)
1141                 panic("UMA zone \"%s\": Increase vm.boot_pages", zone->uz_name);
1142 #ifdef DIAGNOSTIC
1143         printf("%s from \"%s\", %d boot pages left\n", __func__, zone->uz_name,
1144             boot_pages);
1145 #endif
1146         mem = bootmem;
1147         boot_pages -= pages;
1148         bootmem += pages * PAGE_SIZE;
1149         *pflag = UMA_SLAB_BOOT;
1150
1151         return (mem);
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Allocates a number of pages from the system
1156  *
1157  * Arguments:
1158  *      bytes  The number of bytes requested
1159  *      wait  Shall we wait?
1160  *
1161  * Returns:
1162  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1163  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1164  */
1165 static void *
1166 page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1167     int wait)
1168 {
1169         void *p;        /* Returned page */
1170
1171         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1172         p = (void *) kmem_malloc_domain(kernel_arena, domain, bytes, wait);
1173
1174         return (p);
1175 }
1176
1177 static void *
1178 pcpu_page_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *pflag,
1179     int wait)
1180 {
1181         struct pglist alloctail;
1182         vm_offset_t addr, zkva;
1183         int cpu, flags;
1184         vm_page_t p, p_next;
1185 #ifdef NUMA
1186         struct pcpu *pc;
1187 #endif
1188
1189         MPASS(bytes == (mp_maxid + 1) * PAGE_SIZE);
1190
1191         TAILQ_INIT(&alloctail);
1192         flags = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1193             malloc2vm_flags(wait);
1194         *pflag = UMA_SLAB_KERNEL;
1195         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
1196                 if (CPU_ABSENT(cpu)) {
1197                         p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1198                 } else {
1199 #ifndef NUMA
1200                         p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1201 #else
1202                         pc = pcpu_find(cpu);
1203                         p = vm_page_alloc_domain(NULL, 0, pc->pc_domain, flags);
1204                         if (__predict_false(p == NULL))
1205                                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, flags);
1206 #endif
1207                 }
1208                 if (__predict_false(p == NULL))
1209                         goto fail;
1210                 TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1211         }
1212         if ((addr = kva_alloc(bytes)) == 0)
1213                 goto fail;
1214         zkva = addr;
1215         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1216                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1217                 zkva += PAGE_SIZE;
1218         }
1219         return ((void*)addr);
1220  fail:
1221         TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1222                 vm_page_unwire(p, PQ_NONE);
1223                 vm_page_free(p);
1224         }
1225         return (NULL);
1226 }
1227
1228 /*
1229  * Allocates a number of pages from within an object
1230  *
1231  * Arguments:
1232  *      bytes  The number of bytes requested
1233  *      wait   Shall we wait?
1234  *
1235  * Returns:
1236  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1237  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1238  */
1239 static void *
1240 noobj_alloc(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
1241     int wait)
1242 {
1243         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1244         u_long npages;
1245         vm_offset_t retkva, zkva;
1246         vm_page_t p, p_next;
1247         uma_keg_t keg;
1248
1249         TAILQ_INIT(&alloctail);
1250         keg = zone_first_keg(zone);
1251
1252         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1253         while (npages > 0) {
1254                 p = vm_page_alloc_domain(NULL, 0, domain, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1255                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ |
1256                     ((wait & M_WAITOK) != 0 ? VM_ALLOC_WAITOK :
1257                     VM_ALLOC_NOWAIT));
1258                 if (p != NULL) {
1259                         /*
1260                          * Since the page does not belong to an object, its
1261                          * listq is unused.
1262                          */
1263                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1264                         npages--;
1265                         continue;
1266                 }
1267                 /*
1268                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1269                  * exit.
1270                  */
1271                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1272                         vm_page_unwire(p, PQ_NONE);
1273                         vm_page_free(p); 
1274                 }
1275                 return (NULL);
1276         }
1277         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1278         zkva = keg->uk_kva +
1279             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1280         retkva = zkva;
1281         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1282                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1283                 zkva += PAGE_SIZE;
1284         }
1285
1286         return ((void *)retkva);
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Frees a number of pages to the system
1291  *
1292  * Arguments:
1293  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1294  *      size  The size of the memory being freed
1295  *      flags The original p->us_flags field
1296  *
1297  * Returns:
1298  *      Nothing
1299  */
1300 static void
1301 page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1302 {
1303         struct vmem *vmem;
1304
1305         if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1306                 vmem = kernel_arena;
1307         else
1308                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %x", flags);
1309
1310         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Frees pcpu zone allocations
1315  *
1316  * Arguments:
1317  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1318  *      size  The size of the memory being freed
1319  *      flags The original p->us_flags field
1320  *
1321  * Returns:
1322  *      Nothing
1323  */
1324 static void
1325 pcpu_page_free(void *mem, vm_size_t size, uint8_t flags)
1326 {
1327         vm_offset_t sva, curva;
1328         vm_paddr_t paddr;
1329         vm_page_t m;
1330
1331         MPASS(size == (mp_maxid+1)*PAGE_SIZE);
1332         sva = (vm_offset_t)mem;
1333         for (curva = sva; curva < sva + size; curva += PAGE_SIZE) {
1334                 paddr = pmap_kextract(curva);
1335                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(paddr);
1336                 vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
1337                 vm_page_free(m);
1338         }
1339         pmap_qremove(sva, size >> PAGE_SHIFT);
1340         kva_free(sva, size);
1341 }
1342
1343
1344 /*
1345  * Zero fill initializer
1346  *
1347  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1348  */
1349 static int
1350 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1351 {
1352         bzero(mem, size);
1353         return (0);
1354 }
1355
1356 /*
1357  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1358  *
1359  * Arguments
1360  *      keg  The zone we should initialize
1361  *
1362  * Returns
1363  *      Nothing
1364  */
1365 static void
1366 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1367 {
1368         u_int rsize;
1369         u_int memused;
1370         u_int wastedspace;
1371         u_int shsize;
1372         u_int slabsize;
1373
1374         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1375                 u_int ncpus = (mp_maxid + 1) ? (mp_maxid + 1) : MAXCPU;
1376
1377                 slabsize = UMA_PCPU_ALLOC_SIZE;
1378                 keg->uk_ppera = ncpus;
1379         } else {
1380                 slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1381                 keg->uk_ppera = 1;
1382         }
1383
1384         /*
1385          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1386          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1387          * allocation bits for we round it up.
1388          */
1389         rsize = keg->uk_size;
1390         if (rsize < slabsize / SLAB_SETSIZE)
1391                 rsize = slabsize / SLAB_SETSIZE;
1392         if (rsize & keg->uk_align)
1393                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1394         keg->uk_rsize = rsize;
1395
1396         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1397             keg->uk_rsize < UMA_PCPU_ALLOC_SIZE,
1398             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1399
1400         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1401                 shsize = 0;
1402         else 
1403                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1404
1405         if (rsize <= slabsize - shsize)
1406                 keg->uk_ipers = (slabsize - shsize) / rsize;
1407         else {
1408                 /* Handle special case when we have 1 item per slab, so
1409                  * alignment requirement can be relaxed. */
1410                 KASSERT(keg->uk_size <= slabsize - shsize,
1411                     ("%s: size %u greater than slab", __func__, keg->uk_size));
1412                 keg->uk_ipers = 1;
1413         }
1414         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1415             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1416
1417         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1418         wastedspace = slabsize - memused;
1419
1420         /*
1421          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1422          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1423          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1424          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1425          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1426          */
1427         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1428             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1429                 return;
1430
1431         /*
1432          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1433          * this if it permits more items per-slab.
1434          *
1435          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1436          * Historically this was not done because the VM could not
1437          * efficiently handle contiguous allocations.
1438          */
1439         if ((wastedspace >= slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1440             (keg->uk_ipers < (slabsize / keg->uk_rsize))) {
1441                 keg->uk_ipers = slabsize / keg->uk_rsize;
1442                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1443                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1444                 CTR6(KTR_UMA, "UMA decided we need offpage slab headers for "
1445                     "keg: %s(%p), calculated wastedspace = %d, "
1446                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1447                     "calculated ipers = %d, "
1448                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, keg, wastedspace,
1449                     slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1450                     slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1451                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1452         }
1453
1454         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1455             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1456                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1461  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1462  * more complicated.
1463  *
1464  * Arguments
1465  *      keg  The keg we should initialize
1466  *
1467  * Returns
1468  *      Nothing
1469  */
1470 static void
1471 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1472 {
1473         u_int shsize;
1474
1475         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1476         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1477             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1478         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1479             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1480
1481         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1482         keg->uk_ipers = 1;
1483         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1484
1485         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1486         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1487                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1488                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1489                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1490                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1491
1492                 if (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera - keg->uk_rsize < shsize) {
1493                         /*
1494                          * We can't do OFFPAGE if we're internal, in which case
1495                          * we need an extra page per allocation to contain the
1496                          * slab header.
1497                          */
1498                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) == 0)
1499                                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1500                         else
1501                                 keg->uk_ppera++;
1502                 }
1503         }
1504
1505         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1506             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1507                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1508 }
1509
1510 static void
1511 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1512 {
1513         int alignsize;
1514         int trailer;
1515         int pages;
1516         int rsize;
1517
1518         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1519             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1520
1521         alignsize = keg->uk_align + 1;
1522         rsize = keg->uk_size;
1523         /*
1524          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1525          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1526          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1527          * would fall on the same boundary every time.
1528          */
1529         if (rsize & keg->uk_align)
1530                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1531         if ((rsize & alignsize) == 0)
1532                 rsize += alignsize;
1533         trailer = rsize - keg->uk_size;
1534         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1535         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1536         keg->uk_rsize = rsize;
1537         keg->uk_ppera = pages;
1538         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1539         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1540         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1541             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1542             keg->uk_ipers));
1543 }
1544
1545 /*
1546  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1547  * the keg onto the global keg list.
