]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.2.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Copy stable/8 to releng/8.2 in preparation for FreeBSD-8.2 release.
[FreeBSD/releng/8.2.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009 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
63 #include <sys/param.h>
64 #include <sys/systm.h>
65 #include <sys/kernel.h>
66 #include <sys/types.h>
67 #include <sys/queue.h>
68 #include <sys/malloc.h>
69 #include <sys/ktr.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/mutex.h>
73 #include <sys/proc.h>
74 #include <sys/sbuf.h>
75 #include <sys/smp.h>
76 #include <sys/vmmeter.h>
77
78 #include <vm/vm.h>
79 #include <vm/vm_object.h>
80 #include <vm/vm_page.h>
81 #include <vm/vm_param.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_kern.h>
84 #include <vm/vm_extern.h>
85 #include <vm/uma.h>
86 #include <vm/uma_int.h>
87 #include <vm/uma_dbg.h>
88
89 #include <machine/vmparam.h>
90
91 #include <ddb/ddb.h>
92
93 /*
94  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
95  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
96  * bss section to bootstrap us.
97  */
98 static struct uma_keg masterkeg;
99 static struct uma_zone masterzone_k;
100 static struct uma_zone masterzone_z;
101 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
102 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
103
104 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
105 static uma_zone_t slabzone;
106 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
107
108 /*
109  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
110  * prior to malloc coming up.
111  */
112 static uma_zone_t hashzone;
113
114 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
115 static int uma_align_cache = 64 - 1;
116
117 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
118
119 /*
120  * Are we allowed to allocate buckets?
121  */
122 static int bucketdisable = 1;
123
124 /* Linked list of all kegs in the system */
125 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
126
127 /* This mutex protects the keg list */
128 static struct mtx uma_mtx;
129
130 /* Linked list of boot time pages */
131 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
132     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
133
134 /* This mutex protects the boot time pages list */
135 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
136
137 /* Is the VM done starting up? */
138 static int booted = 0;
139
140 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
141 static u_int uma_max_ipers;
142 static u_int uma_max_ipers_ref;
143
144 /*
145  * This is the handle used to schedule events that need to happen
146  * outside of the allocation fast path.
147  */
148 static struct callout uma_callout;
149 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
150
151 /*
152  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
153  * a special allocation function just for zones.
154  */
155 struct uma_zctor_args {
156         char *name;
157         size_t size;
158         uma_ctor ctor;
159         uma_dtor dtor;
160         uma_init uminit;
161         uma_fini fini;
162         uma_keg_t keg;
163         int align;
164         u_int32_t flags;
165 };
166
167 struct uma_kctor_args {
168         uma_zone_t zone;
169         size_t size;
170         uma_init uminit;
171         uma_fini fini;
172         int align;
173         u_int32_t flags;
174 };
175
176 struct uma_bucket_zone {
177         uma_zone_t      ubz_zone;
178         char            *ubz_name;
179         int             ubz_entries;
180 };
181
182 #define BUCKET_MAX      128
183
184 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
185         { NULL, "16 Bucket", 16 },
186         { NULL, "32 Bucket", 32 },
187         { NULL, "64 Bucket", 64 },
188         { NULL, "128 Bucket", 128 },
189         { NULL, NULL, 0}
190 };
191
192 #define BUCKET_SHIFT    4
193 #define BUCKET_ZONES    ((BUCKET_MAX >> BUCKET_SHIFT) + 1)
194
195 /*
196  * bucket_size[] maps requested bucket sizes to zones that allocate a bucket
197  * of approximately the right size.
198  */
199 static uint8_t bucket_size[BUCKET_ZONES];
200
201 /*
202  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
203  */
204 enum zfreeskip { SKIP_NONE, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
205
206 #define ZFREE_STATFAIL  0x00000001      /* Update zone failure statistic. */
207 #define ZFREE_STATFREE  0x00000002      /* Update zone free statistic. */
208
209 /* Prototypes.. */
210
211 static void *obj_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
212 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
213 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, u_int8_t *, int);
214 static void page_free(void *, int, u_int8_t);
215 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
216 static void cache_drain(uma_zone_t);
217 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
218 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
219 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
220 static void keg_dtor(void *, int, void *);
221 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
222 static void zone_dtor(void *, int, void *);
223 static int zero_init(void *, int, int);
224 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
225 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
226 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
227 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
228 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
229 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
230 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
231 static void uma_timeout(void *);
232 static void uma_startup3(void);
233 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
234 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip,
235     int);
236 static void bucket_enable(void);
237 static void bucket_init(void);
238 static uma_bucket_t bucket_alloc(int, int);
239 static void bucket_free(uma_bucket_t);
240 static void bucket_zone_drain(void);
241 static int zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags);
242 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
243 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
244 static void *slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab);
245 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
246     uma_fini fini, int align, u_int32_t flags);
247 static inline void zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg);
248 static inline void keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone);
249
250 void uma_print_zone(uma_zone_t);
251 void uma_print_stats(void);
252 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
253 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
254
255 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
256
257 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
258     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
259
260 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
261     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
262
263 /*
264  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
265  */
266
267 static void
268 bucket_enable(void)
269 {
270         if (cnt.v_free_count < cnt.v_free_min)
271                 bucketdisable = 1;
272         else
273                 bucketdisable = 0;
274 }
275
276 /*
277  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
278  *
279  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
280  * of the header and an array of pointers.  Initialize bucket_size[] to point
281  * the range of appropriate bucket sizes at the zone.
282  */
283 static void
284 bucket_init(void)
285 {
286         struct uma_bucket_zone *ubz;
287         int i;
288         int j;
289
290         for (i = 0, j = 0; bucket_zones[j].ubz_entries != 0; j++) {
291                 int size;
292
293                 ubz = &bucket_zones[j];
294                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
295                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
296                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
297                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
298                     UMA_ZFLAG_INTERNAL | UMA_ZFLAG_BUCKET);
299                 for (; i <= ubz->ubz_entries; i += (1 << BUCKET_SHIFT))
300                         bucket_size[i >> BUCKET_SHIFT] = j;
301         }
302 }
303
304 /*
305  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
306  * to allocate the bucket.
307  */
308 static struct uma_bucket_zone *
309 bucket_zone_lookup(int entries)
310 {
311         int idx;
312
313         idx = howmany(entries, 1 << BUCKET_SHIFT);
314         return (&bucket_zones[bucket_size[idx]]);
315 }
316
317 static uma_bucket_t
318 bucket_alloc(int entries, int bflags)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321         uma_bucket_t bucket;
322
323         /*
324          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
325          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
326          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
327          * low memory situations.
328          */
329         if (bucketdisable)
330                 return (NULL);
331
332         ubz = bucket_zone_lookup(entries);
333         bucket = zone_alloc_item(ubz->ubz_zone, NULL, bflags);
334         if (bucket) {
335 #ifdef INVARIANTS
336                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
337 #endif
338                 bucket->ub_cnt = 0;
339                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
340         }
341
342         return (bucket);
343 }
344
345 static void
346 bucket_free(uma_bucket_t bucket)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349
350         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
351         zone_free_item(ubz->ubz_zone, bucket, NULL, SKIP_NONE,
352             ZFREE_STATFREE);
353 }
354
355 static void
356 bucket_zone_drain(void)
357 {
358         struct uma_bucket_zone *ubz;
359
360         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
361                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
362 }
363
364 static inline uma_keg_t
365 zone_first_keg(uma_zone_t zone)
366 {
367
368         return (LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)->kl_keg);
369 }
370
371 static void
372 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
373 {
374         uma_klink_t klink;
375
376         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
377                 kegfn(klink->kl_keg);
378 }
379
380 /*
381  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
382  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
383  *
384  * Arguments:
385  *      arg   Unused
386  *
387  * Returns:
388  *      Nothing
389  */
390 static void
391 uma_timeout(void *unused)
392 {
393         bucket_enable();
394         zone_foreach(zone_timeout);
395
396         /* Reschedule this event */
397         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
398 }
399
400 /*
401  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
402  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
403  *
404  *  Returns nothing.
405  */
406 static void
407 keg_timeout(uma_keg_t keg)
408 {
409
410         KEG_LOCK(keg);
411         /*
412          * Expand the keg hash table.
413          *
414          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
415          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
416          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
417          */
418         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
419             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
420                 struct uma_hash newhash;
421                 struct uma_hash oldhash;
422                 int ret;
423
424                 /*
425                  * This is so involved because allocating and freeing
426                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
427                  * I have to do everything in stages and check for
428                  * races.
