]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/vm/uma_core.c
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.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/sched.h>
79 #include <sys/smp.h>
80 #include <sys/vmmeter.h>
81
82 #include <vm/vm.h>
83 #include <vm/vm_object.h>
84 #include <vm/vm_page.h>
85 #include <vm/vm_pageout.h>
86 #include <vm/vm_param.h>
87 #include <vm/vm_map.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_extern.h>
90 #include <vm/uma.h>
91 #include <vm/uma_int.h>
92 #include <vm/uma_dbg.h>
93
94 #include <ddb/ddb.h>
95
96 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
97 #include <vm/memguard.h>
98 #endif
99
100 /*
101  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
102  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
103  * bss section to bootstrap us.
104  */
105 static struct uma_keg masterkeg;
106 static struct uma_zone masterzone_k;
107 static struct uma_zone masterzone_z;
108 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
109 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
110
111 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
112 static uma_zone_t slabzone;
113 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
114
115 /*
116  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
117  * prior to malloc coming up.
118  */
119 static uma_zone_t hashzone;
120
121 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
122 int uma_align_cache = 64 - 1;
123
124 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
125
126 /*
127  * Are we allowed to allocate buckets?
128  */
129 static int bucketdisable = 1;
130
131 /* Linked list of all kegs in the system */
132 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
133
134 /* Linked list of all cache-only zones in the system */
135 static LIST_HEAD(,uma_zone) uma_cachezones =
136     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_cachezones);
137
138 /* This RW lock protects the keg list */
139 static struct rwlock_padalign uma_rwlock;
140
141 /* Linked list of boot time pages */
142 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
143     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
144
145 /* This mutex protects the boot time pages list */
146 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
147
148 static struct sx uma_drain_lock;
149
150 /* Is the VM done starting up? */
151 static int booted = 0;
152 #define UMA_STARTUP     1
153 #define UMA_STARTUP2    2
154
155 /*
156  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
157  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
158  */
159 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
160
161 /*
162  * This is the handle used to schedule events that need to happen
163  * outside of the allocation fast path.
164  */
165 static struct callout uma_callout;
166 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
167
168 /*
169  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
170  * a special allocation function just for zones.
171  */
172 struct uma_zctor_args {
173         const char *name;
174         size_t size;
175         uma_ctor ctor;
176         uma_dtor dtor;
177         uma_init uminit;
178         uma_fini fini;
179         uma_import import;
180         uma_release release;
181         void *arg;
182         uma_keg_t keg;
183         int align;
184         uint32_t flags;
185 };
186
187 struct uma_kctor_args {
188         uma_zone_t zone;
189         size_t size;
190         uma_init uminit;
191         uma_fini fini;
192         int align;
193         uint32_t flags;
194 };
195
196 struct uma_bucket_zone {
197         uma_zone_t      ubz_zone;
198         char            *ubz_name;
199         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
200         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
201 };
202
203 /*
204  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
205  * of two sizes for more efficient space utilization.
206  */
207 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
208     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
209
210 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(256)
211
212 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
213         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
214         { NULL, "6 Bucket", BUCKET_SIZE(6), 3072 },
215         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
216         { NULL, "12 Bucket", BUCKET_SIZE(12), 1536 },
217         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
218         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
219         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
220         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
221         { NULL, "256 Bucket", BUCKET_SIZE(256), 64 },
222         { NULL, NULL, 0}
223 };
224
225 /*
226  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
227  */
228 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
229
230 /* Prototypes.. */
231
232 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
233 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
234 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
235 static void page_free(void *, int, uint8_t);
236 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
237 static void cache_drain(uma_zone_t);
238 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
239 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
240 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
241 static void keg_dtor(void *, int, void *);
242 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
243 static void zone_dtor(void *, int, void *);
244 static int zero_init(void *, int, int);
245 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
246 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
247 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
248 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
249 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
250 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
251 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
252 static void uma_timeout(void *);
253 static void uma_startup3(void);
254 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
255 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
256 static void bucket_enable(void);
257 static void bucket_init(void);
258 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
259 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
260 static void bucket_zone_drain(void);
261 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
262 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
263 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
264 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
265 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
266 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
267     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
268 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
269 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
270 static void uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone);
271
272 void uma_print_zone(uma_zone_t);
273 void uma_print_stats(void);
274 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
275 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
276
277 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
278
279 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
280     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
281
282 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
283     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
284
285 static int zone_warnings = 1;
286 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
287 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
288     "Warn when UMA zones becomes full");
289
290 /*
291  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
292  */
293 static void
294 bucket_enable(void)
295 {
296         bucketdisable = vm_page_count_min();
297 }
298
299 /*
300  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
301  *
302  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
303  * of the header and an array of pointers.
304  */
305 static void
306 bucket_init(void)
307 {
308         struct uma_bucket_zone *ubz;
309         int size;
310         int i;
311
312         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
313                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
314                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
315                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
316                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
317                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
318         }
319 }
320
321 /*
322  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
323  * to allocate the bucket.
324  */
325 static struct uma_bucket_zone *
326 bucket_zone_lookup(int entries)
327 {
328         struct uma_bucket_zone *ubz;
329
330         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
331                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
332                         return (ubz);
333         ubz--;
334         return (ubz);
335 }
336
337 static int
338 bucket_select(int size)
339 {
340         struct uma_bucket_zone *ubz;
341
342         ubz = &bucket_zones[0];
343         if (size > ubz->ubz_maxsize)
344                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
345
346         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
347                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
348                         break;
349         ubz--;
350         return (ubz->ubz_entries);
351 }
352
353 static uma_bucket_t
354 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
355 {
356         struct uma_bucket_zone *ubz;
357         uma_bucket_t bucket;
358
359         /*
360          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
361          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
362          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
363          * low memory situations.
364          */
365         if (bucketdisable)
366                 return (NULL);
367         /*
368          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
369          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
370          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
371          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
372          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
373          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
374          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
375          * free path.
376          */
377         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
378                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
379         else {
380                 if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
381                         return (NULL);
382                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
383         }
384         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
385                 flags |= M_NOVM;
386         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
387         if (ubz->ubz_zone == zone && (ubz + 1)->ubz_entries != 0)
388                 ubz++;
389         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
390         if (bucket) {
391 #ifdef INVARIANTS
392                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
393 #endif
394                 bucket->ub_cnt = 0;
395                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
396         }
397
398         return (bucket);
399 }
400
401 static void
402 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
403 {
404         struct uma_bucket_zone *ubz;
405
406         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
407             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
408         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
409                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
410         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
411         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
412 }
413
414 static void
415 bucket_zone_drain(void)
416 {
417         struct uma_bucket_zone *ubz;
418
419         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
420                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
421 }
422
423 static void
424 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
425 {
426         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
427
428         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
429                 return;
430
431         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
432                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
433 }
434
435 static void
436 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
437 {
438         uma_klink_t klink;
439
440         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
441                 kegfn(klink->kl_keg);
442 }
443
444 /*
445  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
446  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
447  *
448  * Arguments:
449  *      arg   Unused
450  *
451  * Returns:
452  *      Nothing
453  */
454 static void
455 uma_timeout(void *unused)
456 {
457         bucket_enable();
458         zone_foreach(zone_timeout);
459
460         /* Reschedule this event */
461         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
462 }
463
464 /*
465  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
466  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
467  *
468  *  Returns nothing.
469  */
470 static void
471 keg_timeout(uma_keg_t keg)
472 {
473
474         KEG_LOCK(keg);
475         /*
476          * Expand the keg hash table.
477          *
478          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
479          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
480          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
481          */
482         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
483             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
484                 struct uma_hash newhash;
485                 struct uma_hash oldhash;
486                 int ret;
487
488                 /*
489                  * This is so involved because allocating and freeing
490                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
491                  * I have to do everything in stages and check for
492                  * races.
493                  */
494                 newhash = keg->uk_hash;
495                 KEG_UNLOCK(keg);
496                 ret = hash_alloc(&newhash);
497                 KEG_LOCK(keg);
498                 if (ret) {
499                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
500                                 oldhash = keg->uk_hash;
501                                 keg->uk_hash = newhash;
502                         } else
503                                 oldhash = newhash;
504
505                         KEG_UNLOCK(keg);
506                         hash_free(&oldhash);
507                         return;
508                 }
509         }
510         KEG_UNLOCK(keg);
511 }
512
513 static void
514 zone_timeout(uma_zone_t zone)
515 {
516
517         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
518 }
519
520 /*
521  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
522  * backing store.
523  *
524  * Arguments:
525  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
526  *
527  * Returns:
528  *      1 on sucess and 0 on failure.