1548  *
1549  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1550  *      udata  Actually uma_kctor_args
1551  */
1552 static int
1553 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1554 {
1555         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1556         uma_keg_t keg = mem;
1557         uma_zone_t zone;
1558
1559         bzero(keg, size);
1560         keg->uk_size = arg->size;
1561         keg->uk_init = arg->uminit;
1562         keg->uk_fini = arg->fini;
1563         keg->uk_align = arg->align;
1564         keg->uk_cursor = 0;
1565         keg->uk_free = 0;
1566         keg->uk_reserve = 0;
1567         keg->uk_pages = 0;
1568         keg->uk_flags = arg->flags;
1569         keg->uk_slabzone = NULL;
1570
1571         /*
1572          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1573          */
1574         zone = arg->zone;
1575         keg->uk_name = zone->uz_name;
1576
1577         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1578                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1579
1580         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1581                 keg->uk_init = zero_init;
1582
1583         if (arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1584                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1585
1586         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1587 #ifdef SMP
1588                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1589 #else
1590                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1591 #endif
1592
1593         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1594                 keg_cachespread_init(keg);
1595         } else {
1596                 if (keg->uk_size > UMA_SLAB_SPACE)
1597                         keg_large_init(keg);
1598                 else
1599                         keg_small_init(keg);
1600         }
1601
1602         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1603                 keg->uk_slabzone = slabzone;
1604
1605         /*
1606          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1607          * startup cache until the vm is ready.
1608          */
1609         if (booted < BOOT_PAGEALLOC)
1610                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1611 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1612         else if (keg->uk_ppera == 1)
1613                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1614 #endif
1615         else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
1616                 keg->uk_allocf = pcpu_page_alloc;
1617         else
1618                 keg->uk_allocf = page_alloc;
1619 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1620         if (keg->uk_ppera == 1)
1621                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1622         else
1623 #endif
1624         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU)
1625                 keg->uk_freef = pcpu_page_free;
1626         else
1627                 keg->uk_freef = page_free;
1628
1629         /*
1630          * Initialize keg's lock
1631          */
1632         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1633
1634         /*
1635          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1636          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1637          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1638          */
1639         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1640                 u_int totsize;
1641
1642                 /* Size of the slab struct and free list */
1643                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1644
1645                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1646                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1647                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1648                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1649
1650                 /*
1651                  * The only way the following is possible is if with our
1652                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1653                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1654                  * mathematically possible for all cases, so we make
1655                  * sure here anyway.
1656                  */
1657                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1658                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1659                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1660                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1661                             keg->uk_size);
1662                         panic("UMA slab won't fit.");
1663                 }
1664         }
1665
1666         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1667                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1668
1669         CTR5(KTR_UMA, "keg_ctor %p zone %s(%p) out %d free %d\n",
1670             keg, zone->uz_name, zone,
1671             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
1672             keg->uk_free);
1673
1674         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1675
1676         rw_wlock(&uma_rwlock);
1677         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1678         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1679         return (0);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1684  *
1685  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1686  *      udata  Actually uma_zctor_args
1687  */
1688 static int
1689 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1690 {
1691         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1692         uma_zone_t zone = mem;
1693         uma_zone_t z;
1694         uma_keg_t keg;
1695
1696         bzero(zone, size);
1697         zone->uz_name = arg->name;
1698         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1699         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1700         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1701         zone->uz_init = NULL;
1702         zone->uz_fini = NULL;
1703         zone->uz_allocs = 0;
1704         zone->uz_frees = 0;
1705         zone->uz_fails = 0;
1706         zone->uz_sleeps = 0;
1707         zone->uz_count = 0;
1708         zone->uz_count_min = 0;
1709         zone->uz_flags = 0;
1710         zone->uz_warning = NULL;
1711         /* The domain structures follow the cpu structures. */
1712         zone->uz_domain = (struct uma_zone_domain *)&zone->uz_cpu[mp_ncpus];
1713         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1714         keg = arg->keg;
1715
1716         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1717
1718         /*
1719          * This is a pure cache zone, no kegs.
1720          */
1721         if (arg->import) {
1722                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1723                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1724                 zone->uz_flags = arg->flags;
1725                 zone->uz_size = arg->size;
1726                 zone->uz_import = arg->import;
1727                 zone->uz_release = arg->release;
1728                 zone->uz_arg = arg->arg;
1729                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1730                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1731                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1732                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1733                 goto out;
1734         }
1735
1736         /*
1737          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1738          */
1739         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1740         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1741         zone->uz_arg = zone; 
1742
1743         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1744                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1745                 zone->uz_init = arg->uminit;
1746                 zone->uz_fini = arg->fini;
1747                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1748                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1749                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1750                 ZONE_LOCK(zone);
1751                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1752                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1753                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1754                                 break;
1755                         }
1756                 }
1757                 ZONE_UNLOCK(zone);
1758                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1759         } else if (keg == NULL) {
1760                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1761                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1762                         return (ENOMEM);
1763         } else {
1764                 struct uma_kctor_args karg;
1765                 int error;
1766
1767                 /* We should only be here from uma_startup() */
1768                 karg.size = arg->size;
1769                 karg.uminit = arg->uminit;
1770                 karg.fini = arg->fini;
1771                 karg.align = arg->align;
1772                 karg.flags = arg->flags;
1773                 karg.zone = zone;
1774                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1775                     flags);
1776                 if (error)
1777                         return (error);
1778         }
1779
1780         /*
1781          * Link in the first keg.
1782          */
1783         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1784         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1785         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1786         zone->uz_size = keg->uk_size;
1787         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1788             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1789
1790         /*
1791          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1792          * caches.  If we're internal, bail out here.
1793          */
1794         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1795                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1796                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1797                 return (0);
1798         }
1799
1800 out:
1801         KASSERT((arg->flags & (UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_NOBUCKET)) !=
1802             (UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_NOBUCKET),
1803             ("Invalid zone flag combination"));
1804         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) != 0)
1805                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1806         else if ((arg->flags & UMA_ZONE_NOBUCKET) != 0)
1807                 zone->uz_count = 0;
1808         else
1809                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1810         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1811
1812         return (0);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1817  * table and removes the keg from the global list.
1818  *
1819  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1820  *      udata  unused
1821  */
1822 static void
1823 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1824 {
1825         uma_keg_t keg;
1826
1827         keg = (uma_keg_t)arg;
1828         KEG_LOCK(keg);
1829         if (keg->uk_free != 0) {
1830                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1831                     " Lost %d pages of memory.\n",
1832                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1833                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1834         }
1835         KEG_UNLOCK(keg);
1836
1837         hash_free(&keg->uk_hash);
1838
1839         KEG_LOCK_FINI(keg);
1840 }
1841
1842 /*
1843  * Zone header dtor.
1844  *
1845  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1846  *      udata  unused
1847  */
1848 static void
1849 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1850 {
1851         uma_klink_t klink;
1852         uma_zone_t zone;
1853         uma_keg_t keg;
1854
1855         zone = (uma_zone_t)arg;
1856         keg = zone_first_keg(zone);
1857
1858         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1859                 cache_drain(zone);
1860
1861         rw_wlock(&uma_rwlock);
1862         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1863         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1864         /*
1865          * XXX there are some races here where
1866          * the zone can be drained but zone lock
1867          * released and then refilled before we
1868          * remove it... we dont care for now
1869          */
1870         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1871         /*
1872          * Unlink all of our kegs.
1873          */
1874         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1875                 klink->kl_keg = NULL;
1876                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1877                 if (klink == &zone->uz_klink)
1878                         continue;
1879                 free(klink, M_TEMP);
1880         }
1881         /*
1882          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1883          */
1884         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1885                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1886                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1887                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1888                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1889         }
1890         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1895  *
1896  * Arguments:
1897  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1898  *              as an argument.
1899  *
1900  * Returns:
1901  *      Nothing
1902  */
1903 static void
1904 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1905 {
1906         uma_keg_t keg;
1907         uma_zone_t zone;
1908
1909         rw_rlock(&uma_rwlock);
1910         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1911                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1912                         zfunc(zone);
1913         }
1914         rw_runlock(&uma_rwlock);
1915 }
1916
1917 /*
1918  * Count how many pages do we need to bootstrap.  VM supplies
1919  * its need in early zones in the argument, we add up our zones,
1920  * which consist of: UMA Slabs, UMA Hash and 9 Bucket zones. The
1921  * zone of zones and zone of kegs are accounted separately.
1922  */
1923 #define UMA_BOOT_ZONES  11
1924 /* Zone of zones and zone of kegs have arbitrary alignment. */
1925 #define UMA_BOOT_ALIGN  32
1926 static int zsize, ksize;
1927 int
1928 uma_startup_count(int vm_zones)
1929 {
1930         int zones, pages;
1931
1932         ksize = sizeof(struct uma_keg) +
1933             (sizeof(struct uma_domain) * vm_ndomains);
1934         zsize = sizeof(struct uma_zone) +
1935             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1)) +
1936             (sizeof(struct uma_zone_domain) * vm_ndomains);
1937
1938         /*
1939          * Memory for the zone of kegs and its keg,
1940          * and for zone of zones.