429                  */
430                 newhash = keg->uk_hash;
431                 KEG_UNLOCK(keg);
432                 ret = hash_alloc(&newhash);
433                 KEG_LOCK(keg);
434                 if (ret) {
435                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
436                                 oldhash = keg->uk_hash;
437                                 keg->uk_hash = newhash;
438                         } else
439                                 oldhash = newhash;
440
441                         KEG_UNLOCK(keg);
442                         hash_free(&oldhash);
443                         KEG_LOCK(keg);
444                 }
445         }
446         KEG_UNLOCK(keg);
447 }
448
449 static void
450 zone_timeout(uma_zone_t zone)
451 {
452
453         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
454 }
455
456 /*
457  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
458  * backing store.
459  *
460  * Arguments:
461  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
462  *
463  * Returns:
464  *      1 on sucess and 0 on failure.
465  */
466 static int
467 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
468 {
469         int oldsize;
470         int alloc;
471
472         oldsize = hash->uh_hashsize;
473
474         /* We're just going to go to a power of two greater */
475         if (oldsize)  {
476                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
477                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
478                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
479                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
480         } else {
481                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
482                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
483                     M_WAITOK);
484                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
485         }
486         if (hash->uh_slab_hash) {
487                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
488                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
489                 return (1);
490         }
491
492         return (0);
493 }
494
495 /*
496  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
497  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
498  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
499  *
500  * Arguments:
501  *      oldhash  The hash you want to expand
502  *      newhash  The hash structure for the new table
503  *
504  * Returns:
505  *      Nothing
506  *
507  * Discussion:
508  */
509 static int
510 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
511 {
512         uma_slab_t slab;
513         int hval;
514         int i;
515
516         if (!newhash->uh_slab_hash)
517                 return (0);
518
519         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
520                 return (0);
521
522         /*
523          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
524          * full rehash.
525          */
526
527         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
528                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
529                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
530                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
531                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
532                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
533                             slab, us_hlink);
534                 }
535
536         return (1);
537 }
538
539 /*
540  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
541  *
542  * Arguments:
543  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
544  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
545  *
546  * Returns:
547  *      Nothing
548  */
549 static void
550 hash_free(struct uma_hash *hash)
551 {
552         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
553                 return;
554         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
555                 zone_free_item(hashzone,
556                     hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
557         else
558                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
559 }
560
561 /*
562  * Frees all outstanding items in a bucket
563  *
564  * Arguments:
565  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
566  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
567  *
568  * Returns:
569  *      Nothing
570  */
571
572 static void
573 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
574 {
575         void *item;
576
577         if (bucket == NULL)
578                 return;
579
580         while (bucket->ub_cnt > 0)  {
581                 bucket->ub_cnt--;
582                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
583 #ifdef INVARIANTS
584                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
585                 KASSERT(item != NULL,
586                     ("bucket_drain: botched ptr, item is NULL"));
587 #endif
588                 zone_free_item(zone, item, NULL, SKIP_DTOR, 0);
589         }
590 }
591
592 /*
593  * Drains the per cpu caches for a zone.
594  *
595  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
596  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
597  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
598  *
599  * Arguments:
600  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
601  *
602  * Returns:
603  *      Nothing
604  */
605 static void
606 cache_drain(uma_zone_t zone)
607 {
608         uma_cache_t cache;
609         int cpu;
610
611         /*
612          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
613          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
614          * of the caches at this point.
615          *
616          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
617          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
618          *
619          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
620          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
621          * there in some form?
622          */
623         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
624                 if (CPU_ABSENT(cpu))
625                         continue;
626                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
627                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
628                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
629                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
630                         bucket_free(cache->uc_allocbucket);
631                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
632                         bucket_free(cache->uc_freebucket);
633                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
634         }
635         ZONE_LOCK(zone);
636         bucket_cache_drain(zone);
637         ZONE_UNLOCK(zone);
638 }
639
640 /*
641  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
642  */
643 static void
644 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
645 {
646         uma_bucket_t bucket;
647
648         /*
649          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
650          * cpu (alloc/free).
651          */
652         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
653                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
654                 ZONE_UNLOCK(zone);
655                 bucket_drain(zone, bucket);
656                 bucket_free(bucket);
657                 ZONE_LOCK(zone);
658         }
659
660         /* Now we do the free queue.. */
661         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
662                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
663                 bucket_free(bucket);
664         }
665 }
666
667 /*
668  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
669  * the pageout daemon.
670  *
671  * Returns nothing.
672  */
673 static void
674 keg_drain(uma_keg_t keg)
675 {
676         struct slabhead freeslabs = { 0 };
677         uma_slab_t slab;
678         uma_slab_t n;
679         u_int8_t flags;
680         u_int8_t *mem;
681         int i;
682
683         /*
684          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
685          * time
686          */
687         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
688                 return;
689
690 #ifdef UMA_DEBUG
691         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
692 #endif
693         KEG_LOCK(keg);
694         if (keg->uk_free == 0)
695                 goto finished;
696
697         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
698         while (slab) {
699                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
700
701                 /* We have no where to free these to */
702                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
703                         slab = n;
704                         continue;
705                 }
706
707                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
708                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
709                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
710
711                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
712                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
713
714                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
715
716                 slab = n;
717         }
718 finished:
719         KEG_UNLOCK(keg);
720
721         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
722                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
723                 if (keg->uk_fini)
724                         for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
725                                 keg->uk_fini(
726                                     slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
727                                     keg->uk_size);
728                 flags = slab->us_flags;
729                 mem = slab->us_data;
730
731                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
732                         vm_object_t obj;
733
734                         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
735                                 obj = kmem_object;
736                         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
737                                 obj = kernel_object;
738                         else
739                                 obj = NULL;
740                         for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
741                                 vsetobj((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
742                                     obj);
743                 }
744                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
745                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
746                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
747 #ifdef UMA_DEBUG
748                 printf("%s: Returning %d bytes.\n",
749                     keg->uk_name, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera);
750 #endif
751                 keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
752         }
753 }
754
755 static void
756 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
757 {
758
759         /*
760          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
761          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
762          * is the only call that knows the structure will still be available
763          * when it wakes up.
764          */
765         ZONE_LOCK(zone);
766         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
767                 if (waitok == M_NOWAIT)
768                         goto out;
769                 mtx_unlock(&uma_mtx);
770                 msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonedrain", 1);
771                 mtx_lock(&uma_mtx);
772         }
773         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
774         bucket_cache_drain(zone);
775         ZONE_UNLOCK(zone);
776         /*
777          * The DRAINING flag protects us from being freed while
778          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
779          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
780          */
781         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
782         ZONE_LOCK(zone);
783         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
784         wakeup(zone);
785 out:
786         ZONE_UNLOCK(zone);
787 }
788
789 void
790 zone_drain(uma_zone_t zone)
791 {
792
793         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
794 }
795
796 /*
797  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
798  *
799  * Arguments:
800  *      wait  Shall we wait?
801  *
802  * Returns:
803  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
804  *      caller specified M_NOWAIT.
805  */
806 static uma_slab_t
807 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
808 {
809         uma_slabrefcnt_t slabref;
810         uma_alloc allocf;
811         uma_slab_t slab;
812         u_int8_t *mem;
813         u_int8_t flags;
814         int i;
815
816         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
817         slab = NULL;
818
819 #ifdef UMA_DEBUG
820         printf("slab_zalloc:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
821 #endif
822         allocf = keg->uk_allocf;
823         KEG_UNLOCK(keg);
824
825         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
826                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
827                 if (slab == NULL) {
828                         KEG_LOCK(keg);
829                         return NULL;
830                 }
831         }
832
833         /*
834          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
835          * first time they are added to a zone.