529  */
530 static int
531 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
532 {
533         int oldsize;
534         int alloc;
535
536         oldsize = hash->uh_hashsize;
537
538         /* We're just going to go to a power of two greater */
539         if (oldsize)  {
540                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
541                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
542                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
543                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
544         } else {
545                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
546                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
547                     M_WAITOK);
548                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
549         }
550         if (hash->uh_slab_hash) {
551                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
552                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
553                 return (1);
554         }
555
556         return (0);
557 }
558
559 /*
560  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
561  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
562  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
563  *
564  * Arguments:
565  *      oldhash  The hash you want to expand
566  *      newhash  The hash structure for the new table
567  *
568  * Returns:
569  *      Nothing
570  *
571  * Discussion:
572  */
573 static int
574 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
575 {
576         uma_slab_t slab;
577         int hval;
578         int i;
579
580         if (!newhash->uh_slab_hash)
581                 return (0);
582
583         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
584                 return (0);
585
586         /*
587          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
588          * full rehash.
589          */
590
591         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
592                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
593                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
594                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
595                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
596                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
597                             slab, us_hlink);
598                 }
599
600         return (1);
601 }
602
603 /*
604  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
605  *
606  * Arguments:
607  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
608  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
609  *
610  * Returns:
611  *      Nothing
612  */
613 static void
614 hash_free(struct uma_hash *hash)
615 {
616         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
617                 return;
618         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
619                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
620         else
621                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
622 }
623
624 /*
625  * Frees all outstanding items in a bucket
626  *
627  * Arguments:
628  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
629  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
630  *
631  * Returns:
632  *      Nothing
633  */
634
635 static void
636 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
637 {
638         int i;
639
640         if (bucket == NULL)
641                 return;
642
643         if (zone->uz_fini)
644                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
645                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
646         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
647         bucket->ub_cnt = 0;
648 }
649
650 /*
651  * Drains the per cpu caches for a zone.
652  *
653  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
654  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
655  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
656  *
657  * Arguments:
658  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
659  *
660  * Returns:
661  *      Nothing
662  */
663 static void
664 cache_drain(uma_zone_t zone)
665 {
666         uma_cache_t cache;
667         int cpu;
668
669         /*
670          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
671          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
672          * of the caches at this point.
673          *
674          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
675          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
676          *
677          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
678          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
679          * there in some form?
680          */
681         CPU_FOREACH(cpu) {
682                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
683                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
684                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
685                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
686                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
687                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
688                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
689                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
690         }
691         ZONE_LOCK(zone);
692         bucket_cache_drain(zone);
693         ZONE_UNLOCK(zone);
694 }
695
696 static void
697 cache_shrink(uma_zone_t zone)
698 {
699
700         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
701                 return;
702
703         ZONE_LOCK(zone);
704         zone->uz_count = (zone->uz_count_min + zone->uz_count) / 2;
705         ZONE_UNLOCK(zone);
706 }
707
708 static void
709 cache_drain_safe_cpu(uma_zone_t zone)
710 {
711         uma_cache_t cache;
712         uma_bucket_t b1, b2;
713
714         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
715                 return;
716
717         b1 = b2 = NULL;
718         ZONE_LOCK(zone);
719         critical_enter();
720         cache = &zone->uz_cpu[curcpu];
721         if (cache->uc_allocbucket) {
722                 if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt != 0)
723                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
724                             cache->uc_allocbucket, ub_link);
725                 else
726                         b1 = cache->uc_allocbucket;
727                 cache->uc_allocbucket = NULL;
728         }
729         if (cache->uc_freebucket) {
730                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt != 0)
731                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets,
732                             cache->uc_freebucket, ub_link);
733                 else
734                         b2 = cache->uc_freebucket;
735                 cache->uc_freebucket = NULL;
736         }
737         critical_exit();
738         ZONE_UNLOCK(zone);
739         if (b1)
740                 bucket_free(zone, b1, NULL);
741         if (b2)
742                 bucket_free(zone, b2, NULL);
743 }
744
745 /*
746  * Safely drain per-CPU caches of a zone(s) to alloc bucket.
747  * This is an expensive call because it needs to bind to all CPUs
748  * one by one and enter a critical section on each of them in order
749  * to safely access their cache buckets.
750  * Zone lock must not be held on call this function.
751  */
752 static void
753 cache_drain_safe(uma_zone_t zone)
754 {
755         int cpu;
756
757         /*
758          * Polite bucket sizes shrinking was not enouth, shrink aggressively.
759          */
760         if (zone)
761                 cache_shrink(zone);
762         else
763                 zone_foreach(cache_shrink);
764
765         CPU_FOREACH(cpu) {
766                 thread_lock(curthread);
767                 sched_bind(curthread, cpu);
768                 thread_unlock(curthread);
769
770                 if (zone)
771                         cache_drain_safe_cpu(zone);
772                 else
773                         zone_foreach(cache_drain_safe_cpu);
774         }
775         thread_lock(curthread);
776         sched_unbind(curthread);
777         thread_unlock(curthread);
778 }
779
780 /*
781  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
782  */
783 static void
784 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
785 {
786         uma_bucket_t bucket;
787
788         /*
789          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
790          * cpu (alloc/free).
791          */
792         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
793                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
794                 ZONE_UNLOCK(zone);
795                 bucket_drain(zone, bucket);
796                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
797                 ZONE_LOCK(zone);
798         }
799
800         /*
801          * Shrink further bucket sizes.  Price of single zone lock collision
802          * is probably lower then price of global cache drain.
803          */
804         if (zone->uz_count > zone->uz_count_min)
805                 zone->uz_count--;
806 }
807
808 static void
809 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
810 {
811         uint8_t *mem;
812         int i;
813         uint8_t flags;
814
815         mem = slab->us_data;
816         flags = slab->us_flags;
817         i = start;
818         if (keg->uk_fini != NULL) {
819                 for (i--; i > -1; i--)
820                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
821                             keg->uk_size);
822         }
823         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
824                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
825 #ifdef UMA_DEBUG
826         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
827             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
828 #endif
829         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
830 }
831
832 /*
833  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
834  * the pageout daemon.
835  *
836  * Returns nothing.
837  */
838 static void
839 keg_drain(uma_keg_t keg)
840 {
841         struct slabhead freeslabs = { 0 };
842         uma_slab_t slab;
843         uma_slab_t n;
844
845         /*
846          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
847          * time
848          */
849         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
850                 return;
851
852 #ifdef UMA_DEBUG
853         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
854 #endif
855         KEG_LOCK(keg);
856         if (keg->uk_free == 0)
857                 goto finished;
858
859         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
860         while (slab) {
861                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
862
863                 /* We have no where to free these to */
864                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
865                         slab = n;
866                         continue;
867                 }
868
869                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
870                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
871                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
872
873                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
874                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
875
876                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
877
878                 slab = n;
879         }
880 finished:
881         KEG_UNLOCK(keg);
882
883         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
884                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
885                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
886         }
887 }
888
889 static void
890 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
891 {
892
893         /*
894          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
895          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
896          * is the only call that knows the structure will still be available
897          * when it wakes up.
898          */
899         ZONE_LOCK(zone);
900         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
901                 if (waitok == M_NOWAIT)
902                         goto out;
903                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
904         }
905         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
906         bucket_cache_drain(zone);
907         ZONE_UNLOCK(zone);
908         /*
909          * The DRAINING flag protects us from being freed while
910          * we're running.  Normally the uma_rwlock would protect us but we
911          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
912          */
913         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
914         ZONE_LOCK(zone);
915         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
916         wakeup(zone);
917 out:
918         ZONE_UNLOCK(zone);
919 }
920
921 void
922 zone_drain(uma_zone_t zone)
923 {
924
925         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
926 }
927
928 /*
929  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
930  *
931  * Arguments:
932  *      wait  Shall we wait?
933  *
934  * Returns:
935  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
936  *      caller specified M_NOWAIT.
937  */
938 static uma_slab_t
939 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
940 {
941         uma_slabrefcnt_t slabref;
942         uma_alloc allocf;
943         uma_slab_t slab;
944         uint8_t *mem;
945         uint8_t flags;
946         int i;
947
948         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
949         slab = NULL;
950         mem = NULL;
951
952 #ifdef UMA_DEBUG
953         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
954 #endif
955         allocf = keg->uk_allocf;
956         KEG_UNLOCK(keg);
957
958         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
959                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
960                 if (slab == NULL)
961                         goto out;
962         }
963
964         /*
965          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
966          * first time they are added to a zone.
967          *
968          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
969          */
970
971         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
972                 wait |= M_ZERO;
973         else
974                 wait &= ~M_ZERO;
975
976         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
977                 wait |= M_NODUMP;
978
979         /* zone is passed for legacy reasons. */
980         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
981         if (mem == NULL) {
982                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
983                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
984                 slab = NULL;
985                 goto out;
986         }
987
988         /* Point the slab into the allocated memory */
989         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
990                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
991
992         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
993                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
994                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
995
996         slab->us_keg = keg;
997         slab->us_data = mem;
998         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
999         slab->us_flags = flags;
1000         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
1001 #ifdef INVARIANTS
1002         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
1003 #endif
1004         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1005                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
1006                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1007                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
1008         }
1009
1010         if (keg->uk_init != NULL) {
1011                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
1012                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
1013                             keg->uk_size, wait) != 0)
1014                                 break;
1015                 if (i != keg->uk_ipers) {
1016                         keg_free_slab(keg, slab, i);
1017                         slab = NULL;
1018                         goto out;
1019                 }
1020         }
1021 out:
1022         KEG_LOCK(keg);
1023
1024         if (slab != NULL) {
1025                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1026                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
1027
1028                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
1029                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
1030         }
1031
1032         return (slab);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
1037  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
1038  * the VM is ready.