1941          */
1942         pages = howmany(roundup(zsize, CACHE_LINE_SIZE) * 2 +
1943             roundup(ksize, CACHE_LINE_SIZE), PAGE_SIZE);
1944
1945 #ifdef  UMA_MD_SMALL_ALLOC
1946         zones = UMA_BOOT_ZONES;
1947 #else
1948         zones = UMA_BOOT_ZONES + vm_zones;
1949         vm_zones = 0;
1950 #endif
1951
1952         /* Memory for the rest of startup zones, UMA and VM, ... */
1953         if (zsize > UMA_SLAB_SPACE)
1954                 pages += (zones + vm_zones) *
1955                     howmany(roundup2(zsize, UMA_BOOT_ALIGN), UMA_SLAB_SIZE);
1956         else if (roundup2(zsize, UMA_BOOT_ALIGN) > UMA_SLAB_SPACE)
1957                 pages += zones;
1958         else
1959                 pages += howmany(zones,
1960                     UMA_SLAB_SPACE / roundup2(zsize, UMA_BOOT_ALIGN));
1961
1962         /* ... and their kegs. Note that zone of zones allocates a keg! */
1963         pages += howmany(zones + 1,
1964             UMA_SLAB_SPACE / roundup2(ksize, UMA_BOOT_ALIGN));
1965
1966         /*
1967          * Most of startup zones are not going to be offpages, that's
1968          * why we use UMA_SLAB_SPACE instead of UMA_SLAB_SIZE in all
1969          * calculations.  Some large bucket zones will be offpage, and
1970          * thus will allocate hashes.  We take conservative approach
1971          * and assume that all zones may allocate hash.  This may give
1972          * us some positive inaccuracy, usually an extra single page.
1973          */
1974         pages += howmany(zones, UMA_SLAB_SPACE /
1975             (sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT));
1976
1977         return (pages);
1978 }
1979
1980 void
1981 uma_startup(void *mem, int npages)
1982 {
1983         struct uma_zctor_args args;
1984         uma_keg_t masterkeg;
1985         uintptr_t m;
1986
1987 #ifdef DIAGNOSTIC
1988         printf("Entering %s with %d boot pages configured\n", __func__, npages);
1989 #endif
1990
1991         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1992
1993         /* Use bootpages memory for the zone of zones and zone of kegs. */
1994         m = (uintptr_t)mem;
1995         zones = (uma_zone_t)m;
1996         m += roundup(zsize, CACHE_LINE_SIZE);
1997         kegs = (uma_zone_t)m;
1998         m += roundup(zsize, CACHE_LINE_SIZE);
1999         masterkeg = (uma_keg_t)m;
2000         m += roundup(ksize, CACHE_LINE_SIZE);
2001         m = roundup(m, PAGE_SIZE);
2002         npages -= (m - (uintptr_t)mem) / PAGE_SIZE;
2003         mem = (void *)m;
2004
2005         /* "manually" create the initial zone */
2006         memset(&args, 0, sizeof(args));
2007         args.name = "UMA Kegs";
2008         args.size = ksize;
2009         args.ctor = keg_ctor;
2010         args.dtor = keg_dtor;
2011         args.uminit = zero_init;
2012         args.fini = NULL;
2013         args.keg = masterkeg;
2014         args.align = UMA_BOOT_ALIGN - 1;
2015         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2016         zone_ctor(kegs, zsize, &args, M_WAITOK);
2017
2018         bootmem = mem;
2019         boot_pages = npages;
2020
2021         args.name = "UMA Zones";
2022         args.size = zsize;
2023         args.ctor = zone_ctor;
2024         args.dtor = zone_dtor;
2025         args.uminit = zero_init;
2026         args.fini = NULL;
2027         args.keg = NULL;
2028         args.align = UMA_BOOT_ALIGN - 1;
2029         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
2030         zone_ctor(zones, zsize, &args, M_WAITOK);
2031
2032         /* Now make a zone for slab headers */
2033         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
2034                                 sizeof(struct uma_slab),
2035                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
2036                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2037
2038         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
2039             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
2040             NULL, NULL, NULL, NULL,
2041             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
2042
2043         bucket_init();
2044
2045         booted = BOOT_STRAPPED;
2046 }
2047
2048 void
2049 uma_startup1(void)
2050 {
2051
2052 #ifdef DIAGNOSTIC
2053         printf("Entering %s with %d boot pages left\n", __func__, boot_pages);
2054 #endif
2055         booted = BOOT_PAGEALLOC;
2056 }
2057
2058 void
2059 uma_startup2(void)
2060 {
2061
2062 #ifdef DIAGNOSTIC
2063         printf("Entering %s with %d boot pages left\n", __func__, boot_pages);
2064 #endif
2065         booted = BOOT_BUCKETS;
2066         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
2067         bucket_enable();
2068 }
2069
2070 /*
2071  * Initialize our callout handle
2072  *
2073  */
2074 static void
2075 uma_startup3(void)
2076 {
2077
2078 #ifdef INVARIANTS
2079         TUNABLE_INT_FETCH("vm.debug.divisor", &dbg_divisor);
2080         uma_dbg_cnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2081         uma_skip_cnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
2082 #endif
2083         callout_init(&uma_callout, 1);
2084         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
2085         booted = BOOT_RUNNING;
2086 }
2087
2088 static uma_keg_t
2089 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
2090                 int align, uint32_t flags)
2091 {
2092         struct uma_kctor_args args;
2093
2094         args.size = size;
2095         args.uminit = uminit;
2096         args.fini = fini;
2097         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
2098         args.flags = flags;
2099         args.zone = zone;
2100         return (zone_alloc_item(kegs, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK));
2101 }
2102
2103 /* Public functions */
2104 /* See uma.h */
2105 void
2106 uma_set_align(int align)
2107 {
2108
2109         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
2110                 uma_align_cache = align;
2111 }
2112
2113 /* See uma.h */
2114 uma_zone_t
2115 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
2116                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
2117
2118 {
2119         struct uma_zctor_args args;
2120         uma_zone_t res;
2121         bool locked;
2122
2123         KASSERT(powerof2(align + 1), ("invalid zone alignment %d for \"%s\"",
2124             align, name));
2125
2126         /* This stuff is essential for the zone ctor */
2127         memset(&args, 0, sizeof(args));
2128         args.name = name;
2129         args.size = size;
2130         args.ctor = ctor;
2131         args.dtor = dtor;
2132         args.uminit = uminit;
2133         args.fini = fini;
2134 #ifdef  INVARIANTS
2135         /*
2136          * If a zone is being created with an empty constructor and
2137          * destructor, pass UMA constructor/destructor which checks for
2138          * memory use after free.
2139          */
2140         if ((!(flags & (UMA_ZONE_ZINIT | UMA_ZONE_NOFREE))) &&
2141             ctor == NULL && dtor == NULL && uminit == NULL && fini == NULL) {
2142                 args.ctor = trash_ctor;
2143                 args.dtor = trash_dtor;
2144                 args.uminit = trash_init;
2145                 args.fini = trash_fini;
2146         }
2147 #endif
2148         args.align = align;
2149         args.flags = flags;
2150         args.keg = NULL;
2151
2152         if (booted < BOOT_BUCKETS) {
2153                 locked = false;
2154         } else {
2155                 sx_slock(&uma_drain_lock);
2156                 locked = true;
2157         }
2158         res = zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
2159         if (locked)
2160                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2161         return (res);
2162 }
2163
2164 /* See uma.h */
2165 uma_zone_t
2166 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
2167                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
2168 {
2169         struct uma_zctor_args args;
2170         uma_keg_t keg;
2171         uma_zone_t res;
2172         bool locked;
2173
2174         keg = zone_first_keg(master);
2175         memset(&args, 0, sizeof(args));
2176         args.name = name;
2177         args.size = keg->uk_size;
2178         args.ctor = ctor;
2179         args.dtor = dtor;
2180         args.uminit = zinit;
2181         args.fini = zfini;
2182         args.align = keg->uk_align;
2183         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
2184         args.keg = keg;
2185
2186         if (booted < BOOT_BUCKETS) {
2187                 locked = false;
2188         } else {
2189                 sx_slock(&uma_drain_lock);
2190                 locked = true;
2191         }
2192         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
2193         res = zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK);
2194         if (locked)
2195                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2196         return (res);
2197 }
2198
2199 /* See uma.h */
2200 uma_zone_t
2201 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
2202                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
2203                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
2204 {
2205         struct uma_zctor_args args;
2206
2207         memset(&args, 0, sizeof(args));
2208         args.name = name;
2209         args.size = size;
2210         args.ctor = ctor;
2211         args.dtor = dtor;
2212         args.uminit = zinit;
2213         args.fini = zfini;
2214         args.import = zimport;
2215         args.release = zrelease;
2216         args.arg = arg;
2217         args.align = 0;
2218         args.flags = flags;
2219
2220         return (zone_alloc_item(zones, &args, UMA_ANYDOMAIN, M_WAITOK));
2221 }
2222
2223 static void
2224 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2225 {
2226         if (a < b) {
2227                 ZONE_LOCK(a);
2228                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2229         } else {
2230                 ZONE_LOCK(b);
2231                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2232         }
2233 }
2234
2235 static void
2236 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2237 {
2238
2239         ZONE_UNLOCK(a);
2240         ZONE_UNLOCK(b);
2241 }
2242
2243 int
2244 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2245 {
2246         uma_klink_t klink;
2247         uma_klink_t kl;
2248         int error;
2249
2250         error = 0;
2251         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2252
2253         zone_lock_pair(zone, master);
2254         /*
2255          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2256          * a secondary.
2257          */
2258         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2259             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2260                 error = EINVAL;
2261                 goto out;
2262         }
2263         /*
2264          * The new master must also use vtoslab().
2265          */
2266         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2267                 error = EINVAL;
2268                 goto out;
2269         }
2270
2271         /*
2272          * The underlying object must be the same size.  rsize
2273          * may be different.
2274          */
2275         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2276                 error = E2BIG;
2277                 goto out;
2278         }
2279         /*
2280          * Put it at the end of the list.