836          *
837          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
838          */
839
840         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
841                 wait |= M_ZERO;
842         else
843                 wait &= ~M_ZERO;
844
845         /* zone is passed for legacy reasons. */
846         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * UMA_SLAB_SIZE, &flags, wait);
847         if (mem == NULL) {
848                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
849                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
850                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
851                 KEG_LOCK(keg);
852                 return (NULL);
853         }
854
855         /* Point the slab into the allocated memory */
856         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
857                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
858
859         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
860                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
861                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
862
863         slab->us_keg = keg;
864         slab->us_data = mem;
865         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
866         slab->us_firstfree = 0;
867         slab->us_flags = flags;
868
869         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
870                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
871                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++) {
872                         slabref->us_freelist[i].us_refcnt = 0;
873                         slabref->us_freelist[i].us_item = i+1;
874                 }
875         } else {
876                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
877                         slab->us_freelist[i].us_item = i+1;
878         }
879
880         if (keg->uk_init != NULL) {
881                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
882                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
883                             keg->uk_size, wait) != 0)
884                                 break;
885                 if (i != keg->uk_ipers) {
886                         if (keg->uk_fini != NULL) {
887                                 for (i--; i > -1; i--)
888                                         keg->uk_fini(slab->us_data +
889                                             (keg->uk_rsize * i),
890                                             keg->uk_size);
891                         }
892                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
893                                 vm_object_t obj;
894
895                                 if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
896                                         obj = kmem_object;
897                                 else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
898                                         obj = kernel_object;
899                                 else
900                                         obj = NULL;
901                                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
902                                         vsetobj((vm_offset_t)mem +
903                                             (i * PAGE_SIZE), obj);
904                         }
905                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
906                                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab,
907                                     NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
908                         keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera,
909                             flags);
910                         KEG_LOCK(keg);
911                         return (NULL);
912                 }
913         }
914         KEG_LOCK(keg);
915
916         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
917                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
918
919         keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
920         keg->uk_free += keg->uk_ipers;
921
922         return (slab);
923 }
924
925 /*
926  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
927  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
928  * the VM is ready.
929  */
930 static void *
931 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
932 {
933         uma_keg_t keg;
934         uma_slab_t tmps;
935         int pages, check_pages;
936
937         keg = zone_first_keg(zone);
938         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
939         check_pages = pages - 1;
940         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
941
942         /*
943          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
944          */
945         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
946
947         /* First check if we have enough room. */
948         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
949         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
950                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
951         if (tmps != NULL) {
952                 /*
953                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
954                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
955                  * "pages" contiguous pages of memory.
956                  */
957                 while (pages-- > 0) {
958                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
959                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
960                 }
961                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
962                 *pflag = tmps->us_flags;
963                 return (tmps->us_data);
964         }
965         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
966         if (booted == 0)
967                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
968         /*
969          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
970          */
971 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
972         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
973 #else
974         keg->uk_allocf = page_alloc;
975 #endif
976         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
977 }
978
979 /*
980  * Allocates a number of pages from the system
981  *
982  * Arguments:
983  *      bytes  The number of bytes requested
984  *      wait  Shall we wait?
985  *
986  * Returns:
987  *      A pointer to the alloced memory or possibly
988  *      NULL if M_NOWAIT is set.
989  */
990 static void *
991 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
992 {
993         void *p;        /* Returned page */
994
995         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
996         p = (void *) kmem_malloc(kmem_map, bytes, wait);
997
998         return (p);
999 }
1000
1001 /*
1002  * Allocates a number of pages from within an object
1003  *
1004  * Arguments:
1005  *      bytes  The number of bytes requested
1006  *      wait   Shall we wait?
1007  *
1008  * Returns:
1009  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1010  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1011  */
1012 static void *
1013 obj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
1014 {
1015         vm_object_t object;
1016         vm_offset_t retkva, zkva;
1017         vm_page_t p;
1018         int pages, startpages;
1019         uma_keg_t keg;
1020
1021         keg = zone_first_keg(zone);
1022         object = keg->uk_obj;
1023         retkva = 0;
1024
1025         /*
1026          * This looks a little weird since we're getting one page at a time.
1027          */
1028         VM_OBJECT_LOCK(object);
1029         p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1030         pages = p != NULL ? p->pindex + 1 : 0;
1031         startpages = pages;
1032         zkva = keg->uk_kva + pages * PAGE_SIZE;
1033         for (; bytes > 0; bytes -= PAGE_SIZE) {
1034                 p = vm_page_alloc(object, pages,
1035                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_WIRED);
1036                 if (p == NULL) {
1037                         if (pages != startpages)
1038                                 pmap_qremove(retkva, pages - startpages);
1039                         while (pages != startpages) {
1040                                 pages--;
1041                                 p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1042                                 vm_page_lock_queues();
1043                                 vm_page_unwire(p, 0);
1044                                 vm_page_free(p);
1045                                 vm_page_unlock_queues();
1046                         }
1047                         retkva = 0;
1048                         goto done;
1049                 }
1050                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1051                 if (retkva == 0)
1052                         retkva = zkva;
1053                 zkva += PAGE_SIZE;
1054                 pages += 1;
1055         }
1056 done:
1057         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1058         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1059
1060         return ((void *)retkva);
1061 }
1062
1063 /*
1064  * Frees a number of pages to the system
1065  *
1066  * Arguments:
1067  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1068  *      size  The size of the memory being freed
1069  *      flags The original p->us_flags field
1070  *
1071  * Returns:
1072  *      Nothing
1073  */
1074 static void
1075 page_free(void *mem, int size, u_int8_t flags)
1076 {
1077         vm_map_t map;
1078
1079         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1080                 map = kmem_map;
1081         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1082                 map = kernel_map;
1083         else
1084                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1085
1086         kmem_free(map, (vm_offset_t)mem, size);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Zero fill initializer
1091  *
1092  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1093  */
1094 static int
1095 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1096 {
1097         bzero(mem, size);
1098         return (0);
1099 }
1100
1101 /*
1102  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1103  *
1104  * Arguments
1105  *      keg  The zone we should initialize
1106  *
1107  * Returns
1108  *      Nothing
1109  */
1110 static void
1111 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1112 {
1113         u_int rsize;
1114         u_int memused;
1115         u_int wastedspace;
1116         u_int shsize;
1117
1118         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_small_init"));
1119         rsize = keg->uk_size;
1120
1121         if (rsize < UMA_SMALLEST_UNIT)
1122                 rsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1123         if (rsize & keg->uk_align)
1124                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1125
1126         keg->uk_rsize = rsize;
1127         keg->uk_ppera = 1;
1128
1129         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1130                 rsize += UMA_FRITMREF_SZ;       /* linkage & refcnt */
1131                 shsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1132         } else {
1133                 rsize += UMA_FRITM_SZ;  /* Account for linkage */
1134                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1135         }
1136
1137         keg->uk_ipers = (UMA_SLAB_SIZE - shsize) / rsize;
1138         KASSERT(keg->uk_ipers != 0, ("keg_small_init: ipers is 0"));
1139         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1140         wastedspace = UMA_SLAB_SIZE - memused;
1141
1142         /*
1143          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1144          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1145          * may end up going to the VM (kmem_map) for slabs which we
1146          * do not want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a
1147          * result of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1148          */
1149         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1150             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1151                 return;
1152
1153         if ((wastedspace >= UMA_MAX_WASTE) &&
1154             (keg->uk_ipers < (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize))) {
1155                 keg->uk_ipers = UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize;
1156                 KASSERT(keg->uk_ipers <= 255,
1157                     ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high!"));
1158 #ifdef UMA_DEBUG
1159                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1160                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1161                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1162                     "calculated ipers = %d, "
1163                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1164                     UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1165                     UMA_SLAB_SIZE - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1166 #endif
1167                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1168                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1169                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1170         }
1171 }
1172
1173 /*
1174  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1175  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1176  * more complicated.
1177  *
1178  * Arguments
1179  *      keg  The keg we should initialize
1180  *
1181  * Returns
1182  *      Nothing
1183  */
1184 static void
1185 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1186 {
1187         int pages;
1188
1189         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1190         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1191             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1192
1193         pages = keg->uk_size / UMA_SLAB_SIZE;
1194
1195         /* Account for remainder */
1196         if ((pages * UMA_SLAB_SIZE) < keg->uk_size)
1197                 pages++;
1198
1199         keg->uk_ppera = pages;
1200         keg->uk_ipers = 1;
1201         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1202
1203         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1204         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1205                 return;
1206
1207         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1208         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1209                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1210 }
1211
1212 static void
1213 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1214 {
1215         int alignsize;
1216         int trailer;
1217         int pages;
1218         int rsize;
1219
1220         alignsize = keg->uk_align + 1;
1221         rsize = keg->uk_size;
1222         /*
1223          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1224          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1225          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1226          * would fall on the same boundary every time.
1227          */
1228         if (rsize & keg->uk_align)
1229                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1230         if ((rsize & alignsize) == 0)
1231                 rsize += alignsize;
1232         trailer = rsize - keg->uk_size;
1233         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1234         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1235         keg->uk_rsize = rsize;
1236         keg->uk_ppera = pages;
1237         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1238         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1239         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1240             ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers",
1241             keg->uk_ipers));
1242 }
1243
1244 /*
1245  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1246  * the keg onto the global keg list.
