]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.0.git/blob - sys/vm/uma_core.c
- Copy stable/10 (r259064) to releng/10.0 as part of the
[FreeBSD/releng/10.0.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/kernel.h>
68 #include <sys/types.h>
69 #include <sys/queue.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mutex.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/rwlock.h>
77 #include <sys/sbuf.h>
78 #include <sys/smp.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_pageout.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <vm/vm_map.h>
87 #include <vm/vm_kern.h>
88 #include <vm/vm_extern.h>
89 #include <vm/uma.h>
90 #include <vm/uma_int.h>
91 #include <vm/uma_dbg.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
96 #include <vm/memguard.h>
97 #endif
98
99 /*
100  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
101  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
102  * bss section to bootstrap us.
103  */
104 static struct uma_keg masterkeg;
105 static struct uma_zone masterzone_k;
106 static struct uma_zone masterzone_z;
107 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
108 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
109
110 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
111 static uma_zone_t slabzone;
112 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
113
114 /*
115  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
116  * prior to malloc coming up.
117  */
118 static uma_zone_t hashzone;
119
120 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
121 int uma_align_cache = 64 - 1;
122
123 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
124
125 /*
126  * Are we allowed to allocate buckets?
127  */
128 static int bucketdisable = 1;
129
130 /* Linked list of all kegs in the system */
131 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
132
133 /* This mutex protects the keg list */
134 static struct mtx_padalign uma_mtx;
135
136 /* Linked list of boot time pages */
137 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
138     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
139
140 /* This mutex protects the boot time pages list */
141 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
142
143 /* Is the VM done starting up? */
144 static int booted = 0;
145 #define UMA_STARTUP     1
146 #define UMA_STARTUP2    2
147
148 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
149 static const u_int uma_max_ipers = SLAB_SETSIZE;
150
151 /*
152  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
153  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
154  */
155 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
156
157 /*
158  * This is the handle used to schedule events that need to happen
159  * outside of the allocation fast path.
160  */
161 static struct callout uma_callout;
162 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
163
164 /*
165  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
166  * a special allocation function just for zones.
167  */
168 struct uma_zctor_args {
169         const char *name;
170         size_t size;
171         uma_ctor ctor;
172         uma_dtor dtor;
173         uma_init uminit;
174         uma_fini fini;
175         uma_import import;
176         uma_release release;
177         void *arg;
178         uma_keg_t keg;
179         int align;
180         uint32_t flags;
181 };
182
183 struct uma_kctor_args {
184         uma_zone_t zone;
185         size_t size;
186         uma_init uminit;
187         uma_fini fini;
188         int align;
189         uint32_t flags;
190 };
191
192 struct uma_bucket_zone {
193         uma_zone_t      ubz_zone;
194         char            *ubz_name;
195         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
196         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
197 };
198
199 /*
200  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
201  * of two sizes for more efficient space utilization.
202  */
203 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
204     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
205
206 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(128)
207
208 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
209         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
210         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
211         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
212         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
213         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
214         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
215         { NULL, NULL, 0}
216 };
217
218 /*
219  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
220  */
221 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
222
223 /* Prototypes.. */
224
225 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
226 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
227 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
228 static void page_free(void *, int, uint8_t);
229 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
230 static void cache_drain(uma_zone_t);
231 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
232 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
233 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
234 static void keg_dtor(void *, int, void *);
235 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
236 static void zone_dtor(void *, int, void *);
237 static int zero_init(void *, int, int);
238 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
239 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
240 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
241 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
242 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
243 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
244 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
245 static void uma_timeout(void *);
246 static void uma_startup3(void);
247 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
248 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
249 static void bucket_enable(void);
250 static void bucket_init(void);
251 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
252 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
253 static void bucket_zone_drain(void);
254 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
255 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
256 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
257 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
258 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
259 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
260     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
261 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
262 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
263
264 void uma_print_zone(uma_zone_t);
265 void uma_print_stats(void);
266 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
267 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
268
269 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
270
271 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
272     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
273
274 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
275     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
276
277 static int zone_warnings = 1;
278 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
279 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
280     "Warn when UMA zones becomes full");
281
282 /*
283  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
284  */
285 static void
286 bucket_enable(void)
287 {
288         bucketdisable = vm_page_count_min();
289 }
290
291 /*
292  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
293  *
294  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
295  * of the header and an array of pointers.
296  */
297 static void
298 bucket_init(void)
299 {
300         struct uma_bucket_zone *ubz;
301         int size;
302         int i;
303
304         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
305                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
306                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
307                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
308                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
309                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
310         }
311 }
312
313 /*
314  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
315  * to allocate the bucket.
316  */
317 static struct uma_bucket_zone *
318 bucket_zone_lookup(int entries)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321
322         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
323                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
324                         return (ubz);
325         ubz--;
326         return (ubz);
327 }
328
329 static int
330 bucket_select(int size)
331 {
332         struct uma_bucket_zone *ubz;
333
334         ubz = &bucket_zones[0];
335         if (size > ubz->ubz_maxsize)
336                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
337
338         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
339                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
340                         break;
341         ubz--;
342         return (ubz->ubz_entries);
343 }
344
345 static uma_bucket_t
346 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349         uma_bucket_t bucket;
350
351         /*
352          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
353          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
354          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
355          * low memory situations.
356          */
357         if (bucketdisable)
358                 return (NULL);
359         /*
360          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
361          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
362          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
363          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
364          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
365          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
366          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
367          * free path.
368          */
369         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
370                 return (NULL);
371         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
372                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
373         else
374                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
375         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
376                 flags |= M_NOVM;
377         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
378         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
379         if (bucket) {
380 #ifdef INVARIANTS
381                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
382 #endif
383                 bucket->ub_cnt = 0;
384                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
385         }
386
387         return (bucket);
388 }
389
390 static void
391 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
392 {
393         struct uma_bucket_zone *ubz;
394
395         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
396             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
397         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
398                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
399         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
400         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
401 }
402
403 static void
404 bucket_zone_drain(void)
405 {
406         struct uma_bucket_zone *ubz;
407
408         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
409                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
410 }
411
412 static void
413 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
414 {
415         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
416
417         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
418                 return;
419
420         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
421                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
422 }
423
424 static void
425 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
426 {
427         uma_klink_t klink;
428
429         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
430                 kegfn(klink->kl_keg);
431 }
432
433 /*
434  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
435  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
436  *
437  * Arguments:
438  *      arg   Unused
439  *
440  * Returns:
441  *      Nothing
442  */
443 static void
444 uma_timeout(void *unused)
445 {
446         bucket_enable();
447         zone_foreach(zone_timeout);
448
449         /* Reschedule this event */
450         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
451 }
452
453 /*
454  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
455  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
456  *
457  *  Returns nothing.
458  */
459 static void
460 keg_timeout(uma_keg_t keg)
461 {
462
463         KEG_LOCK(keg);
464         /*
465          * Expand the keg hash table.
466          *
467          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
468          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
469          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
470          */
471         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
472             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
473                 struct uma_hash newhash;
474                 struct uma_hash oldhash;
475                 int ret;
476
477                 /*
478                  * This is so involved because allocating and freeing
479                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
480                  * I have to do everything in stages and check for
481                  * races.
482                  */
483                 newhash = keg->uk_hash;
484                 KEG_UNLOCK(keg);
485                 ret = hash_alloc(&newhash);
486                 KEG_LOCK(keg);
487                 if (ret) {
488                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
489                                 oldhash = keg->uk_hash;
490                                 keg->uk_hash = newhash;
491                         } else
492                                 oldhash = newhash;
493
494                         KEG_UNLOCK(keg);
495                         hash_free(&oldhash);
496                         return;
497                 }
498         }
499         KEG_UNLOCK(keg);
500 }
501
502 static void
503 zone_timeout(uma_zone_t zone)
504 {
505
506         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
507 }
508
509 /*
510  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
511  * backing store.
512  *
513  * Arguments:
514  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
515  *
516  * Returns:
517  *      1 on sucess and 0 on failure.