1039  */
1040 static void *
1041 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1042 {
1043         uma_keg_t keg;
1044         uma_slab_t tmps;
1045         int pages, check_pages;
1046
1047         keg = zone_first_keg(zone);
1048         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1049         check_pages = pages - 1;
1050         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
1051
1052         /*
1053          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
1054          */
1055         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
1056
1057         /* First check if we have enough room. */
1058         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1059         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
1060                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
1061         if (tmps != NULL) {
1062                 /*
1063                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
1064                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
1065                  * "pages" contiguous pages of memory.
1066                  */
1067                 while (pages-- > 0) {
1068                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
1069                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
1070                 }
1071                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1072                 *pflag = tmps->us_flags;
1073                 return (tmps->us_data);
1074         }
1075         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
1076         if (booted < UMA_STARTUP2)
1077                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
1078         /*
1079          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
1080          */
1081 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1082         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
1083 #else
1084         keg->uk_allocf = page_alloc;
1085 #endif
1086         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Allocates a number of pages from the system
1091  *
1092  * Arguments:
1093  *      bytes  The number of bytes requested
1094  *      wait  Shall we wait?
1095  *
1096  * Returns:
1097  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1098  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1099  */
1100 static void *
1101 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1102 {
1103         void *p;        /* Returned page */
1104
1105         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1106         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1107
1108         return (p);
1109 }
1110
1111 /*
1112  * Allocates a number of pages from within an object
1113  *
1114  * Arguments:
1115  *      bytes  The number of bytes requested
1116  *      wait   Shall we wait?
1117  *
1118  * Returns:
1119  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1120  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1121  */
1122 static void *
1123 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1124 {
1125         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1126         u_long npages;
1127         vm_offset_t retkva, zkva;
1128         vm_page_t p, p_next;
1129         uma_keg_t keg;
1130
1131         TAILQ_INIT(&alloctail);
1132         keg = zone_first_keg(zone);
1133
1134         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1135         while (npages > 0) {
1136                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1137                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1138                 if (p != NULL) {
1139                         /*
1140                          * Since the page does not belong to an object, its
1141                          * listq is unused.
1142                          */
1143                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1144                         npages--;
1145                         continue;
1146                 }
1147                 if (wait & M_WAITOK) {
1148                         VM_WAIT;
1149                         continue;
1150                 }
1151
1152                 /*
1153                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1154                  * exit.
1155                  */
1156                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1157                         vm_page_unwire(p, 0);
1158                         vm_page_free(p); 
1159                 }
1160                 return (NULL);
1161         }
1162         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1163         zkva = keg->uk_kva +
1164             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1165         retkva = zkva;
1166         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1167                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1168                 zkva += PAGE_SIZE;
1169         }
1170
1171         return ((void *)retkva);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Frees a number of pages to the system
1176  *
1177  * Arguments:
1178  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1179  *      size  The size of the memory being freed
1180  *      flags The original p->us_flags field
1181  *
1182  * Returns:
1183  *      Nothing
1184  */
1185 static void
1186 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1187 {
1188         struct vmem *vmem;
1189
1190         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1191                 vmem = kmem_arena;
1192         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1193                 vmem = kernel_arena;
1194         else
1195                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1196
1197         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1198 }
1199
1200 /*
1201  * Zero fill initializer
1202  *
1203  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1204  */
1205 static int
1206 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1207 {
1208         bzero(mem, size);
1209         return (0);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1214  *
1215  * Arguments
1216  *      keg  The zone we should initialize
1217  *
1218  * Returns
1219  *      Nothing
1220  */
1221 static void
1222 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1223 {
1224         u_int rsize;
1225         u_int memused;
1226         u_int wastedspace;
1227         u_int shsize;
1228
1229         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1230                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1231
1232                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1233                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1234                     PAGE_SIZE);
1235         } else {
1236                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1237                 keg->uk_ppera = 1;
1238         }
1239
1240         /*
1241          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1242          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1243          * allocation bits for we round it up.
1244          */
1245         rsize = keg->uk_size;
1246         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1247                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1248         if (rsize & keg->uk_align)
1249                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1250         keg->uk_rsize = rsize;
1251
1252         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1253             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1254             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1255
1256         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1257                 rsize += sizeof(uint32_t);
1258
1259         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1260                 shsize = 0;
1261         else 
1262                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1263
1264         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1265         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1266             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1267
1268         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1269         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1270
1271         /*
1272          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1273          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1274          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1275          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1276          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1277          */
1278         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1279             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1280                 return;
1281
1282         /*
1283          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1284          * this if it permits more items per-slab.
1285          *
1286          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1287          * Historically this was not done because the VM could not
1288          * efficiently handle contiguous allocations.
1289          */
1290         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1291             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1292                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1293                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1294                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1295 #ifdef UMA_DEBUG
1296                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1297                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1298                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1299                     "calculated ipers = %d, "
1300                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1301                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1302                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1303 #endif
1304                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1305         }
1306
1307         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1308             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1309                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1314  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1315  * more complicated.
1316  *
1317  * Arguments
1318  *      keg  The keg we should initialize
1319  *
1320  * Returns
1321  *      Nothing
1322  */
1323 static void
1324 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1325 {
1326         u_int shsize;
1327
1328         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1329         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1330             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1331         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1332             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1333
1334         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1335         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1336         keg->uk_ipers = 1;
1337         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1338
1339         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1340         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1341                 return;
1342
1343         /* Check whether we have enough space to not do OFFPAGE. */
1344         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) == 0) {
1345                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1346                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1347                         shsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1348                 if (shsize & UMA_ALIGN_PTR)
1349                         shsize = (shsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1350                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1351
1352                 if ((PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - keg->uk_rsize < shsize)
1353                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1354         }
1355
1356         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1357             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1358                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1359 }
1360
1361 static void
1362 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1363 {
1364         int alignsize;
1365         int trailer;
1366         int pages;
1367         int rsize;
1368
1369         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1370             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1371
1372         alignsize = keg->uk_align + 1;
1373         rsize = keg->uk_size;
1374         /*
1375          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1376          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1377          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1378          * would fall on the same boundary every time.
1379          */
1380         if (rsize & keg->uk_align)
1381                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1382         if ((rsize & alignsize) == 0)
1383                 rsize += alignsize;
1384         trailer = rsize - keg->uk_size;
1385         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1386         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1387         keg->uk_rsize = rsize;
1388         keg->uk_ppera = pages;
1389         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1390         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1391         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1392         KASSERT(keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1393             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1394             keg->uk_ipers));
1395 }
1396
1397 /*
1398  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1399  * the keg onto the global keg list.
1400  *
1401  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1402  *      udata  Actually uma_kctor_args
1403  */
1404 static int
1405 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1406 {
1407         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1408         uma_keg_t keg = mem;
1409         uma_zone_t zone;
1410
1411         bzero(keg, size);
1412         keg->uk_size = arg->size;
1413         keg->uk_init = arg->uminit;
1414         keg->uk_fini = arg->fini;
1415         keg->uk_align = arg->align;
1416         keg->uk_free = 0;
1417         keg->uk_reserve = 0;
1418         keg->uk_pages = 0;
1419         keg->uk_flags = arg->flags;
1420         keg->uk_allocf = page_alloc;
1421         keg->uk_freef = page_free;
1422         keg->uk_slabzone = NULL;
1423
1424         /*
1425          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1426          */
1427         zone = arg->zone;
1428         keg->uk_name = zone->uz_name;
1429
1430         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1431                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1432
1433         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1434                 keg->uk_init = zero_init;
1435
1436         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1437                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1438
1439         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1440 #ifdef SMP
1441                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1442 #else
1443                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1444 #endif
1445
1446         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1447                 keg_cachespread_init(keg);
1448         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1449                 if (keg->uk_size >
1450                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1451                     sizeof(uint32_t)))
1452                         keg_large_init(keg);
1453                 else
1454                         keg_small_init(keg);
1455         } else {
1456                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1457                         keg_large_init(keg);
1458                 else
1459                         keg_small_init(keg);
1460         }
1461
1462         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1463                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1464                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1465                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1466                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1467                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1468                 } else
1469                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1470         }
1471
1472         /*
1473          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1474          * startup cache until the vm is ready.