1247  *
1248  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1249  *      udata  Actually uma_kctor_args
1250  */
1251 static int
1252 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1253 {
1254         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1255         uma_keg_t keg = mem;
1256         uma_zone_t zone;
1257
1258         bzero(keg, size);
1259         keg->uk_size = arg->size;
1260         keg->uk_init = arg->uminit;
1261         keg->uk_fini = arg->fini;
1262         keg->uk_align = arg->align;
1263         keg->uk_free = 0;
1264         keg->uk_pages = 0;
1265         keg->uk_flags = arg->flags;
1266         keg->uk_allocf = page_alloc;
1267         keg->uk_freef = page_free;
1268         keg->uk_recurse = 0;
1269         keg->uk_slabzone = NULL;
1270
1271         /*
1272          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1273          */
1274         zone = arg->zone;
1275         keg->uk_name = zone->uz_name;
1276
1277         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1278                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1279
1280         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1281                 keg->uk_init = zero_init;
1282
1283         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1284                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1285
1286         /*
1287          * The +UMA_FRITM_SZ added to uk_size is to account for the
1288          * linkage that is added to the size in keg_small_init().  If
1289          * we don't account for this here then we may end up in
1290          * keg_small_init() with a calculated 'ipers' of 0.
1291          */
1292         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1293                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1294                         keg_cachespread_init(keg);
1295                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITMREF_SZ) >
1296                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)))
1297                         keg_large_init(keg);
1298                 else
1299                         keg_small_init(keg);
1300         } else {
1301                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1302                         keg_cachespread_init(keg);
1303                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITM_SZ) >
1304                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1305                         keg_large_init(keg);
1306                 else
1307                         keg_small_init(keg);
1308         }
1309
1310         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1311                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1312                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1313                 else
1314                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1315         }
1316
1317         /*
1318          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1319          * startup cache until the vm is ready.
1320          */
1321         if (keg->uk_ppera == 1) {
1322 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1323                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1324                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1325 #endif
1326                 if (booted == 0)
1327                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1328         } else if (booted == 0 && (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1329                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1330
1331         /*
1332          * Initialize keg's lock (shared among zones).
1333          */
1334         if (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS)
1335                 KEG_LOCK_INIT(keg, 1);
1336         else
1337                 KEG_LOCK_INIT(keg, 0);
1338
1339         /*
1340          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1341          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1342          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1343          */
1344         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1345                 u_int totsize;
1346
1347                 /* Size of the slab struct and free list */
1348                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1349                         totsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt) +
1350                             keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1351                 else
1352                         totsize = sizeof(struct uma_slab) +
1353                             keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1354
1355                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1356                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1357                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1358                 keg->uk_pgoff = (UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1359
1360                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1361                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab_refcnt)
1362                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1363                 else
1364                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab)
1365                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1366
1367                 /*
1368                  * The only way the following is possible is if with our
1369                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1370                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1371                  * mathematically possible for all cases, so we make
1372                  * sure here anyway.
1373                  */
1374                 if (totsize > UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) {
1375                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1376                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1377                             keg->uk_size);
1378                         panic("UMA slab won't fit.");
1379                 }
1380         }
1381
1382         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1383                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1384
1385 #ifdef UMA_DEBUG
1386         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1387             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1388             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1389             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1390 #endif
1391
1392         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1393
1394         mtx_lock(&uma_mtx);
1395         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1396         mtx_unlock(&uma_mtx);
1397         return (0);
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1402  *
1403  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1404  *      udata  Actually uma_zctor_args
1405  */
1406 static int
1407 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1408 {
1409         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1410         uma_zone_t zone = mem;
1411         uma_zone_t z;
1412         uma_keg_t keg;
1413
1414         bzero(zone, size);
1415         zone->uz_name = arg->name;
1416         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1417         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1418         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1419         zone->uz_init = NULL;
1420         zone->uz_fini = NULL;
1421         zone->uz_allocs = 0;
1422         zone->uz_frees = 0;
1423         zone->uz_fails = 0;
1424         zone->uz_fills = zone->uz_count = 0;
1425         zone->uz_flags = 0;
1426         keg = arg->keg;
1427
1428         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1429                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1430                 zone->uz_init = arg->uminit;
1431                 zone->uz_fini = arg->fini;
1432                 zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1433                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1434                 mtx_lock(&uma_mtx);
1435                 ZONE_LOCK(zone);
1436                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1437                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1438                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1439                                 break;
1440                         }
1441                 }
1442                 ZONE_UNLOCK(zone);
1443                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1444         } else if (keg == NULL) {
1445                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1446                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1447                         return (ENOMEM);
1448         } else {
1449                 struct uma_kctor_args karg;
1450                 int error;
1451
1452                 /* We should only be here from uma_startup() */
1453                 karg.size = arg->size;
1454                 karg.uminit = arg->uminit;
1455                 karg.fini = arg->fini;
1456                 karg.align = arg->align;
1457                 karg.flags = arg->flags;
1458                 karg.zone = zone;
1459                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1460                     flags);
1461                 if (error)
1462                         return (error);
1463         }
1464         /*
1465          * Link in the first keg.
1466          */
1467         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1468         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1469         zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1470         zone->uz_size = keg->uk_size;
1471         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1472             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1473
1474         /*
1475          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1476          * caches.  If we're internal, bail out here.
1477          */
1478         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1479                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1480                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1481                 return (0);
1482         }
1483
1484         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET)
1485                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1486         else if (keg->uk_ipers <= BUCKET_MAX)
1487                 zone->uz_count = keg->uk_ipers;
1488         else
1489                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1490         return (0);
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1495  * table and removes the keg from the global list.
1496  *
1497  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1498  *      udata  unused
1499  */
1500 static void
1501 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1502 {
1503         uma_keg_t keg;
1504
1505         keg = (uma_keg_t)arg;
1506         KEG_LOCK(keg);
1507         if (keg->uk_free != 0) {
1508                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1509                     " Lost %d pages of memory.\n",
1510                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1511         }
1512         KEG_UNLOCK(keg);
1513
1514         hash_free(&keg->uk_hash);
1515
1516         KEG_LOCK_FINI(keg);
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Zone header dtor.
1521  *
1522  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1523  *      udata  unused
1524  */
1525 static void
1526 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1527 {
1528         uma_klink_t klink;
1529         uma_zone_t zone;
1530         uma_keg_t keg;
1531
1532         zone = (uma_zone_t)arg;
1533         keg = zone_first_keg(zone);
1534
1535         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1536                 cache_drain(zone);
1537
1538         mtx_lock(&uma_mtx);
1539         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1540         mtx_unlock(&uma_mtx);
1541         /*
1542          * XXX there are some races here where
1543          * the zone can be drained but zone lock
1544          * released and then refilled before we
1545          * remove it... we dont care for now
1546          */
1547         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1548         /*
1549          * Unlink all of our kegs.
1550          */
1551         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1552                 klink->kl_keg = NULL;
1553                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1554                 if (klink == &zone->uz_klink)
1555                         continue;
1556                 free(klink, M_TEMP);
1557         }
1558         /*
1559          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1560          */
1561         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1562                 mtx_lock(&uma_mtx);
1563                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1564                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1565                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE,
1566                     ZFREE_STATFREE);
1567         }
1568 }
1569
1570 /*
1571  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1572  *
1573  * Arguments:
1574  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1575  *              as an argument.
1576  *
1577  * Returns:
1578  *      Nothing
1579  */
1580 static void
1581 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1582 {
1583         uma_keg_t keg;
1584         uma_zone_t zone;
1585
1586         mtx_lock(&uma_mtx);
1587         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1588                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1589                         zfunc(zone);
1590         }
1591         mtx_unlock(&uma_mtx);
1592 }
1593
1594 /* Public functions */
1595 /* See uma.h */
1596 void
1597 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1598 {
1599         struct uma_zctor_args args;
1600         uma_slab_t slab;
1601         u_int slabsize;
1602         u_int objsize, totsize, wsize;
1603         int i;
1604
1605 #ifdef UMA_DEBUG
1606         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1607 #endif
1608         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1609
1610         /*
1611          * Figure out the maximum number of items-per-slab we'll have if
1612          * we're using the OFFPAGE slab header to track free items, given
1613          * all possible object sizes and the maximum desired wastage
1614          * (UMA_MAX_WASTE).