518  */
519 static int
520 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
521 {
522         int oldsize;
523         int alloc;
524
525         oldsize = hash->uh_hashsize;
526
527         /* We're just going to go to a power of two greater */
528         if (oldsize)  {
529                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
530                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
531                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
532                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
533         } else {
534                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
535                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
536                     M_WAITOK);
537                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
538         }
539         if (hash->uh_slab_hash) {
540                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
541                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
542                 return (1);
543         }
544
545         return (0);
546 }
547
548 /*
549  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
550  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
551  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
552  *
553  * Arguments:
554  *      oldhash  The hash you want to expand
555  *      newhash  The hash structure for the new table
556  *
557  * Returns:
558  *      Nothing
559  *
560  * Discussion:
561  */
562 static int
563 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
564 {
565         uma_slab_t slab;
566         int hval;
567         int i;
568
569         if (!newhash->uh_slab_hash)
570                 return (0);
571
572         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
573                 return (0);
574
575         /*
576          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
577          * full rehash.
578          */
579
580         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
581                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
582                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
583                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
584                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
585                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
586                             slab, us_hlink);
587                 }
588
589         return (1);
590 }
591
592 /*
593  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
594  *
595  * Arguments:
596  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
597  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
598  *
599  * Returns:
600  *      Nothing
601  */
602 static void
603 hash_free(struct uma_hash *hash)
604 {
605         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
606                 return;
607         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
608                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
609         else
610                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
611 }
612
613 /*
614  * Frees all outstanding items in a bucket
615  *
616  * Arguments:
617  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
618  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
619  *
620  * Returns:
621  *      Nothing
622  */
623
624 static void
625 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
626 {
627         int i;
628
629         if (bucket == NULL)
630                 return;
631
632         if (zone->uz_fini)
633                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
634                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
635         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
636         bucket->ub_cnt = 0;
637 }
638
639 /*
640  * Drains the per cpu caches for a zone.
641  *
642  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
643  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
644  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
645  *
646  * Arguments:
647  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
648  *
649  * Returns:
650  *      Nothing
651  */
652 static void
653 cache_drain(uma_zone_t zone)
654 {
655         uma_cache_t cache;
656         int cpu;
657
658         /*
659          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
660          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
661          * of the caches at this point.
662          *
663          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
664          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
665          *
666          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
667          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
668          * there in some form?
669          */
670         CPU_FOREACH(cpu) {
671                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
672                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
673                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
674                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
675                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
676                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
677                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
678                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
679         }
680         ZONE_LOCK(zone);
681         bucket_cache_drain(zone);
682         ZONE_UNLOCK(zone);
683 }
684
685 /*
686  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
687  */
688 static void
689 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
690 {
691         uma_bucket_t bucket;
692
693         /*
694          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
695          * cpu (alloc/free).
696          */
697         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
698                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
699                 ZONE_UNLOCK(zone);
700                 bucket_drain(zone, bucket);
701                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
702                 ZONE_LOCK(zone);
703         }
704 }
705
706 static void
707 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
708 {
709         uint8_t *mem;
710         int i;
711         uint8_t flags;
712
713         mem = slab->us_data;
714         flags = slab->us_flags;
715         i = start;
716         if (keg->uk_fini != NULL) {
717                 for (i--; i > -1; i--)
718                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
719                             keg->uk_size);
720         }
721         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
722                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
723 #ifdef UMA_DEBUG
724         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
725             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
726 #endif
727         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
728 }
729
730 /*
731  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
732  * the pageout daemon.
733  *
734  * Returns nothing.
735  */
736 static void
737 keg_drain(uma_keg_t keg)
738 {
739         struct slabhead freeslabs = { 0 };
740         uma_slab_t slab;
741         uma_slab_t n;
742
743         /*
744          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
745          * time
746          */
747         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
748                 return;
749
750 #ifdef UMA_DEBUG
751         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
752 #endif
753         KEG_LOCK(keg);
754         if (keg->uk_free == 0)
755                 goto finished;
756
757         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
758         while (slab) {
759                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
760
761                 /* We have no where to free these to */
762                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
763                         slab = n;
764                         continue;
765                 }
766
767                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
768                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
769                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
770
771                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
772                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
773
774                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
775
776                 slab = n;
777         }
778 finished:
779         KEG_UNLOCK(keg);
780
781         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
782                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
783                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
784         }
785 }
786
787 static void
788 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
789 {
790
791         /*
792          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
793          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
794          * is the only call that knows the structure will still be available
795          * when it wakes up.
796          */
797         ZONE_LOCK(zone);
798         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
799                 if (waitok == M_NOWAIT)
800                         goto out;
801                 mtx_unlock(&uma_mtx);
802                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
803                 mtx_lock(&uma_mtx);
804         }
805         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
806         bucket_cache_drain(zone);
807         ZONE_UNLOCK(zone);
808         /*
809          * The DRAINING flag protects us from being freed while
810          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
811          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
812          */
813         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
814         ZONE_LOCK(zone);
815         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
816         wakeup(zone);
817 out:
818         ZONE_UNLOCK(zone);
819 }
820
821 void
822 zone_drain(uma_zone_t zone)
823 {
824
825         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
826 }
827
828 /*
829  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
830  *
831  * Arguments:
832  *      wait  Shall we wait?
833  *
834  * Returns:
835  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
836  *      caller specified M_NOWAIT.
837  */
838 static uma_slab_t
839 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
840 {
841         uma_slabrefcnt_t slabref;
842         uma_alloc allocf;
843         uma_slab_t slab;
844         uint8_t *mem;
845         uint8_t flags;
846         int i;
847
848         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
849         slab = NULL;
850         mem = NULL;
851
852 #ifdef UMA_DEBUG
853         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
854 #endif
855         allocf = keg->uk_allocf;
856         KEG_UNLOCK(keg);
857
858         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
859                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
860                 if (slab == NULL)
861                         goto out;
862         }
863
864         /*
865          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
866          * first time they are added to a zone.
867          *
868          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
869          */
870
871         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
872                 wait |= M_ZERO;
873         else
874                 wait &= ~M_ZERO;
875
876         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
877                 wait |= M_NODUMP;
878
879         /* zone is passed for legacy reasons. */
880         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
881         if (mem == NULL) {
882                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
883                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
884                 slab = NULL;
885                 goto out;
886         }
887
888         /* Point the slab into the allocated memory */
889         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
890                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
891
892         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
893                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
894                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
895
896         slab->us_keg = keg;
897         slab->us_data = mem;
898         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
899         slab->us_flags = flags;
900         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
901 #ifdef INVARIANTS
902         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
903 #endif
904         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
905                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
906                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
907                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
908         }
909
910         if (keg->uk_init != NULL) {
911                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
912                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
913                             keg->uk_size, wait) != 0)
914                                 break;
915                 if (i != keg->uk_ipers) {
916                         keg_free_slab(keg, slab, i);
917                         slab = NULL;
918                         goto out;
919                 }
920         }
921 out:
922         KEG_LOCK(keg);
923
924         if (slab != NULL) {
925                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
926                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
927
928                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
929                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
930         }
931
932         return (slab);
933 }
934
935 /*
936  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
937  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
938  * the VM is ready.
939  */
940 static void *
941 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
942 {
943         uma_keg_t keg;
944         uma_slab_t tmps;
945         int pages, check_pages;
946
947         keg = zone_first_keg(zone);
948         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
949         check_pages = pages - 1;
950         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
951
952         /*
953          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
954          */
955         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
956
957         /* First check if we have enough room. */
958         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
959         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
960                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
961         if (tmps != NULL) {
962                 /*
963                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
964                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
965                  * "pages" contiguous pages of memory.