1475          */
1476         if (keg->uk_ppera == 1) {
1477 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1478                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1479                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1480
1481                 if (booted < UMA_STARTUP)
1482                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1483 #else
1484                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1485                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1486 #endif
1487         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1488             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1489                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1490
1491         /*
1492          * Initialize keg's lock
1493          */
1494         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1495
1496         /*
1497          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1498          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1499          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1500          */
1501         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1502                 u_int totsize;
1503
1504                 /* Size of the slab struct and free list */
1505                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1506
1507                 /* Size of the reference counts. */
1508                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1509                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1510
1511                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1512                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1513                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1514                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1515
1516                 /*
1517                  * The only way the following is possible is if with our
1518                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1519                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1520                  * mathematically possible for all cases, so we make
1521                  * sure here anyway.
1522                  */
1523                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1524                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1525                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1526                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1527                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1528                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1529                             keg->uk_size);
1530                         panic("UMA slab won't fit.");
1531                 }
1532         }
1533
1534         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1535                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1536
1537 #ifdef UMA_DEBUG
1538         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1539             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1540             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1541             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1542 #endif
1543
1544         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1545
1546         rw_wlock(&uma_rwlock);
1547         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1548         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1549         return (0);
1550 }
1551
1552 /*
1553  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1554  *
1555  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1556  *      udata  Actually uma_zctor_args
1557  */
1558 static int
1559 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1560 {
1561         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1562         uma_zone_t zone = mem;
1563         uma_zone_t z;
1564         uma_keg_t keg;
1565
1566         bzero(zone, size);
1567         zone->uz_name = arg->name;
1568         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1569         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1570         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1571         zone->uz_init = NULL;
1572         zone->uz_fini = NULL;
1573         zone->uz_allocs = 0;
1574         zone->uz_frees = 0;
1575         zone->uz_fails = 0;
1576         zone->uz_sleeps = 0;
1577         zone->uz_count = 0;
1578         zone->uz_count_min = 0;
1579         zone->uz_flags = 0;
1580         zone->uz_warning = NULL;
1581         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1582         keg = arg->keg;
1583
1584         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1585
1586         /*
1587          * This is a pure cache zone, no kegs.
1588          */
1589         if (arg->import) {
1590                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1591                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1592                 zone->uz_flags = arg->flags;
1593                 zone->uz_size = arg->size;
1594                 zone->uz_import = arg->import;
1595                 zone->uz_release = arg->release;
1596                 zone->uz_arg = arg->arg;
1597                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1598                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1599                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_cachezones, zone, uz_link);
1600                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1601                 goto out;
1602         }
1603
1604         /*
1605          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1606          */
1607         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1608         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1609         zone->uz_arg = zone; 
1610
1611         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1612                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1613                 zone->uz_init = arg->uminit;
1614                 zone->uz_fini = arg->fini;
1615                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1616                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1617                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1618                 ZONE_LOCK(zone);
1619                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1620                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1621                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1622                                 break;
1623                         }
1624                 }
1625                 ZONE_UNLOCK(zone);
1626                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1627         } else if (keg == NULL) {
1628                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1629                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1630                         return (ENOMEM);
1631         } else {
1632                 struct uma_kctor_args karg;
1633                 int error;
1634
1635                 /* We should only be here from uma_startup() */
1636                 karg.size = arg->size;
1637                 karg.uminit = arg->uminit;
1638                 karg.fini = arg->fini;
1639                 karg.align = arg->align;
1640                 karg.flags = arg->flags;
1641                 karg.zone = zone;
1642                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1643                     flags);
1644                 if (error)
1645                         return (error);
1646         }
1647
1648         /*
1649          * Link in the first keg.
1650          */
1651         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1652         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1653         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1654         zone->uz_size = keg->uk_size;
1655         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1656             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1657
1658         /*
1659          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1660          * caches.  If we're internal, bail out here.
1661          */
1662         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1663                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1664                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1665                 return (0);
1666         }
1667
1668 out:
1669         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1670                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1671         else
1672                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1673         zone->uz_count_min = zone->uz_count;
1674
1675         return (0);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1680  * table and removes the keg from the global list.
1681  *
1682  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1683  *      udata  unused
1684  */
1685 static void
1686 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1687 {
1688         uma_keg_t keg;
1689
1690         keg = (uma_keg_t)arg;
1691         KEG_LOCK(keg);
1692         if (keg->uk_free != 0) {
1693                 printf("Freed UMA keg (%s) was not empty (%d items). "
1694                     " Lost %d pages of memory.\n",
1695                     keg->uk_name ? keg->uk_name : "",
1696                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1697         }
1698         KEG_UNLOCK(keg);
1699
1700         hash_free(&keg->uk_hash);
1701
1702         KEG_LOCK_FINI(keg);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Zone header dtor.
1707  *
1708  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1709  *      udata  unused
1710  */
1711 static void
1712 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1713 {
1714         uma_klink_t klink;
1715         uma_zone_t zone;
1716         uma_keg_t keg;
1717
1718         zone = (uma_zone_t)arg;
1719         keg = zone_first_keg(zone);
1720
1721         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1722                 cache_drain(zone);
1723
1724         rw_wlock(&uma_rwlock);
1725         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1726         rw_wunlock(&uma_rwlock);
1727         /*
1728          * XXX there are some races here where
1729          * the zone can be drained but zone lock
1730          * released and then refilled before we
1731          * remove it... we dont care for now
1732          */
1733         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1734         /*
1735          * Unlink all of our kegs.
1736          */
1737         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1738                 klink->kl_keg = NULL;
1739                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1740                 if (klink == &zone->uz_klink)
1741                         continue;
1742                 free(klink, M_TEMP);
1743         }
1744         /*
1745          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1746          */
1747         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1748                 rw_wlock(&uma_rwlock);
1749                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1750                 rw_wunlock(&uma_rwlock);
1751                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1752         }
1753         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1758  *
1759  * Arguments:
1760  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1761  *              as an argument.
1762  *
1763  * Returns:
1764  *      Nothing
1765  */
1766 static void
1767 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1768 {
1769         uma_keg_t keg;
1770         uma_zone_t zone;
1771
1772         rw_rlock(&uma_rwlock);
1773         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1774                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1775                         zfunc(zone);
1776         }
1777         rw_runlock(&uma_rwlock);
1778 }
1779
1780 /* Public functions */
1781 /* See uma.h */
1782 void
1783 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1784 {
1785         struct uma_zctor_args args;
1786         uma_slab_t slab;
1787         u_int slabsize;
1788         int i;
1789
1790 #ifdef UMA_DEBUG
1791         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1792 #endif
1793         rw_init(&uma_rwlock, "UMA lock");
1794
1795         /* "manually" create the initial zone */
1796         memset(&args, 0, sizeof(args));
1797         args.name = "UMA Kegs";
1798         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1799         args.ctor = keg_ctor;
1800         args.dtor = keg_dtor;
1801         args.uminit = zero_init;
1802         args.fini = NULL;
1803         args.keg = &masterkeg;
1804         args.align = 32 - 1;
1805         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1806         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1807         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1808
1809 #ifdef UMA_DEBUG
1810         printf("Filling boot free list.\n");
1811 #endif
1812         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1813                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1814                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1815                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1816                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1817         }
1818         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1819
1820 #ifdef UMA_DEBUG
1821         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1822 #endif
1823         args.name = "UMA Zones";
1824         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1825             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1826         args.ctor = zone_ctor;
1827         args.dtor = zone_dtor;
1828         args.uminit = zero_init;
1829         args.fini = NULL;
1830         args.keg = NULL;
1831         args.align = 32 - 1;
1832         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1833         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1834         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1835
1836 #ifdef UMA_DEBUG
1837         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1838 #endif
1839 #ifdef UMA_DEBUG
1840         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1841 #endif
1842
1843         /* Now make a zone for slab headers */
1844         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1845                                 sizeof(struct uma_slab),
1846                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1847                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1848
1849         /*
1850          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1851          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1852          */
1853         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1854         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1855         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1856                                   slabsize,
1857                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1858                                   UMA_ALIGN_PTR,
1859                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1860
1861         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1862             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1863             NULL, NULL, NULL, NULL,
1864             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1865
1866         bucket_init();
1867
1868         booted = UMA_STARTUP;
1869
1870 #ifdef UMA_DEBUG
1871         printf("UMA startup complete.\n");
1872 #endif
1873 }
1874
1875 /* see uma.h */
1876 void
1877 uma_startup2(void)
1878 {
1879         booted = UMA_STARTUP2;
1880         bucket_enable();
1881         sx_init(&uma_drain_lock, "umadrain");
1882 #ifdef UMA_DEBUG
1883         printf("UMA startup2 complete.\n");
1884 #endif
1885 }
1886
1887 /*
1888  * Initialize our callout handle
1889  *
1890  */
1891
1892 static void
1893 uma_startup3(void)
1894 {
1895 #ifdef UMA_DEBUG
1896         printf("Starting callout.\n");
1897 #endif
1898         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1899         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1900 #ifdef UMA_DEBUG
1901         printf("UMA startup3 complete.\n");
1902 #endif
1903 }
1904
1905 static uma_keg_t
1906 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1907                 int align, uint32_t flags)
1908 {