1615          *
1616          * We iterate until we find an object size for
1617          * which the calculated wastage in keg_small_init() will be
1618          * enough to warrant OFFPAGE.  Since wastedspace versus objsize
1619          * is an overall increasing see-saw function, we find the smallest
1620          * objsize such that the wastage is always acceptable for objects
1621          * with that objsize or smaller.  Since a smaller objsize always
1622          * generates a larger possible uma_max_ipers, we use this computed
1623          * objsize to calculate the largest ipers possible.  Since the
1624          * ipers calculated for OFFPAGE slab headers is always larger than
1625          * the ipers initially calculated in keg_small_init(), we use
1626          * the former's equation (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize) to
1627          * obtain the maximum ipers possible for offpage slab headers.
1628          *
1629          * It should be noted that ipers versus objsize is an inversly
1630          * proportional function which drops off rather quickly so as
1631          * long as our UMA_MAX_WASTE is such that the objsize we calculate
1632          * falls into the portion of the inverse relation AFTER the steep
1633          * falloff, then uma_max_ipers shouldn't be too high (~10 on i386).
1634          *
1635          * Note that we have 8-bits (1 byte) to use as a freelist index
1636          * inside the actual slab header itself and this is enough to
1637          * accomodate us.  In the worst case, a UMA_SMALLEST_UNIT sized
1638          * object with offpage slab header would have ipers =
1639          * UMA_SLAB_SIZE / UMA_SMALLEST_UNIT (currently = 256), which is
1640          * 1 greater than what our byte-integer freelist index can
1641          * accomodate, but we know that this situation never occurs as
1642          * for UMA_SMALLEST_UNIT-sized objects, we will never calculate
1643          * that we need to go to offpage slab headers.  Or, if we do,
1644          * then we trap that condition below and panic in the INVARIANTS case.
1645          */
1646         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab) - UMA_MAX_WASTE;
1647         totsize = wsize;
1648         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1649         while (totsize >= wsize) {
1650                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)) /
1651                     (objsize + UMA_FRITM_SZ);
1652                 totsize *= (UMA_FRITM_SZ + objsize);
1653                 objsize++;
1654         }
1655         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1656                 objsize--;
1657         uma_max_ipers = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1658
1659         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) - UMA_MAX_WASTE;
1660         totsize = wsize;
1661         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1662         while (totsize >= wsize) {
1663                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)) /
1664                     (objsize + UMA_FRITMREF_SZ);
1665                 totsize *= (UMA_FRITMREF_SZ + objsize);
1666                 objsize++;
1667         }
1668         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1669                 objsize--;
1670         uma_max_ipers_ref = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1671
1672         KASSERT((uma_max_ipers_ref <= 255) && (uma_max_ipers <= 255),
1673             ("uma_startup: calculated uma_max_ipers values too large!"));
1674
1675 #ifdef UMA_DEBUG
1676         printf("Calculated uma_max_ipers (for OFFPAGE) is %d\n", uma_max_ipers);
1677         printf("Calculated uma_max_ipers_slab (for OFFPAGE) is %d\n",
1678             uma_max_ipers_ref);
1679 #endif
1680
1681         /* "manually" create the initial zone */
1682         args.name = "UMA Kegs";
1683         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1684         args.ctor = keg_ctor;
1685         args.dtor = keg_dtor;
1686         args.uminit = zero_init;
1687         args.fini = NULL;
1688         args.keg = &masterkeg;
1689         args.align = 32 - 1;
1690         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1691         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1692         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1693
1694 #ifdef UMA_DEBUG
1695         printf("Filling boot free list.\n");
1696 #endif
1697         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1698                 slab = (uma_slab_t)((u_int8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1699                 slab->us_data = (u_int8_t *)slab;
1700                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1701                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1702         }
1703         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1704
1705 #ifdef UMA_DEBUG
1706         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1707 #endif
1708         args.name = "UMA Zones";
1709         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1710             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1711         args.ctor = zone_ctor;
1712         args.dtor = zone_dtor;
1713         args.uminit = zero_init;
1714         args.fini = NULL;
1715         args.keg = NULL;
1716         args.align = 32 - 1;
1717         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1718         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1719         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1720
1721 #ifdef UMA_DEBUG
1722         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1723 #endif
1724 #ifdef UMA_DEBUG
1725         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1726 #endif
1727
1728         /*
1729          * This is the max number of free list items we'll have with
1730          * offpage slabs.
1731          */
1732         slabsize = uma_max_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1733         slabsize += sizeof(struct uma_slab);
1734
1735         /* Now make a zone for slab headers */
1736         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1737                                 slabsize,
1738                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1739                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1740
1741         /*
1742          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1743          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1744          */
1745         slabsize = uma_max_ipers_ref * UMA_FRITMREF_SZ;
1746         slabsize += sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1747         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1748                                   slabsize,
1749                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1750                                   UMA_ALIGN_PTR,
1751                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1752
1753         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1754             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1755             NULL, NULL, NULL, NULL,
1756             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1757
1758         bucket_init();
1759
1760 #if defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC) && !defined(UMA_MD_SMALL_ALLOC_NEEDS_VM)
1761         booted = 1;
1762 #endif
1763
1764 #ifdef UMA_DEBUG
1765         printf("UMA startup complete.\n");
1766 #endif
1767 }
1768
1769 /* see uma.h */
1770 void
1771 uma_startup2(void)
1772 {
1773         booted = 1;
1774         bucket_enable();
1775 #ifdef UMA_DEBUG
1776         printf("UMA startup2 complete.\n");
1777 #endif
1778 }
1779
1780 /*
1781  * Initialize our callout handle
1782  *
1783  */
1784
1785 static void
1786 uma_startup3(void)
1787 {
1788 #ifdef UMA_DEBUG
1789         printf("Starting callout.\n");
1790 #endif
1791         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1792         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1793 #ifdef UMA_DEBUG
1794         printf("UMA startup3 complete.\n");
1795 #endif
1796 }
1797
1798 static uma_keg_t
1799 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1800                 int align, u_int32_t flags)
1801 {
1802         struct uma_kctor_args args;
1803
1804         args.size = size;
1805         args.uminit = uminit;
1806         args.fini = fini;
1807         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1808         args.flags = flags;
1809         args.zone = zone;
1810         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1811 }
1812
1813 /* See uma.h */
1814 void
1815 uma_set_align(int align)
1816 {
1817
1818         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1819                 uma_align_cache = align;
1820 }
1821
1822 /* See uma.h */
1823 uma_zone_t
1824 uma_zcreate(char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1825                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, u_int32_t flags)
1826
1827 {
1828         struct uma_zctor_args args;
1829
1830         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1831         args.name = name;
1832         args.size = size;
1833         args.ctor = ctor;
1834         args.dtor = dtor;
1835         args.uminit = uminit;
1836         args.fini = fini;
1837         args.align = align;
1838         args.flags = flags;
1839         args.keg = NULL;
1840
1841         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1842 }
1843
1844 /* See uma.h */
1845 uma_zone_t
1846 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1847                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1848 {
1849         struct uma_zctor_args args;
1850         uma_keg_t keg;
1851
1852         keg = zone_first_keg(master);
1853         args.name = name;
1854         args.size = keg->uk_size;
1855         args.ctor = ctor;
1856         args.dtor = dtor;
1857         args.uminit = zinit;
1858         args.fini = zfini;
1859         args.align = keg->uk_align;
1860         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1861         args.keg = keg;
1862
1863         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1864         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1865 }
1866
1867 static void
1868 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1869 {
1870         if (a < b) {
1871                 ZONE_LOCK(a);
1872                 mtx_lock_flags(b->uz_lock, MTX_DUPOK);
1873         } else {
1874                 ZONE_LOCK(b);
1875                 mtx_lock_flags(a->uz_lock, MTX_DUPOK);
1876         }
1877 }
1878
1879 static void
1880 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1881 {
1882
1883         ZONE_UNLOCK(a);
1884         ZONE_UNLOCK(b);
1885 }
1886
1887 int
1888 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1889 {
1890         uma_klink_t klink;
1891         uma_klink_t kl;
1892         int error;
1893
1894         error = 0;
1895         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1896
1897         zone_lock_pair(zone, master);
1898         /*
1899          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1900          * a secondary.
1901          */
1902         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1903             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1904                 error = EINVAL;
1905                 goto out;
1906         }
1907         /*
1908          * The new master must also use vtoslab().