966                  */
967                 while (pages-- > 0) {
968                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
969                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
970                 }
971                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
972                 *pflag = tmps->us_flags;
973                 return (tmps->us_data);
974         }
975         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
976         if (booted < UMA_STARTUP2)
977                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
978         /*
979          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
980          */
981 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
982         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
983 #else
984         keg->uk_allocf = page_alloc;
985 #endif
986         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
987 }
988
989 /*
990  * Allocates a number of pages from the system
991  *
992  * Arguments:
993  *      bytes  The number of bytes requested
994  *      wait  Shall we wait?
995  *
996  * Returns:
997  *      A pointer to the alloced memory or possibly
998  *      NULL if M_NOWAIT is set.
999  */
1000 static void *
1001 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1002 {
1003         void *p;        /* Returned page */
1004
1005         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1006         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1007
1008         return (p);
1009 }
1010
1011 /*
1012  * Allocates a number of pages from within an object
1013  *
1014  * Arguments:
1015  *      bytes  The number of bytes requested
1016  *      wait   Shall we wait?
1017  *
1018  * Returns:
1019  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1020  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1021  */
1022 static void *
1023 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1024 {
1025         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1026         u_long npages;
1027         vm_offset_t retkva, zkva;
1028         vm_page_t p, p_next;
1029         uma_keg_t keg;
1030
1031         TAILQ_INIT(&alloctail);
1032         keg = zone_first_keg(zone);
1033
1034         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1035         while (npages > 0) {
1036                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1037                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1038                 if (p != NULL) {
1039                         /*
1040                          * Since the page does not belong to an object, its
1041                          * listq is unused.
1042                          */
1043                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1044                         npages--;
1045                         continue;
1046                 }
1047                 if (wait & M_WAITOK) {
1048                         VM_WAIT;
1049                         continue;
1050                 }
1051
1052                 /*
1053                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1054                  * exit.
1055                  */
1056                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1057                         vm_page_unwire(p, 0);
1058                         vm_page_free(p); 
1059                 }
1060                 return (NULL);
1061         }
1062         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1063         zkva = keg->uk_kva +
1064             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1065         retkva = zkva;
1066         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1067                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1068                 zkva += PAGE_SIZE;
1069         }
1070
1071         return ((void *)retkva);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Frees a number of pages to the system
1076  *
1077  * Arguments:
1078  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1079  *      size  The size of the memory being freed
1080  *      flags The original p->us_flags field
1081  *
1082  * Returns:
1083  *      Nothing
1084  */
1085 static void
1086 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1087 {
1088         struct vmem *vmem;
1089
1090         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1091                 vmem = kmem_arena;
1092         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1093                 vmem = kernel_arena;
1094         else
1095                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1096
1097         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Zero fill initializer
1102  *
1103  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1104  */
1105 static int
1106 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1107 {
1108         bzero(mem, size);
1109         return (0);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1114  *
1115  * Arguments
1116  *      keg  The zone we should initialize
1117  *
1118  * Returns
1119  *      Nothing
1120  */
1121 static void
1122 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1123 {
1124         u_int rsize;
1125         u_int memused;
1126         u_int wastedspace;
1127         u_int shsize;
1128
1129         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1130                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1131
1132                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1133                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1134                     PAGE_SIZE);
1135         } else {
1136                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1137                 keg->uk_ppera = 1;
1138         }
1139
1140         /*
1141          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1142          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1143          * allocation bits for we round it up.
1144          */
1145         rsize = keg->uk_size;
1146         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1147                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1148         if (rsize & keg->uk_align)
1149                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1150         keg->uk_rsize = rsize;
1151
1152         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1153             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1154             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1155
1156         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1157                 rsize += sizeof(uint32_t);
1158
1159         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1160                 shsize = 0;
1161         else 
1162                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1163
1164         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1165         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1166             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1167
1168         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1169         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1170
1171         /*
1172          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1173          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1174          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1175          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1176          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1177          */
1178         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1179             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1180                 return;
1181
1182         /*
1183          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1184          * this if it permits more items per-slab.
1185          *
1186          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1187          * Historically this was not done because the VM could not
1188          * efficiently handle contiguous allocations.
1189          */
1190         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1191             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1192                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1193                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1194                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1195 #ifdef UMA_DEBUG
1196                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1197                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1198                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1199                     "calculated ipers = %d, "
1200                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1201                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1202                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1203 #endif
1204                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1205         }
1206
1207         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1208             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1209                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1214  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1215  * more complicated.
1216  *
1217  * Arguments
1218  *      keg  The keg we should initialize
1219  *
1220  * Returns
1221  *      Nothing
1222  */
1223 static void
1224 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1225 {
1226
1227         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1228         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1229             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1230         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1231             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1232
1233         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1234         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1235         keg->uk_ipers = 1;
1236         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1237
1238         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1239         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1240                 return;
1241
1242         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1243         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1244                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1245 }
1246
1247 static void
1248 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1249 {
1250         int alignsize;
1251         int trailer;
1252         int pages;
1253         int rsize;
1254
1255         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1256             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1257
1258         alignsize = keg->uk_align + 1;
1259         rsize = keg->uk_size;
1260         /*
1261          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1262          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1263          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1264          * would fall on the same boundary every time.
1265          */
1266         if (rsize & keg->uk_align)
1267                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1268         if ((rsize & alignsize) == 0)
1269                 rsize += alignsize;
1270         trailer = rsize - keg->uk_size;
1271         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1272         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1273         keg->uk_rsize = rsize;
1274         keg->uk_ppera = pages;
1275         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1276         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1277         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1278         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1279             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1280             keg->uk_ipers));
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1285  * the keg onto the global keg list.
1286  *
1287  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1288  *      udata  Actually uma_kctor_args
1289  */
1290 static int
1291 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1292 {
1293         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1294         uma_keg_t keg = mem;
1295         uma_zone_t zone;
1296
1297         bzero(keg, size);
1298         keg->uk_size = arg->size;
1299         keg->uk_init = arg->uminit;
1300         keg->uk_fini = arg->fini;
1301         keg->uk_align = arg->align;
1302         keg->uk_free = 0;
1303         keg->uk_reserve = 0;
1304         keg->uk_pages = 0;
1305         keg->uk_flags = arg->flags;
1306         keg->uk_allocf = page_alloc;
1307         keg->uk_freef = page_free;
1308         keg->uk_slabzone = NULL;
1309
1310         /*
1311          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1312          */
1313         zone = arg->zone;
1314         keg->uk_name = zone->uz_name;
1315
1316         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1317                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1318
1319         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1320                 keg->uk_init = zero_init;
1321
1322         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1323                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1324
1325         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1326 #ifdef SMP
1327                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1328 #else
1329                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1330 #endif
1331
1332         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1333                 keg_cachespread_init(keg);
1334         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1335                 if (keg->uk_size >
1336                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1337                     sizeof(uint32_t)))
1338                         keg_large_init(keg);
1339                 else
1340                         keg_small_init(keg);
1341         } else {
1342                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1343                         keg_large_init(keg);
1344                 else
1345                         keg_small_init(keg);
1346         }
1347
1348         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1349                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1350                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1351                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1352                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1353                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1354                 } else
1355                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1356         }
1357
1358         /*
1359          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1360          * startup cache until the vm is ready.
1361          */
1362         if (keg->uk_ppera == 1) {
1363 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1364                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1365                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1366
1367                 if (booted < UMA_STARTUP)
1368                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1369 #else
1370                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1371                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1372 #endif
1373         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1374             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1375                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1376
1377         /*
1378          * Initialize keg's lock
1379          */
1380         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1381
1382         /*
1383          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1384          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1385          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1386          */
1387         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1388                 u_int totsize;
1389
1390                 /* Size of the slab struct and free list */
1391                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1392
1393                 /* Size of the reference counts. */
1394                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1395                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1396
1397                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1398                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1399                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1400                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1401
1402                 /*
1403                  * The only way the following is possible is if with our
1404                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1405                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1406                  * mathematically possible for all cases, so we make
1407                  * sure here anyway.