2281          */
2282         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2283         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2284                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2285                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2286                         break;
2287                 }
2288         }
2289         klink = NULL;
2290         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2291         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2292
2293 out:
2294         zone_unlock_pair(zone, master);
2295         if (klink != NULL)
2296                 free(klink, M_TEMP);
2297
2298         return (error);
2299 }
2300
2301
2302 /* See uma.h */
2303 void
2304 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2305 {
2306
2307         sx_slock(&uma_drain_lock);
2308         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2309         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2310 }
2311
2312 void
2313 uma_zwait(uma_zone_t zone)
2314 {
2315         void *item;
2316
2317         item = uma_zalloc_arg(zone, NULL, M_WAITOK);
2318         uma_zfree(zone, item);
2319 }
2320
2321 void *
2322 uma_zalloc_pcpu_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2323 {
2324         void *item;
2325 #ifdef SMP
2326         int i;
2327
2328         MPASS(zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU);
2329 #endif
2330         item = uma_zalloc_arg(zone, udata, flags & ~M_ZERO);
2331         if (item != NULL && (flags & M_ZERO)) {
2332 #ifdef SMP
2333                 for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
2334                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
2335 #else
2336                 bzero(item, zone->uz_size);
2337 #endif
2338         }
2339         return (item);
2340 }
2341
2342 /*
2343  * A stub while both regular and pcpu cases are identical.
2344  */
2345 void
2346 uma_zfree_pcpu_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2347 {
2348
2349 #ifdef SMP
2350         MPASS(zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU);
2351 #endif
2352         uma_zfree_arg(zone, item, udata);
2353 }
2354
2355 /* See uma.h */
2356 void *
2357 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2358 {
2359         uma_zone_domain_t zdom;
2360         uma_bucket_t bucket;
2361         uma_cache_t cache;
2362         void *item;
2363         int cpu, domain, lockfail;
2364 #ifdef INVARIANTS
2365         bool skipdbg;
2366 #endif
2367
2368         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2369         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2370
2371         /* This is the fast path allocation */
2372         CTR4(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s(%p) flags %d",
2373             curthread, zone->uz_name, zone, flags);
2374
2375         if (flags & M_WAITOK) {
2376                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2377                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2378         }
2379         KASSERT((flags & M_EXEC) == 0, ("uma_zalloc_arg: called with M_EXEC"));
2380         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2381             ("uma_zalloc_arg: called with spinlock or critical section held"));
2382         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU)
2383                 KASSERT((flags & M_ZERO) == 0, ("allocating from a pcpu zone "
2384                     "with M_ZERO passed"));
2385
2386 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2387         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2388                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2389                 if (item != NULL) {
2390                         if (zone->uz_init != NULL &&
2391                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2392                                 return (NULL);
2393                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2394                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2395                             flags) != 0) {
2396                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2397                                 return (NULL);
2398                         }
2399                         return (item);
2400                 }
2401                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2402         }
2403 #endif
2404         /*
2405          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2406          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2407          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2408          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2409          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2410          * preemption and migration.  We release the critical section in
2411          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2412          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2413          * must detect and handle migration if it has occurred.
2414          */
2415         critical_enter();
2416         cpu = curcpu;
2417         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2418
2419 zalloc_start:
2420         bucket = cache->uc_allocbucket;
2421         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2422                 bucket->ub_cnt--;
2423                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2424 #ifdef INVARIANTS
2425                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2426 #endif
2427                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2428                 cache->uc_allocs++;
2429                 critical_exit();
2430 #ifdef INVARIANTS
2431                 skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
2432 #endif
2433                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2434 #ifdef INVARIANTS
2435                     (!skipdbg || zone->uz_ctor != trash_ctor ||
2436                     zone->uz_dtor != trash_dtor) &&
2437 #endif
2438                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2439                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2440                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2441                         return (NULL);
2442                 }
2443 #ifdef INVARIANTS
2444                 if (!skipdbg)
2445                         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2446 #endif
2447                 if (flags & M_ZERO)
2448                         uma_zero_item(item, zone);
2449                 return (item);
2450         }
2451
2452         /*
2453          * We have run out of items in our alloc bucket.
2454          * See if we can switch with our free bucket.
2455          */
2456         bucket = cache->uc_freebucket;
2457         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2458                 CTR2(KTR_UMA,
2459                     "uma_zalloc: zone %s(%p) swapping empty with alloc",
2460                     zone->uz_name, zone);
2461                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2462                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2463                 goto zalloc_start;
2464         }
2465
2466         /*
2467          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2468          */
2469         bucket = cache->uc_allocbucket;
2470         cache->uc_allocbucket = NULL;
2471         critical_exit();
2472         if (bucket != NULL)
2473                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2474
2475         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_NUMA)
2476                 domain = PCPU_GET(domain);
2477         else
2478                 domain = UMA_ANYDOMAIN;
2479
2480         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2481         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2482                 goto zalloc_item;
2483
2484         /*
2485          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2486          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2487          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2488          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2489          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2490          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2491          * the critical section.
2492          */
2493         lockfail = 0;
2494         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2495                 /* Record contention to size the buckets. */
2496                 ZONE_LOCK(zone);
2497                 lockfail = 1;
2498         }
2499         critical_enter();
2500         cpu = curcpu;
2501         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2502
2503         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2504         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2505                 ZONE_UNLOCK(zone);
2506                 goto zalloc_start;
2507         }
2508
2509         /*
2510          * Check the zone's cache of buckets.
2511          */
2512         if (domain == UMA_ANYDOMAIN)
2513                 zdom = &zone->uz_domain[0];
2514         else
2515                 zdom = &zone->uz_domain[domain];
2516         if ((bucket = LIST_FIRST(&zdom->uzd_buckets)) != NULL) {
2517                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2518                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2519
2520                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2521                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2522                 ZONE_UNLOCK(zone);
2523                 goto zalloc_start;
2524         }
2525         /* We are no longer associated with this CPU. */
2526         critical_exit();
2527
2528         /*
2529          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2530          * handle the working set.
2531          */
2532         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2533                 zone->uz_count++;
2534         ZONE_UNLOCK(zone);
2535
2536         /*
2537          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2538          * works we'll restart the allocation from the beginning and it
2539          * will use the just filled bucket.
2540          */
2541         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, domain, flags);
2542         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc: zone %s(%p) bucket zone returned %p",
2543             zone->uz_name, zone, bucket);
2544         if (bucket != NULL) {
2545                 ZONE_LOCK(zone);
2546                 critical_enter();
2547                 cpu = curcpu;
2548                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2549                 /*
2550                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2551                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2552                  * the memory directly.
2553                  */
2554                 if (cache->uc_allocbucket != NULL ||
2555                     (zone->uz_flags & UMA_ZONE_NUMA &&
2556                     domain != PCPU_GET(domain)))
2557                         LIST_INSERT_HEAD(&zdom->uzd_buckets, bucket, ub_link);
2558                 else
2559                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2560                 ZONE_UNLOCK(zone);
2561                 goto zalloc_start;
2562         }
2563
2564         /*
2565          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2566          */
2567 zalloc_item:
2568         item = zone_alloc_item(zone, udata, domain, flags);
2569
2570         return (item);
2571 }
2572
2573 void *
2574 uma_zalloc_domain(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
2575 {
2576
2577         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
2578         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
2579
2580         /* This is the fast path allocation */
2581         CTR5(KTR_UMA,
2582             "uma_zalloc_domain thread %x zone %s(%p) domain %d flags %d",
2583             curthread, zone->uz_name, zone, domain, flags);
2584
2585         if (flags & M_WAITOK) {
2586                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2587                     "uma_zalloc_domain: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2588         }
2589         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
2590             ("uma_zalloc_domain: called with spinlock or critical section held"));
2591
2592         return (zone_alloc_item(zone, udata, domain, flags));
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially used over those
2597  * that are totally full.  This helps to reduce fragmentation.
2598  *
2599  * If 'rr' is 1, search all domains starting from 'domain'.  Otherwise check
2600  * only 'domain'.
2601  */
2602 static uma_slab_t
2603 keg_first_slab(uma_keg_t keg, int domain, int rr)
2604 {
2605         uma_domain_t dom;
2606         uma_slab_t slab;
2607         int start;
2608
2609         KASSERT(domain >= 0 && domain < vm_ndomains,
2610             ("keg_first_slab: domain %d out of range", domain));
2611
2612         slab = NULL;
2613         start = domain;
2614         do {
2615                 dom = &keg->uk_domain[domain];
2616                 if (!LIST_EMPTY(&dom->ud_part_slab))
2617                         return (LIST_FIRST(&dom->ud_part_slab));
2618                 if (!LIST_EMPTY(&dom->ud_free_slab)) {
2619                         slab = LIST_FIRST(&dom->ud_free_slab);
2620                         LIST_REMOVE(slab, us_link);
2621                         LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
2622                         return (slab);
2623                 }
2624                 if (rr)
2625                         domain = (domain + 1) % vm_ndomains;
2626         } while (domain != start);
2627
2628         return (NULL);
2629 }
2630
2631 static uma_slab_t
2632 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int rdomain, int flags)
2633 {
2634         uma_domain_t dom;
2635         uma_slab_t slab;
2636         int allocflags, domain, reserve, rr, start;
2637
2638         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2639         slab = NULL;
2640         reserve = 0;
2641         allocflags = flags;
2642         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2643                 reserve = keg->uk_reserve;
2644
2645         /*
2646          * Round-robin for non first-touch zones when there is more than one
2647          * domain.
2648          */
2649         if (vm_ndomains == 1)
2650                 rdomain = 0;
2651         rr = rdomain == UMA_ANYDOMAIN;
2652         if (rr) {
2653                 keg->uk_cursor = (keg->uk_cursor + 1) % vm_ndomains;
2654                 domain = start = keg->uk_cursor;
2655                 /* Only block on the second pass. */
2656                 if ((flags & (M_WAITOK | M_NOVM)) == M_WAITOK)
2657                         allocflags = (allocflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2658         } else
2659                 domain = start = rdomain;
2660
2661 again:
2662         do {
2663                 if (keg->uk_free > reserve &&
2664                     (slab = keg_first_slab(keg, domain, rr)) != NULL) {
2665                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2666                         return (slab);
2667                 }
2668
2669                 /*
2670                  * M_NOVM means don't ask at all!