1909         struct uma_kctor_args args;
1910
1911         args.size = size;
1912         args.uminit = uminit;
1913         args.fini = fini;
1914         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1915         args.flags = flags;
1916         args.zone = zone;
1917         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1918 }
1919
1920 /* See uma.h */
1921 void
1922 uma_set_align(int align)
1923 {
1924
1925         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1926                 uma_align_cache = align;
1927 }
1928
1929 /* See uma.h */
1930 uma_zone_t
1931 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1932                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1933
1934 {
1935         struct uma_zctor_args args;
1936         uma_zone_t res;
1937         bool locked;
1938
1939         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1940         memset(&args, 0, sizeof(args));
1941         args.name = name;
1942         args.size = size;
1943         args.ctor = ctor;
1944         args.dtor = dtor;
1945         args.uminit = uminit;
1946         args.fini = fini;
1947         args.align = align;
1948         args.flags = flags;
1949         args.keg = NULL;
1950
1951         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1952                 locked = false;
1953         } else {
1954                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1955                 locked = true;
1956         }
1957         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1958         if (locked)
1959                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1960         return (res);
1961 }
1962
1963 /* See uma.h */
1964 uma_zone_t
1965 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1966                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1967 {
1968         struct uma_zctor_args args;
1969         uma_keg_t keg;
1970         uma_zone_t res;
1971         bool locked;
1972
1973         keg = zone_first_keg(master);
1974         memset(&args, 0, sizeof(args));
1975         args.name = name;
1976         args.size = keg->uk_size;
1977         args.ctor = ctor;
1978         args.dtor = dtor;
1979         args.uminit = zinit;
1980         args.fini = zfini;
1981         args.align = keg->uk_align;
1982         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1983         args.keg = keg;
1984
1985         if (booted < UMA_STARTUP2) {
1986                 locked = false;
1987         } else {
1988                 sx_slock(&uma_drain_lock);
1989                 locked = true;
1990         }
1991         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1992         res = zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK);
1993         if (locked)
1994                 sx_sunlock(&uma_drain_lock);
1995         return (res);
1996 }
1997
1998 /* See uma.h */
1999 uma_zone_t
2000 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
2001                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
2002                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
2003 {
2004         struct uma_zctor_args args;
2005
2006         memset(&args, 0, sizeof(args));
2007         args.name = name;
2008         args.size = size;
2009         args.ctor = ctor;
2010         args.dtor = dtor;
2011         args.uminit = zinit;
2012         args.fini = zfini;
2013         args.import = zimport;
2014         args.release = zrelease;
2015         args.arg = arg;
2016         args.align = 0;
2017         args.flags = flags;
2018
2019         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
2020 }
2021
2022 static void
2023 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2024 {
2025         if (a < b) {
2026                 ZONE_LOCK(a);
2027                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2028         } else {
2029                 ZONE_LOCK(b);
2030                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
2031         }
2032 }
2033
2034 static void
2035 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
2036 {
2037
2038         ZONE_UNLOCK(a);
2039         ZONE_UNLOCK(b);
2040 }
2041
2042 int
2043 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
2044 {
2045         uma_klink_t klink;
2046         uma_klink_t kl;
2047         int error;
2048
2049         error = 0;
2050         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2051
2052         zone_lock_pair(zone, master);
2053         /*
2054          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
2055          * a secondary.
2056          */
2057         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
2058             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
2059                 error = EINVAL;
2060                 goto out;
2061         }
2062         /*
2063          * The new master must also use vtoslab().
2064          */
2065         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
2066                 error = EINVAL;
2067                 goto out;
2068         }
2069         /*
2070          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
2071          */
2072         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
2073             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
2074                 error = EINVAL;
2075                 goto out;
2076         }
2077         /*
2078          * The underlying object must be the same size.  rsize
2079          * may be different.
2080          */
2081         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
2082                 error = E2BIG;
2083                 goto out;
2084         }
2085         /*
2086          * Put it at the end of the list.
2087          */
2088         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
2089         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2090                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
2091                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
2092                         break;
2093                 }
2094         }
2095         klink = NULL;
2096         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
2097         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
2098
2099 out:
2100         zone_unlock_pair(zone, master);
2101         if (klink != NULL)
2102                 free(klink, M_TEMP);
2103
2104         return (error);
2105 }
2106
2107
2108 /* See uma.h */
2109 void
2110 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
2111 {
2112
2113         sx_slock(&uma_drain_lock);
2114         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
2115         sx_sunlock(&uma_drain_lock);
2116 }
2117
2118 /* See uma.h */
2119 void *
2120 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2121 {
2122         void *item;
2123         uma_cache_t cache;
2124         uma_bucket_t bucket;
2125         int lockfail;
2126         int cpu;
2127
2128         /* This is the fast path allocation */
2129 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2130         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2131 #endif
2132         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
2133             zone->uz_name, flags);
2134
2135         if (flags & M_WAITOK) {
2136                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
2137                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
2138         }
2139 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2140         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
2141                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
2142                 if (item != NULL) {
2143                         /*
2144                          * Avoid conflict with the use-after-free
2145                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2146                          */
2147                         if (zone->uz_init != NULL &&
2148                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2149                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2150                                 return (NULL);
2151                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2152                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2153                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2154                             flags) != 0) {
2155                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2156                                 return (NULL);
2157                         }
2158                         return (item);
2159                 }
2160                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2161         }
2162 #endif
2163         /*
2164          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2165          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2166          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2167          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2168          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2169          * preemption and migration.  We release the critical section in
2170          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2171          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2172          * must detect and handle migration if it has occurred.
2173          */
2174         critical_enter();
2175         cpu = curcpu;
2176         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2177
2178 zalloc_start:
2179         bucket = cache->uc_allocbucket;
2180         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2181                 bucket->ub_cnt--;
2182                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2183 #ifdef INVARIANTS
2184                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2185 #endif
2186                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2187                 cache->uc_allocs++;
2188                 critical_exit();
2189                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2190                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2191                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2192                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2193                         return (NULL);
2194                 }
2195 #ifdef INVARIANTS
2196                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2197 #endif
2198                 if (flags & M_ZERO)
2199                         uma_zero_item(item, zone);
2200                 return (item);
2201         }
2202
2203         /*
2204          * We have run out of items in our alloc bucket.
2205          * See if we can switch with our free bucket.
2206          */
2207         bucket = cache->uc_freebucket;
2208         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2209 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2210                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2211 #endif
2212                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2213                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2214                 goto zalloc_start;
2215         }
2216
2217         /*
2218          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2219          */
2220         bucket = cache->uc_allocbucket;
2221         cache->uc_allocbucket = NULL;
2222         critical_exit();
2223         if (bucket != NULL)
2224                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2225
2226         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2227         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2228                 goto zalloc_item;
2229
2230         /*
2231          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2232          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2233          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2234          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2235          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2236          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2237          * the critical section.
2238          */
2239         lockfail = 0;
2240         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2241                 /* Record contention to size the buckets. */
2242                 ZONE_LOCK(zone);
2243                 lockfail = 1;
2244         }
2245         critical_enter();
2246         cpu = curcpu;
2247         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2248
2249         /*
2250          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2251          */
2252         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2253         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2254         cache->uc_allocs = 0;
2255         cache->uc_frees = 0;
2256
2257         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2258         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2259                 ZONE_UNLOCK(zone);
2260                 goto zalloc_start;
2261         }
2262
2263         /*
2264          * Check the zone's cache of buckets.
2265          */
2266         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2267                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2268                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2269
2270                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2271                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2272                 ZONE_UNLOCK(zone);
2273                 goto zalloc_start;
2274         }
2275         /* We are no longer associated with this CPU. */
2276         critical_exit();
2277
2278         /*
2279          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2280          * handle the working set.
2281          */
2282         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2283                 zone->uz_count++;
2284         ZONE_UNLOCK(zone);
2285
2286         /*
2287          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2288          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2289          * will use the just filled bucket.
2290          */
2291         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2292         if (bucket != NULL) {
2293                 ZONE_LOCK(zone);
2294                 critical_enter();
2295                 cpu = curcpu;
2296                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2297                 /*
2298                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2299                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2300                  * the memory directly.
2301                  */
2302                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2303                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2304                 else
2305                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2306                 ZONE_UNLOCK(zone);
2307                 goto zalloc_start;
2308         }
2309
2310         /*
2311          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2312          */
2313 #ifdef UMA_DEBUG
2314         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2315 #endif
2316
2317 zalloc_item:
2318         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2319
2320         return (item);
2321 }
2322
2323 static uma_slab_t
2324 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2325 {
2326         uma_slab_t slab;
2327         int reserve;
2328
2329         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2330         slab = NULL;
2331         reserve = 0;
2332         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2333                 reserve = keg->uk_reserve;
2334
2335         for (;;) {
2336                 /*
2337                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2338                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2339                  * fragmentation.
2340                  */
2341                 if (keg->uk_free > reserve) {
2342                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2343                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2344                         } else {
2345                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2346                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2347                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2348                                     us_link);
2349                         }
2350                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2351                         return (slab);
2352                 }
2353
2354                 /*
2355                  * M_NOVM means don't ask at all!