1408                  */
1409                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1410                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1411                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1412                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1413                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1414                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1415                             keg->uk_size);
1416                         panic("UMA slab won't fit.");
1417                 }
1418         }
1419
1420         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1421                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1422
1423 #ifdef UMA_DEBUG
1424         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1425             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1426             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1427             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1428 #endif
1429
1430         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1431
1432         mtx_lock(&uma_mtx);
1433         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1434         mtx_unlock(&uma_mtx);
1435         return (0);
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1440  *
1441  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1442  *      udata  Actually uma_zctor_args
1443  */
1444 static int
1445 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1446 {
1447         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1448         uma_zone_t zone = mem;
1449         uma_zone_t z;
1450         uma_keg_t keg;
1451
1452         bzero(zone, size);
1453         zone->uz_name = arg->name;
1454         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1455         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1456         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1457         zone->uz_init = NULL;
1458         zone->uz_fini = NULL;
1459         zone->uz_allocs = 0;
1460         zone->uz_frees = 0;
1461         zone->uz_fails = 0;
1462         zone->uz_sleeps = 0;
1463         zone->uz_count = 0;
1464         zone->uz_flags = 0;
1465         zone->uz_warning = NULL;
1466         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1467         keg = arg->keg;
1468
1469         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1470
1471         /*
1472          * This is a pure cache zone, no kegs.
1473          */
1474         if (arg->import) {
1475                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1476                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1477                 zone->uz_flags = arg->flags;
1478                 zone->uz_size = arg->size;
1479                 zone->uz_import = arg->import;
1480                 zone->uz_release = arg->release;
1481                 zone->uz_arg = arg->arg;
1482                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1483                 goto out;
1484         }
1485
1486         /*
1487          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1488          */
1489         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1490         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1491         zone->uz_arg = zone; 
1492
1493         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1494                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1495                 zone->uz_init = arg->uminit;
1496                 zone->uz_fini = arg->fini;
1497                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1498                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1499                 mtx_lock(&uma_mtx);
1500                 ZONE_LOCK(zone);
1501                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1502                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1503                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1504                                 break;
1505                         }
1506                 }
1507                 ZONE_UNLOCK(zone);
1508                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1509         } else if (keg == NULL) {
1510                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1511                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1512                         return (ENOMEM);
1513         } else {
1514                 struct uma_kctor_args karg;
1515                 int error;
1516
1517                 /* We should only be here from uma_startup() */
1518                 karg.size = arg->size;
1519                 karg.uminit = arg->uminit;
1520                 karg.fini = arg->fini;
1521                 karg.align = arg->align;
1522                 karg.flags = arg->flags;
1523                 karg.zone = zone;
1524                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1525                     flags);
1526                 if (error)
1527                         return (error);
1528         }
1529
1530         /*
1531          * Link in the first keg.
1532          */
1533         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1534         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1535         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1536         zone->uz_size = keg->uk_size;
1537         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1538             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1539
1540         /*
1541          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1542          * caches.  If we're internal, bail out here.
1543          */
1544         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1545                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1546                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1547                 return (0);
1548         }
1549
1550 out:
1551         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1552                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1553         else
1554                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1555
1556         return (0);
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1561  * table and removes the keg from the global list.
1562  *
1563  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1564  *      udata  unused
1565  */
1566 static void
1567 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1568 {
1569         uma_keg_t keg;
1570
1571         keg = (uma_keg_t)arg;
1572         KEG_LOCK(keg);
1573         if (keg->uk_free != 0) {
1574                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1575                     " Lost %d pages of memory.\n",
1576                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1577                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1578         }
1579         KEG_UNLOCK(keg);
1580
1581         hash_free(&keg->uk_hash);
1582
1583         KEG_LOCK_FINI(keg);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Zone header dtor.
1588  *
1589  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1590  *      udata  unused
1591  */
1592 static void
1593 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1594 {
1595         uma_klink_t klink;
1596         uma_zone_t zone;
1597         uma_keg_t keg;
1598
1599         zone = (uma_zone_t)arg;
1600         keg = zone_first_keg(zone);
1601
1602         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1603                 cache_drain(zone);
1604
1605         mtx_lock(&uma_mtx);
1606         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1607         mtx_unlock(&uma_mtx);
1608         /*
1609          * XXX there are some races here where
1610          * the zone can be drained but zone lock
1611          * released and then refilled before we
1612          * remove it... we dont care for now
1613          */
1614         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1615         /*
1616          * Unlink all of our kegs.
1617          */
1618         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1619                 klink->kl_keg = NULL;
1620                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1621                 if (klink == &zone->uz_klink)
1622                         continue;
1623                 free(klink, M_TEMP);
1624         }
1625         /*
1626          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1627          */
1628         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1629                 mtx_lock(&uma_mtx);
1630                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1631                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1632                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1633         }
1634         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1635 }
1636
1637 /*
1638  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1639  *
1640  * Arguments:
1641  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1642  *              as an argument.
1643  *
1644  * Returns:
1645  *      Nothing
1646  */
1647 static void
1648 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1649 {
1650         uma_keg_t keg;
1651         uma_zone_t zone;
1652
1653         mtx_lock(&uma_mtx);
1654         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1655                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1656                         zfunc(zone);
1657         }
1658         mtx_unlock(&uma_mtx);
1659 }
1660
1661 /* Public functions */
1662 /* See uma.h */
1663 void
1664 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1665 {
1666         struct uma_zctor_args args;
1667         uma_slab_t slab;
1668         u_int slabsize;
1669         int i;
1670
1671 #ifdef UMA_DEBUG
1672         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1673 #endif
1674         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1675
1676         /* "manually" create the initial zone */
1677         memset(&args, 0, sizeof(args));
1678         args.name = "UMA Kegs";
1679         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1680         args.ctor = keg_ctor;
1681         args.dtor = keg_dtor;
1682         args.uminit = zero_init;
1683         args.fini = NULL;
1684         args.keg = &masterkeg;
1685         args.align = 32 - 1;
1686         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1687         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1688         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1689
1690 #ifdef UMA_DEBUG
1691         printf("Filling boot free list.\n");
1692 #endif
1693         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1694                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1695                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1696                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1697                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1698         }
1699         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1700
1701 #ifdef UMA_DEBUG
1702         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1703 #endif
1704         args.name = "UMA Zones";
1705         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1706             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1707         args.ctor = zone_ctor;
1708         args.dtor = zone_dtor;
1709         args.uminit = zero_init;
1710         args.fini = NULL;
1711         args.keg = NULL;
1712         args.align = 32 - 1;
1713         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1714         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1715         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1716
1717 #ifdef UMA_DEBUG
1718         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1719 #endif
1720 #ifdef UMA_DEBUG
1721         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1722 #endif
1723
1724         /* Now make a zone for slab headers */
1725         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1726                                 sizeof(struct uma_slab),
1727                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1728                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1729
1730         /*
1731          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1732          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1733          */
1734         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1735         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1736         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1737                                   slabsize,
1738                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1739                                   UMA_ALIGN_PTR,
1740                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1741
1742         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1743             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1744             NULL, NULL, NULL, NULL,
1745             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1746
1747         bucket_init();
1748
1749         booted = UMA_STARTUP;
1750
1751 #ifdef UMA_DEBUG
1752         printf("UMA startup complete.\n");
1753 #endif
1754 }
1755
1756 /* see uma.h */
1757 void
1758 uma_startup2(void)
1759 {
1760         booted = UMA_STARTUP2;
1761         bucket_enable();
1762 #ifdef UMA_DEBUG
1763         printf("UMA startup2 complete.\n");
1764 #endif
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Initialize our callout handle
1769  *
1770  */
1771
1772 static void
1773 uma_startup3(void)
1774 {
1775 #ifdef UMA_DEBUG
1776         printf("Starting callout.\n");
1777 #endif
1778         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1779         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1780 #ifdef UMA_DEBUG
1781         printf("UMA startup3 complete.\n");
1782 #endif
1783 }
1784
1785 static uma_keg_t
1786 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1787                 int align, uint32_t flags)
1788 {
1789         struct uma_kctor_args args;
1790
1791         args.size = size;
1792         args.uminit = uminit;
1793         args.fini = fini;
1794         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1795         args.flags = flags;
1796         args.zone = zone;
1797         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1798 }
1799
1800 /* See uma.h */
1801 void
1802 uma_set_align(int align)
1803 {
1804