1909          */
1910         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1911                 error = EINVAL;
1912                 goto out;
1913         }
1914         /*
1915          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1916          */
1917         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1918             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1919                 error = EINVAL;
1920                 goto out;
1921         }
1922         /*
1923          * The underlying object must be the same size.  rsize
1924          * may be different.
1925          */
1926         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1927                 error = E2BIG;
1928                 goto out;
1929         }
1930         /*
1931          * Put it at the end of the list.
1932          */
1933         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1934         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1935                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1936                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1937                         break;
1938                 }
1939         }
1940         klink = NULL;
1941         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1942         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1943
1944 out:
1945         zone_unlock_pair(zone, master);
1946         if (klink != NULL)
1947                 free(klink, M_TEMP);
1948
1949         return (error);
1950 }
1951
1952
1953 /* See uma.h */
1954 void
1955 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1956 {
1957
1958         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
1959 }
1960
1961 /* See uma.h */
1962 void *
1963 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1964 {
1965         void *item;
1966         uma_cache_t cache;
1967         uma_bucket_t bucket;
1968         int cpu;
1969
1970         /* This is the fast path allocation */
1971 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1972         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1973 #endif
1974         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1975             zone->uz_name, flags);
1976
1977         if (flags & M_WAITOK) {
1978                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
1979                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
1980         }
1981
1982         /*
1983          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
1984          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
1985          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
1986          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
1987          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
1988          * preemption and migration.  We release the critical section in
1989          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
1990          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
1991          * must detect and handle migration if it has occurred.
1992          */
1993 zalloc_restart:
1994         critical_enter();
1995         cpu = curcpu;
1996         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
1997
1998 zalloc_start:
1999         bucket = cache->uc_allocbucket;
2000
2001         if (bucket) {
2002                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2003                         bucket->ub_cnt--;
2004                         item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2005 #ifdef INVARIANTS
2006                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2007 #endif
2008                         KASSERT(item != NULL,
2009                             ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2010                         cache->uc_allocs++;
2011                         critical_exit();
2012 #ifdef INVARIANTS
2013                         ZONE_LOCK(zone);
2014                         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2015                         ZONE_UNLOCK(zone);
2016 #endif
2017                         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2018                                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size,
2019                                     udata, flags) != 0) {
2020                                         zone_free_item(zone, item, udata,
2021                                             SKIP_DTOR, ZFREE_STATFAIL |
2022                                             ZFREE_STATFREE);
2023                                         return (NULL);
2024                                 }
2025                         }
2026                         if (flags & M_ZERO)
2027                                 bzero(item, zone->uz_size);
2028                         return (item);
2029                 } else if (cache->uc_freebucket) {
2030                         /*
2031                          * We have run out of items in our allocbucket.
2032                          * See if we can switch with our free bucket.
2033                          */
2034                         if (cache->uc_freebucket->ub_cnt > 0) {
2035 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2036                                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with"
2037                                     " alloc.\n");
2038 #endif
2039                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2040                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2041                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2042
2043                                 goto zalloc_start;
2044                         }
2045                 }
2046         }
2047         /*
2048          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2049          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2050          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2051          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2052          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2053          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2054          * the critical section.
2055          */
2056         critical_exit();
2057         ZONE_LOCK(zone);
2058         critical_enter();
2059         cpu = curcpu;
2060         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2061         bucket = cache->uc_allocbucket;
2062         if (bucket != NULL) {
2063                 if (bucket->ub_cnt > 0) {
2064                         ZONE_UNLOCK(zone);
2065                         goto zalloc_start;
2066                 }
2067                 bucket = cache->uc_freebucket;
2068                 if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2069                         ZONE_UNLOCK(zone);
2070                         goto zalloc_start;
2071                 }
2072         }
2073
2074         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2075         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2076         cache->uc_allocs = 0;
2077         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2078         cache->uc_frees = 0;
2079
2080         /* Our old one is now a free bucket */
2081         if (cache->uc_allocbucket) {
2082                 KASSERT(cache->uc_allocbucket->ub_cnt == 0,
2083                     ("uma_zalloc_arg: Freeing a non free bucket."));
2084                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2085                     cache->uc_allocbucket, ub_link);
2086                 cache->uc_allocbucket = NULL;
2087         }
2088
2089         /* Check the free list for a new alloc bucket */
2090         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
2091                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2092                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2093
2094                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2095                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2096                 ZONE_UNLOCK(zone);
2097                 goto zalloc_start;
2098         }
2099         /* We are no longer associated with this CPU. */
2100         critical_exit();
2101
2102         /* Bump up our uz_count so we get here less */
2103         if (zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2104                 zone->uz_count++;
2105
2106         /*
2107          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2108          * works we'll restart the allocation from the begining.
2109          */
2110         if (zone_alloc_bucket(zone, flags)) {
2111                 ZONE_UNLOCK(zone);
2112                 goto zalloc_restart;
2113         }
2114         ZONE_UNLOCK(zone);
2115         /*
2116          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2117          */
2118 #ifdef UMA_DEBUG
2119         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2120 #endif
2121
2122         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2123         return (item);
2124 }
2125
2126 static uma_slab_t
2127 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2128 {
2129         uma_slab_t slab;
2130
2131         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2132         slab = NULL;
2133
2134         for (;;) {
2135                 /*
2136                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2137                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2138                  * fragmentation.
2139                  */
2140                 if (keg->uk_free != 0) {
2141                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2142                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2143                         } else {
2144                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2145                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2146                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2147                                     us_link);
2148                         }
2149                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2150                         return (slab);
2151                 }
2152
2153                 /*
2154                  * M_NOVM means don't ask at all!
2155                  */
2156                 if (flags & M_NOVM)
2157                         break;
2158
2159                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2160                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2161                         /*
2162                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2163                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2164                          */
2165                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0)
2166                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2167                         if (flags & M_NOWAIT)
2168                                 break;
2169                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2170                         continue;
2171                 }
2172                 keg->uk_recurse++;
2173                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2174                 keg->uk_recurse--;
2175                 /*
2176                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2177                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2178                  * at least one item.
2179                  */
2180                 if (slab) {
2181                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2182                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2183                         return (slab);
2184                 }
2185                 /*
2186                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2187                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2188                  * fail.
2189                  */
2190                 flags |= M_NOVM;
2191         }
2192         return (slab);
2193 }
2194
2195 static inline void
2196 zone_relock(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg)
2197 {
2198         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2199                 KEG_UNLOCK(keg);
2200                 ZONE_LOCK(zone);
2201         }
2202 }
2203
2204 static inline void
2205 keg_relock(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone)
2206 {
2207         if (zone->uz_lock != &keg->uk_lock) {
2208                 ZONE_UNLOCK(zone);
2209                 KEG_LOCK(keg);
2210         }
2211 }
2212
2213 static uma_slab_t
2214 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2215 {
2216         uma_slab_t slab;
2217
2218         if (keg == NULL)
2219                 keg = zone_first_keg(zone);
2220         /*
2221          * This is to prevent us from recursively trying to allocate
2222          * buckets.  The problem is that if an allocation forces us to
2223          * grab a new bucket we will call page_alloc, which will go off
2224          * and cause the vm to allocate vm_map_entries.  If we need new
2225          * buckets there too we will recurse in kmem_alloc and bad
2226          * things happen.  So instead we return a NULL bucket, and make
2227          * the code that allocates buckets smart enough to deal with it
2228          */
2229         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET && keg->uk_recurse != 0)
2230                 return (NULL);
2231
2232         for (;;) {
2233                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2234                 if (slab)
2235                         return (slab);
2236                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2237                         break;
2238         }
2239         return (NULL);
2240 }
2241
2242 /*
2243  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2244  * with the keg locked.  Caller must call zone_relock() afterwards if the
2245  * zone lock is required.  On NULL the zone lock is held.
2246  *
2247  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2248  */
2249 static uma_slab_t
2250 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2251 {
2252         uma_klink_t klink;
2253         uma_slab_t slab;
2254         uma_keg_t keg;
2255         int flags;
2256         int empty;
2257         int full;
2258
2259         /*
2260          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2261          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2262          * without blocking.
2263          */
2264         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2265         /*
2266          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2267          * the search.
2268          */
2269         if (last) {
2270                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2271                 if (slab)
2272                         return (slab);
2273                 zone_relock(zone, last);
2274                 last = NULL;
2275         }
2276         /*
2277          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2278          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2279          * required but we've done it for so long now.
2280          */
2281         for (;;) {
2282                 empty = 0;
2283                 full = 0;
2284                 /*
2285                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2286                  * correct lock while calling into the keg layer.