2671                  */
2672                 if (flags & M_NOVM)
2673                         break;
2674
2675                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2676                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2677                         /*
2678                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2679                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2680                          */
2681                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2682                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2683                                 zone_log_warning(zone);
2684                                 zone_maxaction(zone);
2685                         }
2686                         if (flags & M_NOWAIT)
2687                                 return (NULL);
2688                         zone->uz_sleeps++;
2689                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2690                         continue;
2691                 }
2692                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, domain, allocflags);
2693                 /*
2694                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2695                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2696                  * at least one item.
2697                  */
2698                 if (slab) {
2699                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2700                         dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
2701                         LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
2702                         return (slab);
2703                 }
2704                 if (rr) {
2705                         keg->uk_cursor = (keg->uk_cursor + 1) % vm_ndomains;
2706                         domain = keg->uk_cursor;
2707                 }
2708         } while (domain != start);
2709
2710         /* Retry domain scan with blocking. */
2711         if (allocflags != flags) {
2712                 allocflags = flags;
2713                 goto again;
2714         }
2715
2716         /*
2717          * We might not have been able to get a slab but another cpu
2718          * could have while we were unlocked.  Check again before we
2719          * fail.
2720          */
2721         if (keg->uk_free > reserve &&
2722             (slab = keg_first_slab(keg, domain, rr)) != NULL) {
2723                 MPASS(slab->us_keg == keg);
2724                 return (slab);
2725         }
2726         return (NULL);
2727 }
2728
2729 static uma_slab_t
2730 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int domain, int flags)
2731 {
2732         uma_slab_t slab;
2733
2734         if (keg == NULL) {
2735                 keg = zone_first_keg(zone);
2736                 KEG_LOCK(keg);
2737         }
2738
2739         for (;;) {
2740                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, domain, flags);
2741                 if (slab)
2742                         return (slab);
2743                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2744                         break;
2745         }
2746         KEG_UNLOCK(keg);
2747         return (NULL);
2748 }
2749
2750 /*
2751  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2752  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2753  *
2754  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2755  */
2756 static uma_slab_t
2757 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int domain, int rflags)
2758 {
2759         uma_klink_t klink;
2760         uma_slab_t slab;
2761         uma_keg_t keg;
2762         int flags;
2763         int empty;
2764         int full;
2765
2766         /*
2767          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2768          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2769          * without blocking.
2770          */
2771         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2772         /*
2773          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2774          * the search.
2775          */
2776         if (last != NULL) {
2777                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, domain, flags);
2778                 if (slab)
2779                         return (slab);
2780                 KEG_UNLOCK(last);
2781         }
2782         /*
2783          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2784          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2785          * required but we've done it for so long now.
2786          */
2787         for (;;) {
2788                 empty = 0;
2789                 full = 0;
2790                 /*
2791                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2792                  * correct lock while calling into the keg layer.
2793                  */
2794                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2795                         keg = klink->kl_keg;
2796                         KEG_LOCK(keg);
2797                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2798                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, domain, flags);
2799                                 if (slab)
2800                                         return (slab);
2801                         }
2802                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2803                                 full++;
2804                         else
2805                                 empty++;
2806                         KEG_UNLOCK(keg);
2807                 }
2808                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2809                         break;
2810                 flags = rflags;
2811                 /*
2812                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2813                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2814                  */
2815                 if (full && !empty) {
2816                         ZONE_LOCK(zone);
2817                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2818                         zone->uz_sleeps++;
2819                         zone_log_warning(zone);
2820                         zone_maxaction(zone);
2821                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2822                             "zonelimit", hz/100);
2823                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2824                         ZONE_UNLOCK(zone);
2825                         continue;
2826                 }
2827         }
2828         return (NULL);
2829 }
2830
2831 static void *
2832 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2833 {
2834         uma_domain_t dom;
2835         void *item;
2836         uint8_t freei;
2837
2838         MPASS(keg == slab->us_keg);
2839         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2840
2841         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2842         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2843         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2844         slab->us_freecount--;
2845         keg->uk_free--;
2846
2847         /* Move this slab to the full list */
2848         if (slab->us_freecount == 0) {
2849                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2850                 dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
2851                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_full_slab, slab, us_link);
2852         }
2853
2854         return (item);
2855 }
2856
2857 static int
2858 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int domain, int flags)
2859 {
2860         uma_slab_t slab;
2861         uma_keg_t keg;
2862 #ifdef NUMA
2863         int stripe;
2864 #endif
2865         int i;
2866
2867         slab = NULL;
2868         keg = NULL;
2869         /* Try to keep the buckets totally full */
2870         for (i = 0; i < max; ) {
2871                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, domain, flags)) == NULL)
2872                         break;
2873                 keg = slab->us_keg;
2874 #ifdef NUMA
2875                 stripe = howmany(max, vm_ndomains);
2876 #endif
2877                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2878                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2879                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2880                                 break;
2881 #ifdef NUMA
2882                         /*
2883                          * If the zone is striped we pick a new slab for every
2884                          * N allocations.  Eliminating this conditional will
2885                          * instead pick a new domain for each bucket rather
2886                          * than stripe within each bucket.  The current option
2887                          * produces more fragmentation and requires more cpu
2888                          * time but yields better distribution.
2889                          */
2890                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_NUMA) == 0 &&
2891                             vm_ndomains > 1 && --stripe == 0)
2892                                 break;
2893 #endif
2894                 }
2895                 /* Don't block if we allocated any successfully. */
2896                 flags &= ~M_WAITOK;
2897                 flags |= M_NOWAIT;
2898         }
2899         if (slab != NULL)
2900                 KEG_UNLOCK(keg);
2901
2902         return i;
2903 }
2904
2905 static uma_bucket_t
2906 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
2907 {
2908         uma_bucket_t bucket;
2909         int max;
2910
2911         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2912         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2913         if (bucket == NULL)
2914                 return (NULL);
2915
2916         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2917         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2918             max, domain, flags);
2919
2920         /*
2921          * Initialize the memory if necessary.
2922          */
2923         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2924                 int i;
2925
2926                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2927                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2928                             flags) != 0)
2929                                 break;
2930                 /*
2931                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2932                  * rest back onto the freelist.
2933                  */
2934                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2935                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2936                             bucket->ub_cnt - i);
2937 #ifdef INVARIANTS
2938                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2939                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2940 #endif
2941                         bucket->ub_cnt = i;
2942                 }
2943         }
2944
2945         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2946                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2947                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2948                 return (NULL);
2949         }
2950
2951         return (bucket);
2952 }
2953
2954 /*
2955  * Allocates a single item from a zone.
2956  *
2957  * Arguments
2958  *      zone   The zone to alloc for.
2959  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2960  *      domain The domain to allocate from or UMA_ANYDOMAIN.
2961  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2962  *
2963  * Returns
2964  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2965  *      An item if successful
2966  */
2967
2968 static void *
2969 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int domain, int flags)
2970 {
2971         void *item;
2972 #ifdef INVARIANTS
2973         bool skipdbg;
2974 #endif
2975
2976         item = NULL;
2977
2978         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, domain, flags) != 1)
2979                 goto fail;
2980         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2981
2982 #ifdef INVARIANTS
2983         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
2984 #endif
2985         /*
2986          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2987          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2988          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2989          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2990          */
2991         if (zone->uz_init != NULL) {
2992                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2993                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2994                         goto fail;
2995                 }
2996         }
2997         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2998 #ifdef INVARIANTS
2999             (!skipdbg || zone->uz_ctor != trash_ctor ||
3000             zone->uz_dtor != trash_dtor) &&
3001 #endif
3002             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
3003                 zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
3004                 goto fail;
3005         }
3006 #ifdef INVARIANTS
3007         if (!skipdbg)
3008                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
3009 #endif
3010         if (flags & M_ZERO)
3011                 uma_zero_item(item, zone);
3012
3013         CTR3(KTR_UMA, "zone_alloc_item item %p from %s(%p)", item,
3014             zone->uz_name, zone);
3015
3016         return (item);
3017
3018 fail:
3019         CTR2(KTR_UMA, "zone_alloc_item failed from %s(%p)",
3020             zone->uz_name, zone);
3021         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
3022         return (NULL);
3023 }
3024
3025 /* See uma.h */
3026 void
3027 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
3028 {
3029         uma_cache_t cache;
3030         uma_bucket_t bucket;
3031         uma_zone_domain_t zdom;
3032         int cpu, domain, lockfail;
3033 #ifdef INVARIANTS
3034         bool skipdbg;
3035 #endif
3036
3037         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
3038         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
3039
3040         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
3041             zone->uz_name);
3042
3043         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3044             ("uma_zfree_arg: called with spinlock or critical section held"));
3045
3046         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
3047         if (item == NULL)
3048                 return;
3049 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
3050         if (is_memguard_addr(item)) {
3051                 if (zone->uz_dtor != NULL)
3052                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
3053                 if (zone->uz_fini != NULL)
3054                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
3055                 memguard_free(item);
3056                 return;
3057         }
3058 #endif
3059 #ifdef INVARIANTS
3060         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
3061         if (skipdbg == false) {
3062                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
3063                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
3064                 else
3065                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
3066         }
3067         if (zone->uz_dtor != NULL && (!skipdbg ||
3068             zone->uz_dtor != trash_dtor || zone->uz_ctor != trash_ctor))
3069 #else
3070         if (zone->uz_dtor != NULL)
3071 #endif
3072                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
3073
3074         /*
3075          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
3076          * a little longer for the limits to be reset.
3077          */
3078         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
3079                 goto zfree_item;
3080
3081         /*
3082          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
3083          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
3084          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
3085          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
3086          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
3087          * preemption and migration.  We release the critical section in
3088          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
3089          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
3090          * detect and handle migration if it has occurred.