1805         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1806                 uma_align_cache = align;
1807 }
1808
1809 /* See uma.h */
1810 uma_zone_t
1811 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1812                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1813
1814 {
1815         struct uma_zctor_args args;
1816
1817         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1818         memset(&args, 0, sizeof(args));
1819         args.name = name;
1820         args.size = size;
1821         args.ctor = ctor;
1822         args.dtor = dtor;
1823         args.uminit = uminit;
1824         args.fini = fini;
1825         args.align = align;
1826         args.flags = flags;
1827         args.keg = NULL;
1828
1829         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1830 }
1831
1832 /* See uma.h */
1833 uma_zone_t
1834 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1835                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1836 {
1837         struct uma_zctor_args args;
1838         uma_keg_t keg;
1839
1840         keg = zone_first_keg(master);
1841         memset(&args, 0, sizeof(args));
1842         args.name = name;
1843         args.size = keg->uk_size;
1844         args.ctor = ctor;
1845         args.dtor = dtor;
1846         args.uminit = zinit;
1847         args.fini = zfini;
1848         args.align = keg->uk_align;
1849         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1850         args.keg = keg;
1851
1852         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1853         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1854 }
1855
1856 /* See uma.h */
1857 uma_zone_t
1858 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1859                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1860                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1861 {
1862         struct uma_zctor_args args;
1863
1864         memset(&args, 0, sizeof(args));
1865         args.name = name;
1866         args.size = size;
1867         args.ctor = ctor;
1868         args.dtor = dtor;
1869         args.uminit = zinit;
1870         args.fini = zfini;
1871         args.import = zimport;
1872         args.release = zrelease;
1873         args.arg = arg;
1874         args.align = 0;
1875         args.flags = flags;
1876
1877         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1878 }
1879
1880 static void
1881 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1882 {
1883         if (a < b) {
1884                 ZONE_LOCK(a);
1885                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1886         } else {
1887                 ZONE_LOCK(b);
1888                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1889         }
1890 }
1891
1892 static void
1893 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1894 {
1895
1896         ZONE_UNLOCK(a);
1897         ZONE_UNLOCK(b);
1898 }
1899
1900 int
1901 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1902 {
1903         uma_klink_t klink;
1904         uma_klink_t kl;
1905         int error;
1906
1907         error = 0;
1908         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1909
1910         zone_lock_pair(zone, master);
1911         /*
1912          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1913          * a secondary.
1914          */
1915         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1916             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1917                 error = EINVAL;
1918                 goto out;
1919         }
1920         /*
1921          * The new master must also use vtoslab().
1922          */
1923         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1924                 error = EINVAL;
1925                 goto out;
1926         }
1927         /*
1928          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1929          */
1930         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1931             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1932                 error = EINVAL;
1933                 goto out;
1934         }
1935         /*
1936          * The underlying object must be the same size.  rsize
1937          * may be different.
1938          */
1939         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1940                 error = E2BIG;
1941                 goto out;
1942         }
1943         /*
1944          * Put it at the end of the list.
1945          */
1946         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1947         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1948                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1949                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1950                         break;
1951                 }
1952         }
1953         klink = NULL;
1954         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1955         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1956
1957 out:
1958         zone_unlock_pair(zone, master);
1959         if (klink != NULL)
1960                 free(klink, M_TEMP);
1961
1962         return (error);
1963 }
1964
1965
1966 /* See uma.h */
1967 void
1968 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1969 {
1970
1971         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
1972 }
1973
1974 /* See uma.h */
1975 void *
1976 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1977 {
1978         void *item;
1979         uma_cache_t cache;
1980         uma_bucket_t bucket;
1981         int lockfail;
1982         int cpu;
1983
1984         /* This is the fast path allocation */
1985 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1986         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1987 #endif
1988         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1989             zone->uz_name, flags);
1990
1991         if (flags & M_WAITOK) {
1992                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
1993                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
1994         }
1995 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1996         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
1997                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
1998                 if (item != NULL) {
1999                         /*
2000                          * Avoid conflict with the use-after-free
2001                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2002                          */
2003                         if (zone->uz_init != NULL &&
2004                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2005                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2006                                 return (NULL);
2007                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2008                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2009                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2010                             flags) != 0) {
2011                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2012                                 return (NULL);
2013                         }
2014                         return (item);
2015                 }
2016                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2017         }
2018 #endif
2019         /*
2020          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2021          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2022          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2023          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2024          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2025          * preemption and migration.  We release the critical section in
2026          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2027          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2028          * must detect and handle migration if it has occurred.
2029          */
2030         critical_enter();
2031         cpu = curcpu;
2032         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2033
2034 zalloc_start:
2035         bucket = cache->uc_allocbucket;
2036         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2037                 bucket->ub_cnt--;
2038                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2039 #ifdef INVARIANTS
2040                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2041 #endif
2042                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2043                 cache->uc_allocs++;
2044                 critical_exit();
2045                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2046                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2047                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2048                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2049                         return (NULL);
2050                 }
2051 #ifdef INVARIANTS
2052                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2053 #endif
2054                 if (flags & M_ZERO)
2055                         bzero(item, zone->uz_size);
2056                 return (item);
2057         }
2058
2059         /*
2060          * We have run out of items in our alloc bucket.
2061          * See if we can switch with our free bucket.
2062          */
2063         bucket = cache->uc_freebucket;
2064         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2065 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2066                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2067 #endif
2068                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2069                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2070                 goto zalloc_start;
2071         }
2072
2073         /*
2074          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2075          */
2076         bucket = cache->uc_allocbucket;
2077         cache->uc_allocbucket = NULL;
2078         critical_exit();
2079         if (bucket != NULL)
2080                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2081
2082         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2083         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2084                 goto zalloc_item;
2085
2086         /*
2087          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2088          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2089          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2090          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2091          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2092          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2093          * the critical section.
2094          */
2095         lockfail = 0;
2096         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2097                 /* Record contention to size the buckets. */
2098                 ZONE_LOCK(zone);
2099                 lockfail = 1;
2100         }
2101         critical_enter();
2102         cpu = curcpu;
2103         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2104
2105         /*
2106          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2107          */
2108         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2109         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2110         cache->uc_allocs = 0;
2111         cache->uc_frees = 0;
2112
2113         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2114         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2115                 ZONE_UNLOCK(zone);
2116                 goto zalloc_start;
2117         }
2118
2119         /*
2120          * Check the zone's cache of buckets.
2121          */
2122         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2123                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2124                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2125
2126                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2127                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2128                 ZONE_UNLOCK(zone);
2129                 goto zalloc_start;
2130         }
2131         /* We are no longer associated with this CPU. */
2132         critical_exit();
2133
2134         /*
2135          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2136          * handle the working set.
2137          */
2138         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2139                 zone->uz_count++;
2140         ZONE_UNLOCK(zone);
2141
2142         /*
2143          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2144          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2145          * will use the just filled bucket.
2146          */
2147         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2148         if (bucket != NULL) {
2149                 ZONE_LOCK(zone);
2150                 critical_enter();
2151                 cpu = curcpu;
2152                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2153                 /*
2154                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2155                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2156                  * the memory directly.
2157                  */
2158                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2159                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2160                 else
2161                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2162                 ZONE_UNLOCK(zone);
2163                 goto zalloc_start;
2164         }
2165
2166         /*
2167          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2168          */
2169 #ifdef UMA_DEBUG
2170         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2171 #endif
2172
2173 zalloc_item:
2174         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2175
2176         return (item);
2177 }
2178
2179 static uma_slab_t
2180 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2181 {
2182         uma_slab_t slab;
2183         int reserve;
2184
2185         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2186         slab = NULL;
2187         reserve = 0;
2188         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2189                 reserve = keg->uk_reserve;
2190
2191         for (;;) {
2192                 /*
2193                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2194                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2195                  * fragmentation.