2287                  */
2288                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2289                         keg = klink->kl_keg;
2290                         keg_relock(keg, zone);
2291                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2292                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2293                                 if (slab)
2294                                         return (slab);
2295                         }
2296                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2297                                 full++;
2298                         else
2299                                 empty++;
2300                         zone_relock(zone, keg);
2301                 }
2302                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2303                         break;
2304                 flags = rflags;
2305                 /*
2306                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2307                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2308                  */
2309                 if (full && !empty) {
2310                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2311                         msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonelimit", hz/100);
2312                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2313                         continue;
2314                 }
2315         }
2316         return (NULL);
2317 }
2318
2319 static void *
2320 slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab)
2321 {
2322         uma_keg_t keg;
2323         uma_slabrefcnt_t slabref;
2324         void *item;
2325         u_int8_t freei;
2326
2327         keg = slab->us_keg;
2328         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2329
2330         freei = slab->us_firstfree;
2331         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2332                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2333                 slab->us_firstfree = slabref->us_freelist[freei].us_item;
2334         } else {
2335                 slab->us_firstfree = slab->us_freelist[freei].us_item;
2336         }
2337         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2338
2339         slab->us_freecount--;
2340         keg->uk_free--;
2341 #ifdef INVARIANTS
2342         uma_dbg_alloc(zone, slab, item);
2343 #endif
2344         /* Move this slab to the full list */
2345         if (slab->us_freecount == 0) {
2346                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2347                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2348         }
2349
2350         return (item);
2351 }
2352
2353 static int
2354 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags)
2355 {
2356         uma_bucket_t bucket;
2357         uma_slab_t slab;
2358         uma_keg_t keg;
2359         int16_t saved;
2360         int max, origflags = flags;
2361
2362         /*
2363          * Try this zone's free list first so we don't allocate extra buckets.
2364          */
2365         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2366                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
2367                     ("zone_alloc_bucket: Bucket on free list is not empty."));
2368                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2369         } else {
2370                 int bflags;
2371
2372                 bflags = (flags & ~M_ZERO);
2373                 if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2374                         bflags |= M_NOVM;
2375
2376                 ZONE_UNLOCK(zone);
2377                 bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2378                 ZONE_LOCK(zone);
2379         }
2380
2381         if (bucket == NULL) {
2382                 return (0);
2383         }
2384
2385 #ifdef SMP
2386         /*
2387          * This code is here to limit the number of simultaneous bucket fills
2388          * for any given zone to the number of per cpu caches in this zone. This
2389          * is done so that we don't allocate more memory than we really need.
2390          */
2391         if (zone->uz_fills >= mp_ncpus)
2392                 goto done;
2393
2394 #endif
2395         zone->uz_fills++;
2396
2397         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2398         /* Try to keep the buckets totally full */
2399         saved = bucket->ub_cnt;
2400         slab = NULL;
2401         keg = NULL;
2402         while (bucket->ub_cnt < max &&
2403             (slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) != NULL) {
2404                 keg = slab->us_keg;
2405                 while (slab->us_freecount && bucket->ub_cnt < max) {
2406                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt++] =
2407                             slab_alloc_item(zone, slab);
2408                 }
2409
2410                 /* Don't block on the next fill */
2411                 flags |= M_NOWAIT;
2412         }
2413         if (slab)
2414                 zone_relock(zone, keg);
2415
2416         /*
2417          * We unlock here because we need to call the zone's init.
2418          * It should be safe to unlock because the slab dealt with
2419          * above is already on the appropriate list within the keg
2420          * and the bucket we filled is not yet on any list, so we
2421          * own it.
2422          */
2423         if (zone->uz_init != NULL) {
2424                 int i;
2425
2426                 ZONE_UNLOCK(zone);
2427                 for (i = saved; i < bucket->ub_cnt; i++)
2428                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2429                             origflags) != 0)
2430                                 break;
2431                 /*
2432                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2433                  * rest back onto the freelist.
2434                  */
2435                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2436                         int j;
2437
2438                         for (j = i; j < bucket->ub_cnt; j++) {
2439                                 zone_free_item(zone, bucket->ub_bucket[j],
2440                                     NULL, SKIP_FINI, 0);
2441 #ifdef INVARIANTS
2442                                 bucket->ub_bucket[j] = NULL;
2443 #endif
2444                         }
2445                         bucket->ub_cnt = i;
2446                 }
2447                 ZONE_LOCK(zone);
2448         }
2449
2450         zone->uz_fills--;
2451         if (bucket->ub_cnt != 0) {
2452                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2453                     bucket, ub_link);
2454                 return (1);
2455         }
2456 #ifdef SMP
2457 done:
2458 #endif
2459         bucket_free(bucket);
2460
2461         return (0);
2462 }
2463 /*
2464  * Allocates an item for an internal zone
2465  *
2466  * Arguments
2467  *      zone   The zone to alloc for.
2468  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2469  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2470  *
2471  * Returns
2472  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2473  *      An item if successful
2474  */
2475
2476 static void *
2477 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2478 {
2479         uma_slab_t slab;
2480         void *item;
2481
2482         item = NULL;
2483
2484 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2485         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2486 #endif
2487         ZONE_LOCK(zone);
2488
2489         slab = zone->uz_slab(zone, NULL, flags);
2490         if (slab == NULL) {
2491                 zone->uz_fails++;
2492                 ZONE_UNLOCK(zone);
2493                 return (NULL);
2494         }
2495
2496         item = slab_alloc_item(zone, slab);
2497
2498         zone_relock(zone, slab->us_keg);
2499         zone->uz_allocs++;
2500         ZONE_UNLOCK(zone);
2501
2502         /*
2503          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2504          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2505          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2506          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2507          */
2508         if (zone->uz_init != NULL) {
2509                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2510                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI,
2511                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2512                         return (NULL);
2513                 }
2514         }
2515         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2516                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2517                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR,
2518                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2519                         return (NULL);
2520                 }
2521         }
2522         if (flags & M_ZERO)
2523                 bzero(item, zone->uz_size);
2524
2525         return (item);
2526 }
2527
2528 /* See uma.h */
2529 void
2530 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2531 {
2532         uma_cache_t cache;
2533         uma_bucket_t bucket;
2534         int bflags;
2535         int cpu;
2536
2537 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2538         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2539 #endif
2540         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2541             zone->uz_name);
2542
2543         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2544         if (item == NULL)
2545                 return;
2546
2547         if (zone->uz_dtor)
2548                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2549
2550 #ifdef INVARIANTS
2551         ZONE_LOCK(zone);
2552         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2553                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2554         else
2555                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2556         ZONE_UNLOCK(zone);
2557 #endif
2558         /*
2559          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2560          * a little longer for the limits to be reset.
2561          */
2562         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2563                 goto zfree_internal;
2564
2565         /*
2566          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2567          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2568          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2569          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2570          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2571          * preemption and migration.  We release the critical section in
2572          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2573          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2574          * detect and handle migration if it has occurred.
2575          */
2576 zfree_restart:
2577         critical_enter();
2578         cpu = curcpu;
2579         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2580
2581 zfree_start:
2582         bucket = cache->uc_freebucket;
2583
2584         if (bucket) {
2585                 /*
2586                  * Do we have room in our bucket? It is OK for this uz count
2587                  * check to be slightly out of sync.
2588                  */
2589
2590                 if (bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2591                         KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2592                             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2593                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2594                         bucket->ub_cnt++;
2595                         cache->uc_frees++;
2596                         critical_exit();
2597                         return;
2598                 } else if (cache->uc_allocbucket) {
2599 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2600                         printf("uma_zfree: Swapping buckets.\n");
2601 #endif
2602                         /*
2603                          * We have run out of space in our freebucket.
2604                          * See if we can switch with our alloc bucket.
2605                          */
2606                         if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2607                             cache->uc_freebucket->ub_cnt) {
2608                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2609                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2610                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2611                                 goto zfree_start;
2612                         }
2613                 }
2614         }
2615         /*
2616          * We can get here for two reasons:
2617          *
2618          * 1) The buckets are NULL
2619          * 2) The alloc and free buckets are both somewhat full.
2620          *
2621          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2622          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2623          * section.  Since the critical section is released, we may be
2624          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2625          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2626          * the critical section.