3091          */
3092 zfree_restart:
3093         critical_enter();
3094         cpu = curcpu;
3095         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
3096
3097 zfree_start:
3098         /*
3099          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
3100          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
3101          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
3102          */
3103         bucket = cache->uc_allocbucket;
3104         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
3105                 bucket = cache->uc_freebucket;
3106         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
3107                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
3108                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
3109                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
3110                 bucket->ub_cnt++;
3111                 cache->uc_frees++;
3112                 critical_exit();
3113                 return;
3114         }
3115
3116         /*
3117          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
3118          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
3119          * section.  Since the critical section is released, we may be
3120          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
3121          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
3122          * the critical section.
3123          */
3124         critical_exit();
3125         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
3126                 goto zfree_item;
3127
3128         lockfail = 0;
3129         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
3130                 /* Record contention to size the buckets. */
3131                 ZONE_LOCK(zone);
3132                 lockfail = 1;
3133         }
3134         critical_enter();
3135         cpu = curcpu;
3136         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
3137
3138         bucket = cache->uc_freebucket;
3139         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
3140                 ZONE_UNLOCK(zone);
3141                 goto zfree_start;
3142         }
3143         cache->uc_freebucket = NULL;
3144         /* We are no longer associated with this CPU. */
3145         critical_exit();
3146
3147         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_NUMA) != 0)
3148                 domain = PCPU_GET(domain);
3149         else 
3150                 domain = 0;
3151         zdom = &zone->uz_domain[0];
3152
3153         /* Can we throw this on the zone full list? */
3154         if (bucket != NULL) {
3155                 CTR3(KTR_UMA,
3156                     "uma_zfree: zone %s(%p) putting bucket %p on free list",
3157                     zone->uz_name, zone, bucket);
3158                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
3159                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
3160                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
3161                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_NOBUCKETCACHE) != 0) {
3162                         ZONE_UNLOCK(zone);
3163                         bucket_drain(zone, bucket);
3164                         bucket_free(zone, bucket, udata);
3165                         goto zfree_restart;
3166                 } else
3167                         LIST_INSERT_HEAD(&zdom->uzd_buckets, bucket, ub_link);
3168         }
3169
3170         /*
3171          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
3172          * handle the working set.
3173          */
3174         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
3175                 zone->uz_count++;
3176         ZONE_UNLOCK(zone);
3177
3178         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
3179         CTR3(KTR_UMA, "uma_zfree: zone %s(%p) allocated bucket %p",
3180             zone->uz_name, zone, bucket);
3181         if (bucket) {
3182                 critical_enter();
3183                 cpu = curcpu;
3184                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
3185                 if (cache->uc_freebucket == NULL &&
3186                     ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_NUMA) == 0 ||
3187                     domain == PCPU_GET(domain))) {
3188                         cache->uc_freebucket = bucket;
3189                         goto zfree_start;
3190                 }
3191                 /*
3192                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
3193                  * critical section to free the bucket.
3194                  */
3195                 critical_exit();
3196                 bucket_free(zone, bucket, udata);
3197                 goto zfree_restart;
3198         }
3199
3200         /*
3201          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
3202          */
3203 zfree_item:
3204         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
3205
3206         return;
3207 }
3208
3209 void
3210 uma_zfree_domain(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
3211 {
3212
3213         /* Enable entropy collection for RANDOM_ENABLE_UMA kernel option */
3214         random_harvest_fast_uma(&zone, sizeof(zone), 1, RANDOM_UMA);
3215
3216         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_domain thread %x zone %s", curthread,
3217             zone->uz_name);
3218
3219         KASSERT(curthread->td_critnest == 0 || SCHEDULER_STOPPED(),
3220             ("uma_zfree_domain: called with spinlock or critical section held"));
3221
3222         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
3223         if (item == NULL)
3224                 return;
3225         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_NONE);
3226 }
3227
3228 static void
3229 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
3230 {
3231         uma_domain_t dom;
3232         uint8_t freei;
3233
3234         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
3235         MPASS(keg == slab->us_keg);
3236
3237         dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
3238
3239         /* Do we need to remove from any lists? */
3240         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
3241                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
3242                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_free_slab, slab, us_link);
3243         } else if (slab->us_freecount == 0) {
3244                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
3245                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_part_slab, slab, us_link);
3246         }
3247
3248         /* Slab management. */
3249         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3250         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
3251         slab->us_freecount++;
3252
3253         /* Keg statistics. */
3254         keg->uk_free++;
3255 }
3256
3257 static void
3258 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
3259 {
3260         void *item;
3261         uma_slab_t slab;
3262         uma_keg_t keg;
3263         uint8_t *mem;
3264         int clearfull;
3265         int i;
3266
3267         clearfull = 0;
3268         keg = zone_first_keg(zone);
3269         KEG_LOCK(keg);
3270         for (i = 0; i < cnt; i++) {
3271                 item = bucket[i];
3272                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
3273                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3274                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
3275                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
3276                         } else {
3277                                 mem += keg->uk_pgoff;
3278                                 slab = (uma_slab_t)mem;
3279                         }
3280                 } else {
3281                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
3282                         if (slab->us_keg != keg) {
3283                                 KEG_UNLOCK(keg);
3284                                 keg = slab->us_keg;
3285                                 KEG_LOCK(keg);
3286                         }
3287                 }
3288                 slab_free_item(keg, slab, item);
3289                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
3290                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
3291                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
3292                                 clearfull = 1;
3293                         }
3294
3295                         /* 
3296                          * We can handle one more allocation. Since we're
3297                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
3298                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
3299                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
3300                          * threads etc).
3301                          */
3302                         wakeup(keg);
3303                 }
3304         }
3305         KEG_UNLOCK(keg);
3306         if (clearfull) {
3307                 ZONE_LOCK(zone);
3308                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
3309                 wakeup(zone);
3310                 ZONE_UNLOCK(zone);
3311         }
3312
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Frees a single item to any zone.
3317  *
3318  * Arguments:
3319  *      zone   The zone to free to
3320  *      item   The item we're freeing
3321  *      udata  User supplied data for the dtor
3322  *      skip   Skip dtors and finis
3323  */
3324 static void
3325 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
3326 {
3327 #ifdef INVARIANTS
3328         bool skipdbg;
3329
3330         skipdbg = uma_dbg_zskip(zone, item);
3331         if (skip == SKIP_NONE && !skipdbg) {
3332                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
3333                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
3334                 else
3335                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
3336         }
3337
3338         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor != NULL &&
3339             (!skipdbg || zone->uz_dtor != trash_dtor ||
3340             zone->uz_ctor != trash_ctor))
3341 #else
3342         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor != NULL)
3343 #endif
3344                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
3345
3346         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
3347                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
3348
3349         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
3350         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
3351 }
3352
3353 /* See uma.h */
3354 int
3355 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
3356 {
3357         uma_keg_t keg;
3358
3359         keg = zone_first_keg(zone);
3360         if (keg == NULL)
3361                 return (0);
3362         KEG_LOCK(keg);
3363         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
3364         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
3365                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
3366         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
3367         KEG_UNLOCK(keg);
3368
3369         return (nitems);
3370 }
3371
3372 /* See uma.h */
3373 int
3374 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
3375 {
3376         int nitems;
3377         uma_keg_t keg;
3378
3379         keg = zone_first_keg(zone);
3380         if (keg == NULL)
3381                 return (0);
3382         KEG_LOCK(keg);
3383         nitems = (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers;
3384         KEG_UNLOCK(keg);
3385
3386         return (nitems);
3387 }
3388
3389 /* See uma.h */
3390 void
3391 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
3392 {
3393
3394         ZONE_LOCK(zone);
3395         zone->uz_warning = warning;
3396         ZONE_UNLOCK(zone);
3397 }
3398
3399 /* See uma.h */
3400 void
3401 uma_zone_set_maxaction(uma_zone_t zone, uma_maxaction_t maxaction)
3402 {
3403
3404         ZONE_LOCK(zone);
3405         TASK_INIT(&zone->uz_maxaction, 0, (task_fn_t *)maxaction, zone);
3406         ZONE_UNLOCK(zone);
3407 }
3408
3409 /* See uma.h */
3410 int
3411 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
3412 {
3413         int64_t nitems;
3414         u_int i;
3415
3416         ZONE_LOCK(zone);
3417         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
3418         CPU_FOREACH(i) {
3419                 /*
3420                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
3421                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
3422                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
3423                  */
3424                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
3425                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
3426         }
3427         ZONE_UNLOCK(zone);
3428
3429         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
3430 }
3431
3432 /* See uma.h */
3433 void
3434 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
3435 {
3436         uma_keg_t keg;
3437
3438         keg = zone_first_keg(zone);
3439         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3440         KEG_LOCK(keg);