2196                  */
2197                 if (keg->uk_free > reserve) {
2198                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2199                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2200                         } else {
2201                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2202                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2203                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2204                                     us_link);
2205                         }
2206                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2207                         return (slab);
2208                 }
2209
2210                 /*
2211                  * M_NOVM means don't ask at all!
2212                  */
2213                 if (flags & M_NOVM)
2214                         break;
2215
2216                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2217                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2218                         /*
2219                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2220                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2221                          */
2222                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2223                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2224                                 zone_log_warning(zone);
2225                         }
2226                         if (flags & M_NOWAIT)
2227                                 break;
2228                         zone->uz_sleeps++;
2229                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2230                         continue;
2231                 }
2232                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2233                 /*
2234                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2235                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2236                  * at least one item.
2237                  */
2238                 if (slab) {
2239                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2240                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2241                         return (slab);
2242                 }
2243                 /*
2244                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2245                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2246                  * fail.
2247                  */
2248                 flags |= M_NOVM;
2249         }
2250         return (slab);
2251 }
2252
2253 static uma_slab_t
2254 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2255 {
2256         uma_slab_t slab;
2257
2258         if (keg == NULL) {
2259                 keg = zone_first_keg(zone);
2260                 KEG_LOCK(keg);
2261         }
2262
2263         for (;;) {
2264                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2265                 if (slab)
2266                         return (slab);
2267                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2268                         break;
2269         }
2270         KEG_UNLOCK(keg);
2271         return (NULL);
2272 }
2273
2274 /*
2275  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2276  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2277  *
2278  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2279  */
2280 static uma_slab_t
2281 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2282 {
2283         uma_klink_t klink;
2284         uma_slab_t slab;
2285         uma_keg_t keg;
2286         int flags;
2287         int empty;
2288         int full;
2289
2290         /*
2291          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2292          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2293          * without blocking.
2294          */
2295         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2296         /*
2297          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2298          * the search.
2299          */
2300         if (last != NULL) {
2301                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2302                 if (slab)
2303                         return (slab);
2304                 KEG_UNLOCK(last);
2305         }
2306         /*
2307          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2308          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2309          * required but we've done it for so long now.
2310          */
2311         for (;;) {
2312                 empty = 0;
2313                 full = 0;
2314                 /*
2315                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2316                  * correct lock while calling into the keg layer.
2317                  */
2318                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2319                         keg = klink->kl_keg;
2320                         KEG_LOCK(keg);
2321                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2322                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2323                                 if (slab)
2324                                         return (slab);
2325                         }
2326                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2327                                 full++;
2328                         else
2329                                 empty++;
2330                         KEG_UNLOCK(keg);
2331                 }
2332                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2333                         break;
2334                 flags = rflags;
2335                 /*
2336                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2337                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2338                  */
2339                 if (full && !empty) {
2340                         ZONE_LOCK(zone);
2341                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2342                         zone->uz_sleeps++;
2343                         zone_log_warning(zone);
2344                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2345                             "zonelimit", hz/100);
2346                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2347                         ZONE_UNLOCK(zone);
2348                         continue;
2349                 }
2350         }
2351         return (NULL);
2352 }
2353
2354 static void *
2355 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2356 {
2357         void *item;
2358         uint8_t freei;
2359
2360         MPASS(keg == slab->us_keg);
2361         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2362
2363         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2364         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2365         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2366         slab->us_freecount--;
2367         keg->uk_free--;
2368
2369         /* Move this slab to the full list */
2370         if (slab->us_freecount == 0) {
2371                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2372                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2373         }
2374
2375         return (item);
2376 }
2377
2378 static int
2379 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2380 {
2381         uma_slab_t slab;
2382         uma_keg_t keg;
2383         int i;
2384
2385         slab = NULL;
2386         keg = NULL;
2387         /* Try to keep the buckets totally full */
2388         for (i = 0; i < max; ) {
2389                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2390                         break;
2391                 keg = slab->us_keg;
2392                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2393                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2394                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2395                                 break;
2396                 }
2397                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2398                 flags &= ~M_WAITOK;
2399                 flags |= M_NOWAIT;
2400         }
2401         if (slab != NULL)
2402                 KEG_UNLOCK(keg);
2403
2404         return i;
2405 }
2406
2407 static uma_bucket_t
2408 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2409 {
2410         uma_bucket_t bucket;
2411         int max;
2412
2413         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2414         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2415         if (bucket == NULL)
2416                 goto out;
2417
2418         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2419         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2420             max, flags);
2421
2422         /*
2423          * Initialize the memory if necessary.
2424          */
2425         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2426                 int i;
2427
2428                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2429                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2430                             flags) != 0)
2431                                 break;
2432                 /*
2433                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2434                  * rest back onto the freelist.
2435                  */
2436                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2437                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2438                             bucket->ub_cnt - i);
2439 #ifdef INVARIANTS
2440                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2441                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2442 #endif
2443                         bucket->ub_cnt = i;
2444                 }
2445         }
2446
2447 out:
2448         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt == 0) {
2449                 if (bucket != NULL)
2450                         bucket_free(zone, bucket, udata);
2451                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2452                 return (NULL);
2453         }
2454
2455         return (bucket);
2456 }
2457
2458 /*
2459  * Allocates a single item from a zone.
2460  *
2461  * Arguments
2462  *      zone   The zone to alloc for.
2463  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2464  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2465  *
2466  * Returns
2467  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2468  *      An item if successful
2469  */
2470
2471 static void *
2472 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2473 {
2474         void *item;
2475
2476         item = NULL;
2477
2478 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2479         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2480 #endif
2481         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2482                 goto fail;
2483         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2484
2485         /*
2486          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2487          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2488          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2489          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2490          */
2491         if (zone->uz_init != NULL) {
2492                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2493                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2494                         goto fail;
2495                 }
2496         }
2497         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2498                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2499                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2500                         goto fail;
2501                 }
2502         }
2503 #ifdef INVARIANTS
2504         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2505 #endif
2506         if (flags & M_ZERO)
2507                 bzero(item, zone->uz_size);
2508
2509         return (item);
2510
2511 fail:
2512         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2513         return (NULL);
2514 }
2515
2516 /* See uma.h */
2517 void
2518 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2519 {
2520         uma_cache_t cache;
2521         uma_bucket_t bucket;
2522         int cpu;
2523
2524 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2525         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2526 #endif
2527         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2528             zone->uz_name);
2529
2530         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2531         if (item == NULL)
2532                 return;
2533 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2534         if (is_memguard_addr(item)) {
2535                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2536                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2537                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2538                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2539                 memguard_free(item);
2540                 return;
2541         }
2542 #endif
2543 #ifdef INVARIANTS
2544         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2545                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2546         else
2547                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2548 #endif
2549         if (zone->uz_dtor != NULL)
2550                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2551
2552         /*
2553          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2554          * a little longer for the limits to be reset.
2555          */
2556         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2557                 goto zfree_item;
2558
2559         /*
2560          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2561          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2562          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2563          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2564          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2565          * preemption and migration.  We release the critical section in
2566          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2567          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2568          * detect and handle migration if it has occurred.
2569          */
2570 zfree_restart:
2571         critical_enter();
2572         cpu = curcpu;
2573         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2574
2575 zfree_start:
2576         /*
2577          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2578          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2579          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2580          */
2581         bucket = cache->uc_allocbucket;
2582         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2583                 bucket = cache->uc_freebucket;
2584         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2585                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2586                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2587                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2588                 bucket->ub_cnt++;
2589                 cache->uc_frees++;
2590                 critical_exit();
2591                 return;
2592         }
2593
2594         /*
2595          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2596          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2597          * section.  Since the critical section is released, we may be
2598          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2599          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2600          * the critical section.