2356                  */
2357                 if (flags & M_NOVM)
2358                         break;
2359
2360                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2361                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2362                         /*
2363                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2364                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2365                          */
2366                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2367                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2368                                 zone_log_warning(zone);
2369                         }
2370                         if (flags & M_NOWAIT)
2371                                 break;
2372                         zone->uz_sleeps++;
2373                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2374                         continue;
2375                 }
2376                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2377                 /*
2378                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2379                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2380                  * at least one item.
2381                  */
2382                 if (slab) {
2383                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2384                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2385                         return (slab);
2386                 }
2387                 /*
2388                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2389                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2390                  * fail.
2391                  */
2392                 flags |= M_NOVM;
2393         }
2394         return (slab);
2395 }
2396
2397 static uma_slab_t
2398 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2399 {
2400         uma_slab_t slab;
2401
2402         if (keg == NULL) {
2403                 keg = zone_first_keg(zone);
2404                 KEG_LOCK(keg);
2405         }
2406
2407         for (;;) {
2408                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2409                 if (slab)
2410                         return (slab);
2411                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2412                         break;
2413         }
2414         KEG_UNLOCK(keg);
2415         return (NULL);
2416 }
2417
2418 /*
2419  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2420  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2421  *
2422  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2423  */
2424 static uma_slab_t
2425 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2426 {
2427         uma_klink_t klink;
2428         uma_slab_t slab;
2429         uma_keg_t keg;
2430         int flags;
2431         int empty;
2432         int full;
2433
2434         /*
2435          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2436          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2437          * without blocking.
2438          */
2439         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2440         /*
2441          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2442          * the search.
2443          */
2444         if (last != NULL) {
2445                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2446                 if (slab)
2447                         return (slab);
2448                 KEG_UNLOCK(last);
2449         }
2450         /*
2451          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2452          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2453          * required but we've done it for so long now.
2454          */
2455         for (;;) {
2456                 empty = 0;
2457                 full = 0;
2458                 /*
2459                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2460                  * correct lock while calling into the keg layer.
2461                  */
2462                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2463                         keg = klink->kl_keg;
2464                         KEG_LOCK(keg);
2465                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2466                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2467                                 if (slab)
2468                                         return (slab);
2469                         }
2470                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2471                                 full++;
2472                         else
2473                                 empty++;
2474                         KEG_UNLOCK(keg);
2475                 }
2476                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2477                         break;
2478                 flags = rflags;
2479                 /*
2480                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2481                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2482                  */
2483                 if (full && !empty) {
2484                         ZONE_LOCK(zone);
2485                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2486                         zone->uz_sleeps++;
2487                         zone_log_warning(zone);
2488                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2489                             "zonelimit", hz/100);
2490                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2491                         ZONE_UNLOCK(zone);
2492                         continue;
2493                 }
2494         }
2495         return (NULL);
2496 }
2497
2498 static void *
2499 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2500 {
2501         void *item;
2502         uint8_t freei;
2503
2504         MPASS(keg == slab->us_keg);
2505         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2506
2507         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2508         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2509         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2510         slab->us_freecount--;
2511         keg->uk_free--;
2512
2513         /* Move this slab to the full list */
2514         if (slab->us_freecount == 0) {
2515                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2516                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2517         }
2518
2519         return (item);
2520 }
2521
2522 static int
2523 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2524 {
2525         uma_slab_t slab;
2526         uma_keg_t keg;
2527         int i;
2528
2529         slab = NULL;
2530         keg = NULL;
2531         /* Try to keep the buckets totally full */
2532         for (i = 0; i < max; ) {
2533                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2534                         break;
2535                 keg = slab->us_keg;
2536                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2537                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2538                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2539                                 break;
2540                 }
2541                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2542                 flags &= ~M_WAITOK;
2543                 flags |= M_NOWAIT;
2544         }
2545         if (slab != NULL)
2546                 KEG_UNLOCK(keg);
2547
2548         return i;
2549 }
2550
2551 static uma_bucket_t
2552 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2553 {
2554         uma_bucket_t bucket;
2555         int max;
2556
2557         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2558         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2559         if (bucket == NULL)
2560                 return (NULL);
2561
2562         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2563         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2564             max, flags);
2565
2566         /*
2567          * Initialize the memory if necessary.
2568          */
2569         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2570                 int i;
2571
2572                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2573                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2574                             flags) != 0)
2575                                 break;
2576                 /*
2577                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2578                  * rest back onto the freelist.
2579                  */
2580                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2581                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2582                             bucket->ub_cnt - i);
2583 #ifdef INVARIANTS
2584                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2585                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2586 #endif
2587                         bucket->ub_cnt = i;
2588                 }
2589         }
2590
2591         if (bucket->ub_cnt == 0) {
2592                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2593                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2594                 return (NULL);
2595         }
2596
2597         return (bucket);
2598 }
2599
2600 /*
2601  * Allocates a single item from a zone.
2602  *
2603  * Arguments
2604  *      zone   The zone to alloc for.
2605  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2606  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2607  *
2608  * Returns
2609  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2610  *      An item if successful
2611  */
2612
2613 static void *
2614 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2615 {
2616         void *item;
2617
2618         item = NULL;
2619
2620 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2621         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2622 #endif
2623         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2624                 goto fail;
2625         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2626
2627         /*
2628          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2629          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2630          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2631          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2632          */
2633         if (zone->uz_init != NULL) {
2634                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2635                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2636                         goto fail;
2637                 }
2638         }
2639         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2640                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2641                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2642                         goto fail;
2643                 }
2644         }
2645 #ifdef INVARIANTS
2646         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2647 #endif
2648         if (flags & M_ZERO)
2649                 uma_zero_item(item, zone);
2650
2651         return (item);
2652
2653 fail:
2654         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2655         return (NULL);
2656 }
2657
2658 /* See uma.h */
2659 void
2660 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2661 {
2662         uma_cache_t cache;
2663         uma_bucket_t bucket;
2664         int lockfail;
2665         int cpu;
2666
2667 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2668         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2669 #endif
2670         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2671             zone->uz_name);
2672
2673         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2674         if (item == NULL)
2675                 return;
2676 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2677         if (is_memguard_addr(item)) {
2678                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2679                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2680                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2681                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2682                 memguard_free(item);
2683                 return;
2684         }
2685 #endif
2686 #ifdef INVARIANTS
2687         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2688                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2689         else
2690                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2691 #endif
2692         if (zone->uz_dtor != NULL)
2693                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2694
2695         /*
2696          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2697          * a little longer for the limits to be reset.
2698          */
2699         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2700                 goto zfree_item;
2701
2702         /*
2703          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2704          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2705          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2706          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2707          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2708          * preemption and migration.  We release the critical section in
2709          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2710          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2711          * detect and handle migration if it has occurred.
2712          */
2713 zfree_restart:
2714         critical_enter();
2715         cpu = curcpu;
2716         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2717
2718 zfree_start:
2719         /*
2720          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2721          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2722          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2723          */
2724         bucket = cache->uc_allocbucket;
2725         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2726                 bucket = cache->uc_freebucket;
2727         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2728                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2729                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2730                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2731                 bucket->ub_cnt++;
2732                 cache->uc_frees++;
2733                 critical_exit();
2734                 return;
2735         }
2736
2737         /*
2738          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2739          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2740          * section.  Since the critical section is released, we may be
2741          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2742          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2743          * the critical section.
2744          */
2745         critical_exit();
2746         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2747                 goto zfree_item;
2748
2749         lockfail = 0;
2750         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2751                 /* Record contention to size the buckets. */
2752                 ZONE_LOCK(zone);
2753                 lockfail = 1;
2754         }
2755         critical_enter();
2756         cpu = curcpu;
2757         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2758
2759         /*
2760          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2761          */
2762         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2763         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2764         cache->uc_allocs = 0;
2765         cache->uc_frees = 0;
2766
2767         bucket = cache->uc_freebucket;
2768         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2769                 ZONE_UNLOCK(zone);
2770                 goto zfree_start;
2771         }
2772         cache->uc_freebucket = NULL;
2773
2774         /* Can we throw this on the zone full list? */
2775         if (bucket != NULL) {
2776 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2777                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2778 #endif
2779                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2780                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2781                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2782                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2783         }
2784
2785         /* We are no longer associated with this CPU. */
2786         critical_exit();
2787
2788         /*
2789          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2790          * handle the working set.
2791          */
2792         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2793                 zone->uz_count++;
2794         ZONE_UNLOCK(zone);
2795
2796 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2797         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2798 #endif
2799         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2800         if (bucket) {
2801                 critical_enter();
2802                 cpu = curcpu;
2803                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2804                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2805                         cache->uc_freebucket = bucket;
2806                         goto zfree_start;
2807                 }
2808                 /*
2809                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2810                  * critical section to free the bucket.