3441         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3442             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
3443         keg->uk_init = uminit;
3444         KEG_UNLOCK(keg);
3445 }
3446
3447 /* See uma.h */
3448 void
3449 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3450 {
3451         uma_keg_t keg;
3452
3453         keg = zone_first_keg(zone);
3454         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
3455         KEG_LOCK(keg);
3456         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3457             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3458         keg->uk_fini = fini;
3459         KEG_UNLOCK(keg);
3460 }
3461
3462 /* See uma.h */
3463 void
3464 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3465 {
3466
3467         ZONE_LOCK(zone);
3468         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3469             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3470         zone->uz_init = zinit;
3471         ZONE_UNLOCK(zone);
3472 }
3473
3474 /* See uma.h */
3475 void
3476 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3477 {
3478
3479         ZONE_LOCK(zone);
3480         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3481             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3482         zone->uz_fini = zfini;
3483         ZONE_UNLOCK(zone);
3484 }
3485
3486 /* See uma.h */
3487 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3488 void
3489 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3490 {
3491         uma_keg_t keg;
3492
3493         keg = zone_first_keg(zone);
3494         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3495         KEG_LOCK(keg);
3496         keg->uk_freef = freef;
3497         KEG_UNLOCK(keg);
3498 }
3499
3500 /* See uma.h */
3501 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3502 void
3503 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3504 {
3505         uma_keg_t keg;
3506
3507         keg = zone_first_keg(zone);
3508         KEG_LOCK(keg);
3509         keg->uk_allocf = allocf;
3510         KEG_UNLOCK(keg);
3511 }
3512
3513 /* See uma.h */
3514 void
3515 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3516 {
3517         uma_keg_t keg;
3518
3519         keg = zone_first_keg(zone);
3520         if (keg == NULL)
3521                 return;
3522         KEG_LOCK(keg);
3523         keg->uk_reserve = items;
3524         KEG_UNLOCK(keg);
3525
3526         return;
3527 }
3528
3529 /* See uma.h */
3530 int
3531 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3532 {
3533         uma_keg_t keg;
3534         vm_offset_t kva;
3535         u_int pages;
3536
3537         keg = zone_first_keg(zone);
3538         if (keg == NULL)
3539                 return (0);
3540         pages = count / keg->uk_ipers;
3541
3542         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3543                 pages++;
3544         pages *= keg->uk_ppera;
3545
3546 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3547         if (keg->uk_ppera > 1) {
3548 #else
3549         if (1) {
3550 #endif
3551                 kva = kva_alloc((vm_size_t)pages * PAGE_SIZE);
3552                 if (kva == 0)
3553                         return (0);
3554         } else
3555                 kva = 0;
3556         KEG_LOCK(keg);
3557         keg->uk_kva = kva;
3558         keg->uk_offset = 0;
3559         keg->uk_maxpages = pages;
3560 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3561         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3562 #else
3563         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3564 #endif
3565         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3566         KEG_UNLOCK(keg);
3567
3568         return (1);
3569 }
3570
3571 /* See uma.h */
3572 void
3573 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3574 {
3575         uma_domain_t dom;
3576         uma_slab_t slab;
3577         uma_keg_t keg;
3578         int domain, slabs;
3579
3580         keg = zone_first_keg(zone);
3581         if (keg == NULL)
3582                 return;
3583         KEG_LOCK(keg);
3584         slabs = items / keg->uk_ipers;
3585         domain = 0;
3586         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3587                 slabs++;
3588         while (slabs > 0) {
3589                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, domain, M_WAITOK);
3590                 if (slab == NULL)
3591                         break;
3592                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3593                 dom = &keg->uk_domain[slab->us_domain];
3594                 LIST_INSERT_HEAD(&dom->ud_free_slab, slab, us_link);
3595                 slabs--;
3596                 domain = (domain + 1) % vm_ndomains;
3597         }
3598         KEG_UNLOCK(keg);
3599 }
3600
3601 /* See uma.h */
3602 static void
3603 uma_reclaim_locked(bool kmem_danger)
3604 {
3605
3606         CTR0(KTR_UMA, "UMA: vm asked us to release pages!");
3607         sx_assert(&uma_drain_lock, SA_XLOCKED);
3608         bucket_enable();
3609         zone_foreach(zone_drain);
3610         if (vm_page_count_min() || kmem_danger) {
3611                 cache_drain_safe(NULL);
3612                 zone_foreach(zone_drain);
3613         }
3614         /*
3615          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3616          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3617          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3618          */
3619         zone_drain(slabzone);
3620         bucket_zone_drain();
3621 }
3622
3623 void
3624 uma_reclaim(void)
3625 {
3626
3627         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3628         uma_reclaim_locked(false);
3629         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3630 }
3631
3632 static volatile int uma_reclaim_needed;
3633
3634 void
3635 uma_reclaim_wakeup(void)
3636 {
3637
3638         if (atomic_fetchadd_int(&uma_reclaim_needed, 1) == 0)
3639                 wakeup(uma_reclaim);
3640 }
3641
3642 void
3643 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
3644 {
3645
3646         for (;;) {
3647                 sx_xlock(&uma_drain_lock);
3648                 while (atomic_load_int(&uma_reclaim_needed) == 0)
3649                         sx_sleep(uma_reclaim, &uma_drain_lock, PVM, "umarcl",
3650                             hz);
3651                 sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3652                 EVENTHANDLER_INVOKE(vm_lowmem, VM_LOW_KMEM);
3653                 sx_xlock(&uma_drain_lock);
3654                 uma_reclaim_locked(true);
3655                 atomic_store_int(&uma_reclaim_needed, 0);
3656                 sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3657                 /* Don't fire more than once per-second. */
3658                 pause("umarclslp", hz);
3659         }
3660 }
3661
3662 /* See uma.h */
3663 int
3664 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3665 {
3666         int full;
3667
3668         ZONE_LOCK(zone);
3669         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3670         ZONE_UNLOCK(zone);
3671         return (full);  
3672 }
3673
3674 int
3675 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3676 {
3677         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3678 }
3679
3680 void *
3681 uma_large_malloc_domain(vm_size_t size, int domain, int wait)
3682 {
3683         struct vmem *arena;
3684         vm_offset_t addr;
3685         uma_slab_t slab;
3686
3687 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3688         if (__predict_true((wait & M_EXEC) == 0))
3689                 arena = kernel_arena;
3690         else
3691                 arena = kernel_rwx_arena;
3692 #else
3693         arena = kernel_arena;
3694 #endif
3695
3696         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, domain, wait);
3697         if (slab == NULL)
3698                 return (NULL);
3699         if (domain == UMA_ANYDOMAIN)
3700                 addr = kmem_malloc(arena, size, wait);
3701         else
3702                 addr = kmem_malloc_domain(arena, domain, size, wait);
3703         if (addr != 0) {
3704                 vsetslab(addr, slab);
3705                 slab->us_data = (void *)addr;
3706                 slab->us_flags = UMA_SLAB_KERNEL | UMA_SLAB_MALLOC;
3707 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3708                 if (__predict_false(arena == kernel_rwx_arena))
3709                         slab->us_flags |= UMA_SLAB_KRWX;
3710 #endif
3711                 slab->us_size = size;
3712                 slab->us_domain = vm_phys_domain(PHYS_TO_VM_PAGE(
3713                     pmap_kextract(addr)));
3714                 uma_total_inc(size);
3715         } else {
3716                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3717         }
3718
3719         return ((void *)addr);
3720 }
3721
3722 void *
3723 uma_large_malloc(vm_size_t size, int wait)
3724 {
3725
3726         return uma_large_malloc_domain(size, UMA_ANYDOMAIN, wait);
3727 }
3728
3729 void
3730 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3731 {
3732         struct vmem *arena;
3733
3734         KASSERT((slab->us_flags & UMA_SLAB_KERNEL) != 0,
3735             ("uma_large_free:  Memory not allocated with uma_large_malloc."));
3736 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3737         if (__predict_true((slab->us_flags & UMA_SLAB_KRWX) == 0))
3738                 arena = kernel_arena;
3739         else
3740                 arena = kernel_rwx_arena;
3741 #else
3742         arena = kernel_arena;
3743 #endif
3744         kmem_free(arena, (vm_offset_t)slab->us_data, slab->us_size);
3745         uma_total_dec(slab->us_size);
3746         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3747 }
3748
3749 static void
3750 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3751 {
3752
3753         bzero(item, zone->uz_size);
3754 }
3755
3756 unsigned long
3757 uma_limit(void)
3758 {
3759
3760         return (uma_kmem_limit);
3761 }
3762
3763 void
3764 uma_set_limit(unsigned long limit)
3765 {
3766
3767         uma_kmem_limit = limit;
3768 }
3769
3770 unsigned long
3771 uma_size(void)
3772 {
3773
3774         return (uma_kmem_total);
3775 }
3776
3777 long
3778 uma_avail(void)
3779 {
3780
3781         return (uma_kmem_limit - uma_kmem_total);
3782 }
3783
3784 void
3785 uma_print_stats(void)
3786 {
3787         zone_foreach(uma_print_zone);
3788 }
3789
3790 static void
3791 slab_print(uma_slab_t slab)
3792 {
3793         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3794                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3795 }
3796
3797 static void
3798 cache_print(uma_cache_t cache)
3799 {
3800         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3801                 cache->uc_allocbucket,
3802                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3803                 cache->uc_freebucket,
3804                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3805 }
3806
3807 static void
3808 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3809 {
3810         uma_domain_t dom;
3811         uma_slab_t slab;
3812         int i;
3813
3814         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3815             "out %d free %d limit %d\n",
3816             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3817             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3818             (keg->uk_pages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers - keg->uk_free,
3819             keg->uk_free, (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3820         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
3821                 dom = &keg->uk_domain[i];
3822                 printf("Part slabs:\n");
3823                 LIST_FOREACH(slab, &dom->ud_part_slab, us_link)
3824                         slab_print(slab);
3825                 printf("Free slabs:\n");
3826                 LIST_FOREACH(slab, &dom->ud_free_slab, us_link)
3827                         slab_print(slab);
3828                 printf("Full slabs:\n");
3829                 LIST_FOREACH(slab, &dom->ud_full_slab, us_link)
3830                         slab_print(slab);
3831         }
3832 }
3833
3834 void
3835 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3836 {
3837         uma_cache_t cache;
3838         uma_klink_t kl;
3839         int i;
3840
3841         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3842             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3843         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3844                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3845         CPU_FOREACH(i) {
3846                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3847                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3848                 cache_print(cache);
3849         }
3850 }
3851
3852 #ifdef DDB
3853 /*
3854  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3855  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3856  *
3857  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3858  * per-CPU cache statistic.
3859  *
3860  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3861  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3862  * directly so that we don't have to.