2601          */
2602         critical_exit();
2603         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2604                 goto zfree_item;
2605
2606         ZONE_LOCK(zone);
2607         critical_enter();
2608         cpu = curcpu;
2609         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2610
2611         /*
2612          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2613          */
2614         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2615         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2616         cache->uc_allocs = 0;
2617         cache->uc_frees = 0;
2618
2619         bucket = cache->uc_freebucket;
2620         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2621                 ZONE_UNLOCK(zone);
2622                 goto zfree_start;
2623         }
2624         cache->uc_freebucket = NULL;
2625
2626         /* Can we throw this on the zone full list? */
2627         if (bucket != NULL) {
2628 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2629                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2630 #endif
2631                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2632                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2633                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2634                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2635         }
2636
2637         /* We are no longer associated with this CPU. */
2638         critical_exit();
2639
2640         /* And the zone.. */
2641         ZONE_UNLOCK(zone);
2642
2643 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2644         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2645 #endif
2646         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2647         if (bucket) {
2648                 critical_enter();
2649                 cpu = curcpu;
2650                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2651                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2652                         cache->uc_freebucket = bucket;
2653                         goto zfree_start;
2654                 }
2655                 /*
2656                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2657                  * critical section to free the bucket.
2658                  */
2659                 critical_exit();
2660                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2661                 goto zfree_restart;
2662         }
2663
2664         /*
2665          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2666          */
2667 zfree_item:
2668         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2669
2670         return;
2671 }
2672
2673 static void
2674 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2675 {
2676         uint8_t freei;
2677
2678         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2679         MPASS(keg == slab->us_keg);
2680
2681         /* Do we need to remove from any lists? */
2682         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2683                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2684                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2685         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2686                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2687                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2688         }
2689
2690         /* Slab management. */
2691         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2692         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2693         slab->us_freecount++;
2694
2695         /* Keg statistics. */
2696         keg->uk_free++;
2697 }
2698
2699 static void
2700 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2701 {
2702         void *item;
2703         uma_slab_t slab;
2704         uma_keg_t keg;
2705         uint8_t *mem;
2706         int clearfull;
2707         int i;
2708
2709         clearfull = 0;
2710         keg = zone_first_keg(zone);
2711         KEG_LOCK(keg);
2712         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2713                 item = bucket[i];
2714                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2715                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2716                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2717                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2718                         } else {
2719                                 mem += keg->uk_pgoff;
2720                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2721                         }
2722                 } else {
2723                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2724                         if (slab->us_keg != keg) {
2725                                 KEG_UNLOCK(keg);
2726                                 keg = slab->us_keg;
2727                                 KEG_LOCK(keg);
2728                         }
2729                 }
2730                 slab_free_item(keg, slab, item);
2731                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2732                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2733                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2734                                 clearfull = 1;
2735                         }
2736
2737                         /* 
2738                          * We can handle one more allocation. Since we're
2739                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2740                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2741                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2742                          * threads etc).
2743                          */
2744                         wakeup(keg);
2745                 }
2746         }
2747         KEG_UNLOCK(keg);
2748         if (clearfull) {
2749                 ZONE_LOCK(zone);
2750                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2751                 wakeup(zone);
2752                 ZONE_UNLOCK(zone);
2753         }
2754
2755 }
2756
2757 /*
2758  * Frees a single item to any zone.
2759  *
2760  * Arguments:
2761  *      zone   The zone to free to
2762  *      item   The item we're freeing
2763  *      udata  User supplied data for the dtor
2764  *      skip   Skip dtors and finis
2765  */
2766 static void
2767 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2768 {
2769
2770 #ifdef INVARIANTS
2771         if (skip == SKIP_NONE) {
2772                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2773                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2774                 else
2775                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2776         }
2777 #endif
2778         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2779                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2780
2781         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2782                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2783
2784         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2785         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2786 }
2787
2788 /* See uma.h */
2789 int
2790 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2791 {
2792         uma_keg_t keg;
2793
2794         keg = zone_first_keg(zone);
2795         if (keg == NULL)
2796                 return (0);
2797         KEG_LOCK(keg);
2798         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2799         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2800                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2801         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2802         KEG_UNLOCK(keg);
2803
2804         return (nitems);
2805 }
2806
2807 /* See uma.h */
2808 int
2809 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2810 {
2811         int nitems;
2812         uma_keg_t keg;
2813
2814         keg = zone_first_keg(zone);
2815         if (keg == NULL)
2816                 return (0);
2817         KEG_LOCK(keg);
2818         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2819         KEG_UNLOCK(keg);
2820
2821         return (nitems);
2822 }
2823
2824 /* See uma.h */
2825 void
2826 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2827 {
2828
2829         ZONE_LOCK(zone);
2830         zone->uz_warning = warning;
2831         ZONE_UNLOCK(zone);
2832 }
2833
2834 /* See uma.h */
2835 int
2836 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2837 {
2838         int64_t nitems;
2839         u_int i;
2840
2841         ZONE_LOCK(zone);
2842         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2843         CPU_FOREACH(i) {
2844                 /*
2845                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2846                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2847                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2848                  */
2849                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2850                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2851         }
2852         ZONE_UNLOCK(zone);
2853
2854         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2855 }
2856
2857 /* See uma.h */
2858 void
2859 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2860 {
2861         uma_keg_t keg;
2862
2863         keg = zone_first_keg(zone);
2864         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2865         KEG_LOCK(keg);
2866         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2867             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2868         keg->uk_init = uminit;
2869         KEG_UNLOCK(keg);
2870 }
2871
2872 /* See uma.h */
2873 void
2874 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2875 {
2876         uma_keg_t keg;
2877
2878         keg = zone_first_keg(zone);
2879         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2880         KEG_LOCK(keg);
2881         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2882             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2883         keg->uk_fini = fini;
2884         KEG_UNLOCK(keg);
2885 }
2886
2887 /* See uma.h */
2888 void
2889 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2890 {
2891
2892         ZONE_LOCK(zone);
2893         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2894             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2895         zone->uz_init = zinit;
2896         ZONE_UNLOCK(zone);
2897 }
2898
2899 /* See uma.h */
2900 void
2901 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2902 {
2903
2904         ZONE_LOCK(zone);
2905         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2906             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2907         zone->uz_fini = zfini;
2908         ZONE_UNLOCK(zone);
2909 }
2910
2911 /* See uma.h */
2912 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2913 void
2914 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2915 {
2916         uma_keg_t keg;
2917
2918         keg = zone_first_keg(zone);
2919         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2920         KEG_LOCK(keg);
2921         keg->uk_freef = freef;
2922         KEG_UNLOCK(keg);
2923 }
2924
2925 /* See uma.h */
2926 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2927 void
2928 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2929 {
2930         uma_keg_t keg;
2931
2932         keg = zone_first_keg(zone);
2933         KEG_LOCK(keg);
2934         keg->uk_allocf = allocf;
2935         KEG_UNLOCK(keg);
2936 }
2937
2938 /* See uma.h */
2939 void
2940 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
2941 {
2942         uma_keg_t keg;
2943
2944         keg = zone_first_keg(zone);
2945         if (keg == NULL)
2946                 return;
2947         KEG_LOCK(keg);
2948         keg->uk_reserve = items;
2949         KEG_UNLOCK(keg);
2950
2951         return;
2952 }
2953
2954 /* See uma.h */
2955 int
2956 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
2957 {
2958         uma_keg_t keg;
2959         vm_offset_t kva;
2960         int pages;
2961
2962         keg = zone_first_keg(zone);
2963         if (keg == NULL)
2964                 return (0);
2965         pages = count / keg->uk_ipers;
2966
2967         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2968                 pages++;
2969
2970 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2971         if (keg->uk_ppera > 1) {
2972 #else
2973         if (1) {
2974 #endif
2975                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
2976                 if (kva == 0)
2977                         return (0);
2978         } else
2979                 kva = 0;
2980         KEG_LOCK(keg);
2981         keg->uk_kva = kva;
2982         keg->uk_offset = 0;
2983         keg->uk_maxpages = pages;
2984 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2985         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
2986 #else
2987         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
2988 #endif
2989         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
2990         KEG_UNLOCK(keg);
2991
2992         return (1);
2993 }
2994
2995 /* See uma.h */
2996 void
2997 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2998 {
2999         int slabs;
3000         uma_slab_t slab;
3001         uma_keg_t keg;
3002
3003         keg = zone_first_keg(zone);
3004         if (keg == NULL)
3005                 return;
3006         KEG_LOCK(keg);
3007         slabs = items / keg->uk_ipers;
3008         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3009                 slabs++;
3010         while (slabs > 0) {
3011                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3012                 if (slab == NULL)
3013                         break;
3014                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3015                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3016                 slabs--;
3017         }
3018         KEG_UNLOCK(keg);