2811                  */
2812                 critical_exit();
2813                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2814                 goto zfree_restart;
2815         }
2816
2817         /*
2818          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2819          */
2820 zfree_item:
2821         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2822
2823         return;
2824 }
2825
2826 static void
2827 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2828 {
2829         uint8_t freei;
2830
2831         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2832         MPASS(keg == slab->us_keg);
2833
2834         /* Do we need to remove from any lists? */
2835         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2836                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2837                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2838         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2839                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2840                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2841         }
2842
2843         /* Slab management. */
2844         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2845         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2846         slab->us_freecount++;
2847
2848         /* Keg statistics. */
2849         keg->uk_free++;
2850 }
2851
2852 static void
2853 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2854 {
2855         void *item;
2856         uma_slab_t slab;
2857         uma_keg_t keg;
2858         uint8_t *mem;
2859         int clearfull;
2860         int i;
2861
2862         clearfull = 0;
2863         keg = zone_first_keg(zone);
2864         KEG_LOCK(keg);
2865         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2866                 item = bucket[i];
2867                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2868                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2869                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2870                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2871                         } else {
2872                                 mem += keg->uk_pgoff;
2873                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2874                         }
2875                 } else {
2876                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2877                         if (slab->us_keg != keg) {
2878                                 KEG_UNLOCK(keg);
2879                                 keg = slab->us_keg;
2880                                 KEG_LOCK(keg);
2881                         }
2882                 }
2883                 slab_free_item(keg, slab, item);
2884                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2885                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2886                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2887                                 clearfull = 1;
2888                         }
2889
2890                         /* 
2891                          * We can handle one more allocation. Since we're
2892                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2893                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2894                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2895                          * threads etc).
2896                          */
2897                         wakeup(keg);
2898                 }
2899         }
2900         KEG_UNLOCK(keg);
2901         if (clearfull) {
2902                 ZONE_LOCK(zone);
2903                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2904                 wakeup(zone);
2905                 ZONE_UNLOCK(zone);
2906         }
2907
2908 }
2909
2910 /*
2911  * Frees a single item to any zone.
2912  *
2913  * Arguments:
2914  *      zone   The zone to free to
2915  *      item   The item we're freeing
2916  *      udata  User supplied data for the dtor
2917  *      skip   Skip dtors and finis
2918  */
2919 static void
2920 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2921 {
2922
2923 #ifdef INVARIANTS
2924         if (skip == SKIP_NONE) {
2925                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2926                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2927                 else
2928                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2929         }
2930 #endif
2931         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2932                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2933
2934         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2935                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2936
2937         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2938         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2939 }
2940
2941 /* See uma.h */
2942 int
2943 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2944 {
2945         uma_keg_t keg;
2946
2947         keg = zone_first_keg(zone);
2948         if (keg == NULL)
2949                 return (0);
2950         KEG_LOCK(keg);
2951         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2952         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2953                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2954         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2955         KEG_UNLOCK(keg);
2956
2957         return (nitems);
2958 }
2959
2960 /* See uma.h */
2961 int
2962 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2963 {
2964         int nitems;
2965         uma_keg_t keg;
2966
2967         keg = zone_first_keg(zone);
2968         if (keg == NULL)
2969                 return (0);
2970         KEG_LOCK(keg);
2971         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2972         KEG_UNLOCK(keg);
2973
2974         return (nitems);
2975 }
2976
2977 /* See uma.h */
2978 void
2979 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2980 {
2981
2982         ZONE_LOCK(zone);
2983         zone->uz_warning = warning;
2984         ZONE_UNLOCK(zone);
2985 }
2986
2987 /* See uma.h */
2988 int
2989 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2990 {
2991         int64_t nitems;
2992         u_int i;
2993
2994         ZONE_LOCK(zone);
2995         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2996         CPU_FOREACH(i) {
2997                 /*
2998                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2999                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
3000                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
3001                  */
3002                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
3003                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
3004         }
3005         ZONE_UNLOCK(zone);
3006
3007         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
3008 }
3009
3010 /* See uma.h */
3011 void
3012 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
3013 {
3014         uma_keg_t keg;
3015
3016         keg = zone_first_keg(zone);
3017         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
3018         KEG_LOCK(keg);
3019         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3020             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
3021         keg->uk_init = uminit;
3022         KEG_UNLOCK(keg);
3023 }
3024
3025 /* See uma.h */
3026 void
3027 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
3028 {
3029         uma_keg_t keg;
3030
3031         keg = zone_first_keg(zone);
3032         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_fini: Invalid zone type"));
3033         KEG_LOCK(keg);
3034         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
3035             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
3036         keg->uk_fini = fini;
3037         KEG_UNLOCK(keg);
3038 }
3039
3040 /* See uma.h */
3041 void
3042 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
3043 {
3044
3045         ZONE_LOCK(zone);
3046         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3047             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
3048         zone->uz_init = zinit;
3049         ZONE_UNLOCK(zone);
3050 }
3051
3052 /* See uma.h */
3053 void
3054 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
3055 {
3056
3057         ZONE_LOCK(zone);
3058         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
3059             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
3060         zone->uz_fini = zfini;
3061         ZONE_UNLOCK(zone);
3062 }
3063
3064 /* See uma.h */
3065 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
3066 void
3067 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
3068 {
3069         uma_keg_t keg;
3070
3071         keg = zone_first_keg(zone);
3072         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_freef: Invalid zone type"));
3073         KEG_LOCK(keg);
3074         keg->uk_freef = freef;
3075         KEG_UNLOCK(keg);
3076 }
3077
3078 /* See uma.h */
3079 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
3080 void
3081 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
3082 {
3083         uma_keg_t keg;
3084
3085         keg = zone_first_keg(zone);
3086         KEG_LOCK(keg);
3087         keg->uk_allocf = allocf;
3088         KEG_UNLOCK(keg);
3089 }
3090
3091 /* See uma.h */
3092 void
3093 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
3094 {
3095         uma_keg_t keg;
3096
3097         keg = zone_first_keg(zone);
3098         if (keg == NULL)
3099                 return;
3100         KEG_LOCK(keg);
3101         keg->uk_reserve = items;
3102         KEG_UNLOCK(keg);
3103
3104         return;
3105 }
3106
3107 /* See uma.h */
3108 int
3109 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
3110 {
3111         uma_keg_t keg;
3112         vm_offset_t kva;
3113         int pages;
3114
3115         keg = zone_first_keg(zone);
3116         if (keg == NULL)
3117                 return (0);
3118         pages = count / keg->uk_ipers;
3119
3120         if (pages * keg->uk_ipers < count)
3121                 pages++;
3122
3123 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3124         if (keg->uk_ppera > 1) {
3125 #else
3126         if (1) {
3127 #endif
3128                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
3129                 if (kva == 0)
3130                         return (0);
3131         } else
3132                 kva = 0;
3133         KEG_LOCK(keg);
3134         keg->uk_kva = kva;
3135         keg->uk_offset = 0;
3136         keg->uk_maxpages = pages;
3137 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
3138         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
3139 #else
3140         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
3141 #endif
3142         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
3143         KEG_UNLOCK(keg);
3144
3145         return (1);
3146 }
3147
3148 /* See uma.h */
3149 void
3150 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
3151 {
3152         int slabs;
3153         uma_slab_t slab;
3154         uma_keg_t keg;
3155
3156         keg = zone_first_keg(zone);
3157         if (keg == NULL)
3158                 return;
3159         KEG_LOCK(keg);
3160         slabs = items / keg->uk_ipers;
3161         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3162                 slabs++;
3163         while (slabs > 0) {
3164                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3165                 if (slab == NULL)
3166                         break;
3167                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3168                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3169                 slabs--;
3170         }
3171         KEG_UNLOCK(keg);
3172 }
3173
3174 /* See uma.h */
3175 uint32_t *
3176 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3177 {
3178         uma_slabrefcnt_t slabref;
3179         uma_slab_t slab;
3180         uma_keg_t keg;
3181         uint32_t *refcnt;
3182         int idx;
3183
3184         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3185         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3186         keg = slab->us_keg;
3187         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3188             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3189         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3190         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3191         return refcnt;
3192 }
3193
3194 /* See uma.h */
3195 static void
3196 uma_reclaim_locked(bool kmem_danger)
3197 {
3198
3199 #ifdef UMA_DEBUG
3200         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3201 #endif
3202         sx_assert(&uma_drain_lock, SA_XLOCKED);
3203         bucket_enable();
3204         zone_foreach(zone_drain);
3205         if (vm_page_count_min() || kmem_danger) {
3206                 cache_drain_safe(NULL);
3207                 zone_foreach(zone_drain);
3208         }
3209         /*
3210          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3211          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3212          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3213          */
3214         zone_drain(slabzone);
3215         zone_drain(slabrefzone);
3216         bucket_zone_drain();
3217 }
3218
3219 void
3220 uma_reclaim(void)
3221 {
3222
3223         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3224         uma_reclaim_locked(false);
3225         sx_xunlock(&uma_drain_lock);
3226 }
3227
3228 static int uma_reclaim_needed;
3229
3230 void
3231 uma_reclaim_wakeup(void)
3232 {
3233
3234         uma_reclaim_needed = 1;
3235         wakeup(&uma_reclaim_needed);
3236 }
3237
3238 void
3239 uma_reclaim_worker(void *arg __unused)
3240 {
3241
3242         sx_xlock(&uma_drain_lock);
3243         for (;;) {
3244                 sx_sleep(&uma_reclaim_needed, &uma_drain_lock, PVM,
3245                     "umarcl", 0);
3246                 if (uma_reclaim_needed) {
3247                         uma_reclaim_needed = 0;
3248                         uma_reclaim_locked(true);
3249                 }
3250         }
3251 }
3252
3253 /* See uma.h */
3254 int
3255 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3256 {
3257         int full;
3258
3259         ZONE_LOCK(zone);
3260         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3261         ZONE_UNLOCK(zone);
3262         return (full);  
3263 }
3264
3265 int
3266 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3267 {