3863  */
3864 static void
3865 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3866     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3867 {
3868         uma_cache_t cache;
3869         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3870         int cachefree, cpu;
3871
3872         allocs = frees = sleeps = 0;
3873         cachefree = 0;
3874         CPU_FOREACH(cpu) {
3875                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3876                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3877                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3878                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3879                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3880                 allocs += cache->uc_allocs;
3881                 frees += cache->uc_frees;
3882         }
3883         allocs += z->uz_allocs;
3884         frees += z->uz_frees;
3885         sleeps += z->uz_sleeps;
3886         if (cachefreep != NULL)
3887                 *cachefreep = cachefree;
3888         if (allocsp != NULL)
3889                 *allocsp = allocs;
3890         if (freesp != NULL)
3891                 *freesp = frees;
3892         if (sleepsp != NULL)
3893                 *sleepsp = sleeps;
3894 }
3895 #endif /* DDB */
3896
3897 static int
3898 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3899 {
3900         uma_keg_t kz;
3901         uma_zone_t z;
3902         int count;
3903
3904         count = 0;
3905         rw_rlock(&uma_rwlock);
3906         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3907                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3908                         count++;
3909         }
3910         rw_runlock(&uma_rwlock);
3911         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3912 }
3913
3914 static int
3915 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3916 {
3917         struct uma_stream_header ush;
3918         struct uma_type_header uth;
3919         struct uma_percpu_stat *ups;
3920         uma_bucket_t bucket;
3921         uma_zone_domain_t zdom;
3922         struct sbuf sbuf;
3923         uma_cache_t cache;
3924         uma_klink_t kl;
3925         uma_keg_t kz;
3926         uma_zone_t z;
3927         uma_keg_t k;
3928         int count, error, i;
3929
3930         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3931         if (error != 0)
3932                 return (error);
3933         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3934         sbuf_clear_flags(&sbuf, SBUF_INCLUDENUL);
3935         ups = malloc((mp_maxid + 1) * sizeof(*ups), M_TEMP, M_WAITOK);
3936
3937         count = 0;
3938         rw_rlock(&uma_rwlock);
3939         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3940                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3941                         count++;
3942         }
3943
3944         /*
3945          * Insert stream header.
3946          */
3947         bzero(&ush, sizeof(ush));
3948         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3949         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3950         ush.ush_count = count;
3951         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3952
3953         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3954                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3955                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3956                         ZONE_LOCK(z);
3957                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3958                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3959                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3960                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3961                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3962                                 k = kl->kl_keg;
3963                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3964                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3965                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3966                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3967                                     * k->uk_ipers;
3968                         }
3969
3970                         /*
3971                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3972                          * on the keg's zone list.
3973                          */
3974                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3975                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3976                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3977
3978                         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
3979                                 zdom = &z->uz_domain[i];
3980                                 LIST_FOREACH(bucket, &zdom->uzd_buckets,
3981                                     ub_link)
3982                                         uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3983                         }
3984                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3985                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3986                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3987                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3988                         /*
3989                          * While it is not normally safe to access the cache
3990                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3991                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3992                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3993                          * accept the possible race associated with bucket
3994                          * exchange during monitoring.
3995                          */
3996                         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++) {
3997                                 bzero(&ups[i], sizeof(*ups));
3998                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL ||
3999                                     CPU_ABSENT(i))
4000                                         continue;
4001                                 cache = &z->uz_cpu[i];
4002                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
4003                                         ups[i].ups_cache_free +=
4004                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
4005                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
4006                                         ups[i].ups_cache_free +=
4007                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
4008                                 ups[i].ups_allocs = cache->uc_allocs;
4009                                 ups[i].ups_frees = cache->uc_frees;
4010                         }
4011                         ZONE_UNLOCK(z);
4012                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
4013                         for (i = 0; i < mp_maxid + 1; i++)
4014                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups[i], sizeof(ups[i]));
4015                 }
4016         }
4017         rw_runlock(&uma_rwlock);
4018         error = sbuf_finish(&sbuf);
4019         sbuf_delete(&sbuf);
4020         free(ups, M_TEMP);
4021         return (error);
4022 }
4023
4024 int
4025 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
4026 {
4027         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
4028         int error, max;
4029
4030         max = uma_zone_get_max(zone);
4031         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
4032         if (error || !req->newptr)
4033                 return (error);
4034
4035         uma_zone_set_max(zone, max);
4036
4037         return (0);
4038 }
4039
4040 int
4041 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
4042 {
4043         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
4044         int cur;
4045
4046         cur = uma_zone_get_cur(zone);
4047         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
4048 }
4049
4050 #ifdef INVARIANTS
4051 static uma_slab_t
4052 uma_dbg_getslab(uma_zone_t zone, void *item)
4053 {
4054         uma_slab_t slab;
4055         uma_keg_t keg;
4056         uint8_t *mem;
4057
4058         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
4059         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
4060                 slab = vtoslab((vm_offset_t)mem);
4061         } else {
4062                 /*
4063                  * It is safe to return the slab here even though the
4064                  * zone is unlocked because the item's allocation state
4065                  * essentially holds a reference.
4066                  */
4067                 ZONE_LOCK(zone);
4068                 keg = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg;
4069                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
4070                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
4071                 else
4072                         slab = (uma_slab_t)(mem + keg->uk_pgoff);
4073                 ZONE_UNLOCK(zone);
4074         }
4075
4076         return (slab);
4077 }
4078
4079 static bool
4080 uma_dbg_zskip(uma_zone_t zone, void *mem)
4081 {
4082         uma_keg_t keg;
4083
4084         if ((keg = zone_first_keg(zone)) == NULL)
4085                 return (true);
4086
4087         return (uma_dbg_kskip(keg, mem));
4088 }
4089
4090 static bool
4091 uma_dbg_kskip(uma_keg_t keg, void *mem)
4092 {
4093         uintptr_t idx;
4094
4095         if (dbg_divisor == 0)
4096                 return (true);
4097
4098         if (dbg_divisor == 1)
4099                 return (false);
4100
4101         idx = (uintptr_t)mem >> PAGE_SHIFT;
4102         if (keg->uk_ipers > 1) {
4103                 idx *= keg->uk_ipers;
4104                 idx += ((uintptr_t)mem & PAGE_MASK) / keg->uk_rsize;
4105         }
4106
4107         if ((idx / dbg_divisor) * dbg_divisor != idx) {
4108                 counter_u64_add(uma_skip_cnt, 1);
4109                 return (true);
4110         }
4111         counter_u64_add(uma_dbg_cnt, 1);
4112
4113         return (false);
4114 }
4115
4116 /*
4117  * Set up the slab's freei data such that uma_dbg_free can function.
4118  *
4119  */
4120 static void
4121 uma_dbg_alloc(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
4122 {
4123         uma_keg_t keg;
4124         int freei;
4125
4126         if (slab == NULL) {
4127                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
4128                 if (slab == NULL) 
4129                         panic("uma: item %p did not belong to zone %s\n",
4130                             item, zone->uz_name);
4131         }
4132         keg = slab->us_keg;
4133         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
4134
4135         if (BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
4136                 panic("Duplicate alloc of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
4137                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
4138         BIT_SET_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
4139
4140         return;
4141 }
4142
4143 /*
4144  * Verifies freed addresses.  Checks for alignment, valid slab membership
4145  * and duplicate frees.
4146  *
4147  */
4148 static void
4149 uma_dbg_free(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab, void *item)
4150 {
4151         uma_keg_t keg;
4152         int freei;
4153
4154         if (slab == NULL) {
4155                 slab = uma_dbg_getslab(zone, item);
4156                 if (slab == NULL) 
4157                         panic("uma: Freed item %p did not belong to zone %s\n",
4158                             item, zone->uz_name);
4159         }
4160         keg = slab->us_keg;
4161         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
4162
4163         if (freei >= keg->uk_ipers)
4164                 panic("Invalid free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
4165                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
4166
4167         if (((freei * keg->uk_rsize) + slab->us_data) != item) 
4168                 panic("Unaligned free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
4169                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
4170
4171         if (!BIT_ISSET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree))
4172                 panic("Duplicate free of %p from zone %p(%s) slab %p(%d)\n",
4173                     item, zone, zone->uz_name, slab, freei);
4174
4175         BIT_CLR_ATOMIC(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_debugfree);
4176 }
4177 #endif /* INVARIANTS */
4178
4179 #ifdef DDB
4180 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
4181 {
4182         uma_bucket_t bucket;
4183         uma_keg_t kz;
4184         uma_zone_t z;
4185         uma_zone_domain_t zdom;
4186         uint64_t allocs, frees, sleeps;
4187         int cachefree, i;
4188
4189         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
4190             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
4191         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
4192                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
4193                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
4194                                 allocs = z->uz_allocs;
4195                                 frees = z->uz_frees;
4196                                 sleeps = z->uz_sleeps;
4197                                 cachefree = 0;
4198                         } else
4199                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
4200                                     &frees, &sleeps);
4201                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
4202                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
4203                                 cachefree += kz->uk_free;
4204                         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
4205                                 zdom = &z->uz_domain[i];
4206                                 LIST_FOREACH(bucket, &zdom->uzd_buckets,
4207                                     ub_link)
4208                                         cachefree += bucket->ub_cnt;
4209                         }
4210                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
4211                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
4212                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
4213                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
4214                         if (db_pager_quit)
4215                                 return;
4216                 }
4217         }
4218 }
4219
4220 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
4221 {
4222         uma_bucket_t bucket;
4223         uma_zone_t z;
4224         uma_zone_domain_t zdom;
4225         uint64_t allocs, frees;
4226         int cachefree, i;
4227
4228         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
4229             "Requests", "Bucket");
4230         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
4231                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
4232                 for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
4233                         zdom = &z->uz_domain[i];
4234                         LIST_FOREACH(bucket, &zdom->uzd_buckets, ub_link)
4235                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
4236                 }
4237                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
4238                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
4239                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
4240                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
4241                 if (db_pager_quit)
4242                         return;
4243         }
4244 }
4245 #endif  /* DDB */