3019 }
3020
3021 /* See uma.h */
3022 uint32_t *
3023 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3024 {
3025         uma_slabrefcnt_t slabref;
3026         uma_slab_t slab;
3027         uma_keg_t keg;
3028         uint32_t *refcnt;
3029         int idx;
3030
3031         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3032         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3033         keg = slab->us_keg;
3034         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3035             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3036         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3037         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3038         return refcnt;
3039 }
3040
3041 /* See uma.h */
3042 void
3043 uma_reclaim(void)
3044 {
3045 #ifdef UMA_DEBUG
3046         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3047 #endif
3048         bucket_enable();
3049         zone_foreach(zone_drain);
3050         /*
3051          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3052          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3053          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3054          */
3055         zone_drain(slabzone);
3056         zone_drain(slabrefzone);
3057         bucket_zone_drain();
3058 }
3059
3060 /* See uma.h */
3061 int
3062 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3063 {
3064         int full;
3065
3066         ZONE_LOCK(zone);
3067         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3068         ZONE_UNLOCK(zone);
3069         return (full);  
3070 }
3071
3072 int
3073 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3074 {
3075         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3076 }
3077
3078 void *
3079 uma_large_malloc(int size, int wait)
3080 {
3081         void *mem;
3082         uma_slab_t slab;
3083         uint8_t flags;
3084
3085         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3086         if (slab == NULL)
3087                 return (NULL);
3088         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3089         if (mem) {
3090                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3091                 slab->us_data = mem;
3092                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3093                 slab->us_size = size;
3094         } else {
3095                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3096         }
3097
3098         return (mem);
3099 }
3100
3101 void
3102 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3103 {
3104
3105         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3106         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3107 }
3108
3109 void
3110 uma_print_stats(void)
3111 {
3112         zone_foreach(uma_print_zone);
3113 }
3114
3115 static void
3116 slab_print(uma_slab_t slab)
3117 {
3118         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3119                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3120 }
3121
3122 static void
3123 cache_print(uma_cache_t cache)
3124 {
3125         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3126                 cache->uc_allocbucket,
3127                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3128                 cache->uc_freebucket,
3129                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3130 }
3131
3132 static void
3133 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3134 {
3135         uma_slab_t slab;
3136
3137         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3138             "out %d free %d limit %d\n",
3139             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3140             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3141             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3142             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3143         printf("Part slabs:\n");
3144         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3145                 slab_print(slab);
3146         printf("Free slabs:\n");
3147         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3148                 slab_print(slab);
3149         printf("Full slabs:\n");
3150         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3151                 slab_print(slab);
3152 }
3153
3154 void
3155 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3156 {
3157         uma_cache_t cache;
3158         uma_klink_t kl;
3159         int i;
3160
3161         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3162             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3163         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3164                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3165         CPU_FOREACH(i) {
3166                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3167                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3168                 cache_print(cache);
3169         }
3170 }
3171
3172 #ifdef DDB
3173 /*
3174  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3175  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3176  *
3177  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3178  * per-CPU cache statistic.
3179  *
3180  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3181  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3182  * directly so that we don't have to.
3183  */
3184 static void
3185 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3186     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3187 {
3188         uma_cache_t cache;
3189         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3190         int cachefree, cpu;
3191
3192         allocs = frees = sleeps = 0;
3193         cachefree = 0;
3194         CPU_FOREACH(cpu) {
3195                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3196                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3197                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3198                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3199                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3200                 allocs += cache->uc_allocs;
3201                 frees += cache->uc_frees;
3202         }
3203         allocs += z->uz_allocs;
3204         frees += z->uz_frees;
3205         sleeps += z->uz_sleeps;
3206         if (cachefreep != NULL)
3207                 *cachefreep = cachefree;
3208         if (allocsp != NULL)
3209                 *allocsp = allocs;
3210         if (freesp != NULL)
3211                 *freesp = frees;
3212         if (sleepsp != NULL)
3213                 *sleepsp = sleeps;
3214 }
3215 #endif /* DDB */
3216
3217 static int
3218 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3219 {
3220         uma_keg_t kz;
3221         uma_zone_t z;
3222         int count;
3223
3224         count = 0;
3225         mtx_lock(&uma_mtx);
3226         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3227                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3228                         count++;
3229         }
3230         mtx_unlock(&uma_mtx);
3231         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3232 }
3233
3234 static int
3235 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3236 {
3237         struct uma_stream_header ush;
3238         struct uma_type_header uth;
3239         struct uma_percpu_stat ups;
3240         uma_bucket_t bucket;
3241         struct sbuf sbuf;
3242         uma_cache_t cache;
3243         uma_klink_t kl;
3244         uma_keg_t kz;
3245         uma_zone_t z;
3246         uma_keg_t k;
3247         int count, error, i;
3248
3249         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3250         if (error != 0)
3251                 return (error);
3252         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3253
3254         count = 0;
3255         mtx_lock(&uma_mtx);
3256         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3257                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3258                         count++;
3259         }
3260
3261         /*
3262          * Insert stream header.
3263          */
3264         bzero(&ush, sizeof(ush));
3265         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3266         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3267         ush.ush_count = count;
3268         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3269
3270         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3271                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3272                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3273                         ZONE_LOCK(z);
3274                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3275                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3276                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3277                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3278                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3279                                 k = kl->kl_keg;
3280                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3281                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3282                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3283                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3284                                     * k->uk_ipers;
3285                         }
3286
3287                         /*
3288                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3289                          * on the keg's zone list.
3290                          */
3291                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3292                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3293                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3294
3295                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3296                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3297                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3298                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3299                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3300                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3301                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3302                         /*
3303                          * While it is not normally safe to access the cache
3304                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3305                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3306                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3307                          * accept the possible race associated with bucket
3308                          * exchange during monitoring.
3309                          */
3310                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3311                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3312                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3313                                         goto skip;
3314                                 if (CPU_ABSENT(i))
3315                                         goto skip;
3316                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3317                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3318                                         ups.ups_cache_free +=
3319                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3320                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3321                                         ups.ups_cache_free +=
3322                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3323                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3324                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3325 skip:
3326                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3327                         }
3328                         ZONE_UNLOCK(z);
3329                 }
3330         }
3331         mtx_unlock(&uma_mtx);
3332         error = sbuf_finish(&sbuf);
3333         sbuf_delete(&sbuf);
3334         return (error);
3335 }
3336
3337 #ifdef DDB
3338 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3339 {
3340         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3341         uma_bucket_t bucket;
3342         uma_keg_t kz;
3343         uma_zone_t z;
3344         int cachefree;
3345
3346         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3347             "Requests", "Sleeps");
3348         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3349                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3350                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3351                                 allocs = z->uz_allocs;
3352                                 frees = z->uz_frees;
3353                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3354                                 cachefree = 0;
3355                         } else
3356                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3357                                     &frees, &sleeps);
3358                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3359                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3360                                 cachefree += kz->uk_free;
3361                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3362                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3363                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju\n", z->uz_name,
3364                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3365                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3366                             (uintmax_t)allocs, sleeps);
3367                         if (db_pager_quit)
3368                                 return;
3369                 }
3370         }
3371 }
3372 #endif