3268         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3269 }
3270
3271 void *
3272 uma_large_malloc(int size, int wait)
3273 {
3274         void *mem;
3275         uma_slab_t slab;
3276         uint8_t flags;
3277
3278         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3279         if (slab == NULL)
3280                 return (NULL);
3281         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3282         if (mem) {
3283                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3284                 slab->us_data = mem;
3285                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3286                 slab->us_size = size;
3287         } else {
3288                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3289         }
3290
3291         return (mem);
3292 }
3293
3294 void
3295 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3296 {
3297
3298         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3299         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3300 }
3301
3302 static void
3303 uma_zero_item(void *item, uma_zone_t zone)
3304 {
3305
3306         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
3307                 for (int i = 0; i < mp_ncpus; i++)
3308                         bzero(zpcpu_get_cpu(item, i), zone->uz_size);
3309         } else
3310                 bzero(item, zone->uz_size);
3311 }
3312
3313 void
3314 uma_print_stats(void)
3315 {
3316         zone_foreach(uma_print_zone);
3317 }
3318
3319 static void
3320 slab_print(uma_slab_t slab)
3321 {
3322         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3323                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3324 }
3325
3326 static void
3327 cache_print(uma_cache_t cache)
3328 {
3329         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3330                 cache->uc_allocbucket,
3331                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3332                 cache->uc_freebucket,
3333                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3334 }
3335
3336 static void
3337 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3338 {
3339         uma_slab_t slab;
3340
3341         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3342             "out %d free %d limit %d\n",
3343             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3344             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3345             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3346             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3347         printf("Part slabs:\n");
3348         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3349                 slab_print(slab);
3350         printf("Free slabs:\n");
3351         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3352                 slab_print(slab);
3353         printf("Full slabs:\n");
3354         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3355                 slab_print(slab);
3356 }
3357
3358 void
3359 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3360 {
3361         uma_cache_t cache;
3362         uma_klink_t kl;
3363         int i;
3364
3365         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3366             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3367         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3368                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3369         CPU_FOREACH(i) {
3370                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3371                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3372                 cache_print(cache);
3373         }
3374 }
3375
3376 #ifdef DDB
3377 /*
3378  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3379  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3380  *
3381  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3382  * per-CPU cache statistic.
3383  *
3384  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3385  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3386  * directly so that we don't have to.
3387  */
3388 static void
3389 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3390     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3391 {
3392         uma_cache_t cache;
3393         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3394         int cachefree, cpu;
3395
3396         allocs = frees = sleeps = 0;
3397         cachefree = 0;
3398         CPU_FOREACH(cpu) {
3399                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3400                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3401                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3402                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3403                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3404                 allocs += cache->uc_allocs;
3405                 frees += cache->uc_frees;
3406         }
3407         allocs += z->uz_allocs;
3408         frees += z->uz_frees;
3409         sleeps += z->uz_sleeps;
3410         if (cachefreep != NULL)
3411                 *cachefreep = cachefree;
3412         if (allocsp != NULL)
3413                 *allocsp = allocs;
3414         if (freesp != NULL)
3415                 *freesp = frees;
3416         if (sleepsp != NULL)
3417                 *sleepsp = sleeps;
3418 }
3419 #endif /* DDB */
3420
3421 static int
3422 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3423 {
3424         uma_keg_t kz;
3425         uma_zone_t z;
3426         int count;
3427
3428         count = 0;
3429         rw_rlock(&uma_rwlock);
3430         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3431                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3432                         count++;
3433         }
3434         rw_runlock(&uma_rwlock);
3435         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3436 }
3437
3438 static int
3439 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3440 {
3441         struct uma_stream_header ush;
3442         struct uma_type_header uth;
3443         struct uma_percpu_stat ups;
3444         uma_bucket_t bucket;
3445         struct sbuf sbuf;
3446         uma_cache_t cache;
3447         uma_klink_t kl;
3448         uma_keg_t kz;
3449         uma_zone_t z;
3450         uma_keg_t k;
3451         int count, error, i;
3452
3453         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3454         if (error != 0)
3455                 return (error);
3456         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3457
3458         count = 0;
3459         rw_rlock(&uma_rwlock);
3460         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3461                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3462                         count++;
3463         }
3464
3465         /*
3466          * Insert stream header.
3467          */
3468         bzero(&ush, sizeof(ush));
3469         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3470         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3471         ush.ush_count = count;
3472         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3473
3474         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3475                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3476                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3477                         ZONE_LOCK(z);
3478                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3479                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3480                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3481                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3482                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3483                                 k = kl->kl_keg;
3484                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3485                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3486                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3487                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3488                                     * k->uk_ipers;
3489                         }
3490
3491                         /*
3492                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3493                          * on the keg's zone list.
3494                          */
3495                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3496                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3497                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3498
3499                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3500                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3501                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3502                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3503                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3504                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3505                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3506                         /*
3507                          * While it is not normally safe to access the cache
3508                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3509                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3510                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3511                          * accept the possible race associated with bucket
3512                          * exchange during monitoring.
3513                          */
3514                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3515                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3516                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3517                                         goto skip;
3518                                 if (CPU_ABSENT(i))
3519                                         goto skip;
3520                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3521                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3522                                         ups.ups_cache_free +=
3523                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3524                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3525                                         ups.ups_cache_free +=
3526                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3527                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3528                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3529 skip:
3530                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3531                         }
3532                         ZONE_UNLOCK(z);
3533                 }
3534         }
3535         rw_runlock(&uma_rwlock);
3536         error = sbuf_finish(&sbuf);
3537         sbuf_delete(&sbuf);
3538         return (error);
3539 }
3540
3541 int
3542 sysctl_handle_uma_zone_max(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3543 {
3544         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3545         int error, max, old;
3546
3547         old = max = uma_zone_get_max(zone);
3548         error = sysctl_handle_int(oidp, &max, 0, req);
3549         if (error || !req->newptr)
3550                 return (error);
3551
3552         if (max < old)
3553                 return (EINVAL);
3554
3555         uma_zone_set_max(zone, max);
3556
3557         return (0);
3558 }
3559
3560 int
3561 sysctl_handle_uma_zone_cur(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3562 {
3563         uma_zone_t zone = *(uma_zone_t *)arg1;
3564         int cur;
3565
3566         cur = uma_zone_get_cur(zone);
3567         return (sysctl_handle_int(oidp, &cur, 0, req));
3568 }
3569
3570 #ifdef DDB
3571 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3572 {
3573         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3574         uma_bucket_t bucket;
3575         uma_keg_t kz;
3576         uma_zone_t z;
3577         int cachefree;
3578
3579         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s %8s\n", "Zone", "Size", "Used",
3580             "Free", "Requests", "Sleeps", "Bucket");
3581         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3582                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3583                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3584                                 allocs = z->uz_allocs;
3585                                 frees = z->uz_frees;
3586                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3587                                 cachefree = 0;
3588                         } else
3589                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3590                                     &frees, &sleeps);
3591                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3592                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3593                                 cachefree += kz->uk_free;
3594                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3595                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3596                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju %8u\n",
3597                             z->uz_name, (uintmax_t)kz->uk_size,
3598                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3599                             (uintmax_t)allocs, sleeps, z->uz_count);
3600                         if (db_pager_quit)
3601                                 return;
3602                 }
3603         }
3604 }
3605
3606 DB_SHOW_COMMAND(umacache, db_show_umacache)
3607 {
3608         uint64_t allocs, frees;
3609         uma_bucket_t bucket;
3610         uma_zone_t z;
3611         int cachefree;
3612
3613         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3614             "Requests", "Bucket");
3615         LIST_FOREACH(z, &uma_cachezones, uz_link) {
3616                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs, &frees, NULL);
3617                 LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3618                         cachefree += bucket->ub_cnt;
3619                 db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8u\n",
3620                     z->uz_name, (uintmax_t)z->uz_size,
3621                     (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3622                     (uintmax_t)allocs, z->uz_count);
3623                 if (db_pager_quit)
3624                         return;
3625         }
3626 }
3627 #endif