2627          */
2628         critical_exit();
2629         ZONE_LOCK(zone);
2630         critical_enter();
2631         cpu = curcpu;
2632         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2633         if (cache->uc_freebucket != NULL) {
2634                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt <
2635                     cache->uc_freebucket->ub_entries) {
2636                         ZONE_UNLOCK(zone);
2637                         goto zfree_start;
2638                 }
2639                 if (cache->uc_allocbucket != NULL &&
2640                     (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2641                     cache->uc_freebucket->ub_cnt)) {
2642                         ZONE_UNLOCK(zone);
2643                         goto zfree_start;
2644                 }
2645         }
2646
2647         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2648         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2649         cache->uc_allocs = 0;
2650         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2651         cache->uc_frees = 0;
2652
2653         bucket = cache->uc_freebucket;
2654         cache->uc_freebucket = NULL;
2655
2656         /* Can we throw this on the zone full list? */
2657         if (bucket != NULL) {
2658 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2659                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2660 #endif
2661                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2662                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2663                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2664                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2665                     bucket, ub_link);
2666         }
2667         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2668                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2669                 ZONE_UNLOCK(zone);
2670                 cache->uc_freebucket = bucket;
2671                 goto zfree_start;
2672         }
2673         /* We are no longer associated with this CPU. */
2674         critical_exit();
2675
2676         /* And the zone.. */
2677         ZONE_UNLOCK(zone);
2678
2679 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2680         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2681 #endif
2682         bflags = M_NOWAIT;
2683
2684         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2685                 bflags |= M_NOVM;
2686         bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2687         if (bucket) {
2688                 ZONE_LOCK(zone);
2689                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2690                     bucket, ub_link);
2691                 ZONE_UNLOCK(zone);
2692                 goto zfree_restart;
2693         }
2694
2695         /*
2696          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2697          */
2698 zfree_internal:
2699         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR, ZFREE_STATFREE);
2700
2701         return;
2702 }
2703
2704 /*
2705  * Frees an item to an INTERNAL zone or allocates a free bucket
2706  *
2707  * Arguments:
2708  *      zone   The zone to free to
2709  *      item   The item we're freeing
2710  *      udata  User supplied data for the dtor
2711  *      skip   Skip dtors and finis
2712  */
2713 static void
2714 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata,
2715     enum zfreeskip skip, int flags)
2716 {
2717         uma_slab_t slab;
2718         uma_slabrefcnt_t slabref;
2719         uma_keg_t keg;
2720         u_int8_t *mem;
2721         u_int8_t freei;
2722         int clearfull;
2723
2724         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2725                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2726
2727         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2728                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2729
2730         ZONE_LOCK(zone);
2731
2732         if (flags & ZFREE_STATFAIL)
2733                 zone->uz_fails++;
2734         if (flags & ZFREE_STATFREE)
2735                 zone->uz_frees++;
2736
2737         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2738                 mem = (u_int8_t *)((unsigned long)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2739                 keg = zone_first_keg(zone); /* Must only be one. */
2740                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2741                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2742                 } else {
2743                         mem += keg->uk_pgoff;
2744                         slab = (uma_slab_t)mem;
2745                 }
2746         } else {
2747                 /* This prevents redundant lookups via free(). */
2748                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) && udata != NULL)
2749                         slab = (uma_slab_t)udata;
2750                 else
2751                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2752                 keg = slab->us_keg;
2753                 keg_relock(keg, zone);
2754         }
2755         MPASS(keg == slab->us_keg);
2756
2757         /* Do we need to remove from any lists? */
2758         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2759                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2760                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2761         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2762                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2763                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2764         }
2765
2766         /* Slab management stuff */
2767         freei = ((unsigned long)item - (unsigned long)slab->us_data)
2768                 / keg->uk_rsize;
2769
2770 #ifdef INVARIANTS
2771         if (!skip)
2772                 uma_dbg_free(zone, slab, item);
2773 #endif
2774
2775         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2776                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2777                 slabref->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2778         } else {
2779                 slab->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2780         }
2781         slab->us_firstfree = freei;
2782         slab->us_freecount++;
2783
2784         /* Zone statistics */
2785         keg->uk_free++;
2786
2787         clearfull = 0;
2788         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2789                 if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2790                         keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2791                         clearfull = 1;
2792                 }
2793
2794                 /* 
2795                  * We can handle one more allocation. Since we're clearing ZFLAG_FULL,
2796                  * wake up all procs blocked on pages. This should be uncommon, so 
2797                  * keeping this simple for now (rather than adding count of blocked 
2798                  * threads etc).
2799                  */
2800                 wakeup(keg);
2801         }
2802         if (clearfull) {
2803                 zone_relock(zone, keg);
2804                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2805                 wakeup(zone);
2806                 ZONE_UNLOCK(zone);
2807         } else
2808                 KEG_UNLOCK(keg);
2809 }
2810
2811 /* See uma.h */
2812 void
2813 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2814 {
2815         uma_keg_t keg;
2816
2817         ZONE_LOCK(zone);
2818         keg = zone_first_keg(zone);
2819         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2820         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2821                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2822
2823         ZONE_UNLOCK(zone);
2824 }
2825
2826 /* See uma.h */
2827 int
2828 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2829 {
2830         int nitems;
2831         uma_keg_t keg;
2832
2833         ZONE_LOCK(zone);
2834         keg = zone_first_keg(zone);
2835         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2836         ZONE_UNLOCK(zone);
2837
2838         return (nitems);
2839 }
2840
2841 /* See uma.h */
2842 int
2843 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2844 {
2845         int64_t nitems;
2846         u_int i;
2847
2848         ZONE_LOCK(zone);
2849         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2850         CPU_FOREACH(i) {
2851                 /*
2852                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2853                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2854                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2855                  */
2856                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2857                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2858         }
2859         ZONE_UNLOCK(zone);
2860
2861         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2862 }
2863
2864 /* See uma.h */
2865 void
2866 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2867 {
2868         uma_keg_t keg;
2869
2870         ZONE_LOCK(zone);
2871         keg = zone_first_keg(zone);
2872         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2873             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2874         keg->uk_init = uminit;
2875         ZONE_UNLOCK(zone);
2876 }
2877
2878 /* See uma.h */
2879 void
2880 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2881 {
2882         uma_keg_t keg;
2883
2884         ZONE_LOCK(zone);
2885         keg = zone_first_keg(zone);
2886         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2887             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2888         keg->uk_fini = fini;
2889         ZONE_UNLOCK(zone);
2890 }
2891
2892 /* See uma.h */
2893 void
2894 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2895 {
2896         ZONE_LOCK(zone);
2897         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2898             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2899         zone->uz_init = zinit;
2900         ZONE_UNLOCK(zone);
2901 }
2902
2903 /* See uma.h */
2904 void
2905 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2906 {
2907         ZONE_LOCK(zone);
2908         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2909             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2910         zone->uz_fini = zfini;
2911         ZONE_UNLOCK(zone);
2912 }
2913
2914 /* See uma.h */
2915 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2916 void
2917 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2918 {
2919
2920         ZONE_LOCK(zone);
2921         zone_first_keg(zone)->uk_freef = freef;
2922         ZONE_UNLOCK(zone);
2923 }
2924
2925 /* See uma.h */
2926 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2927 void
2928 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2929 {
2930         uma_keg_t keg;
2931
2932         ZONE_LOCK(zone);
2933         keg = zone_first_keg(zone);
2934         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2935         keg->uk_allocf = allocf;
2936         ZONE_UNLOCK(zone);
2937 }
2938
2939 /* See uma.h */
2940 int
2941 uma_zone_set_obj(uma_zone_t zone, struct vm_object *obj, int count)
2942 {
2943         uma_keg_t keg;
2944         vm_offset_t kva;
2945         int pages;
2946
2947         keg = zone_first_keg(zone);
2948         pages = count / keg->uk_ipers;
2949
2950         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2951                 pages++;
2952
2953         kva = kmem_alloc_nofault(kernel_map, pages * UMA_SLAB_SIZE);
2954
2955         if (kva == 0)
2956                 return (0);
2957         if (obj == NULL) {
2958                 obj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
2959                     pages);
2960         } else {
2961                 VM_OBJECT_LOCK_INIT(obj, "uma object");
2962                 _vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
2963                     pages, obj);
2964         }
2965         ZONE_LOCK(zone);
2966         keg->uk_kva = kva;
2967         keg->uk_obj = obj;
2968         keg->uk_maxpages = pages;
2969         keg->uk_allocf = obj_alloc;
2970         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2971         ZONE_UNLOCK(zone);
2972         return (1);
2973 }
2974
2975 /* See uma.h */
2976 void
2977 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2978 {
2979         int slabs;
2980         uma_slab_t slab;
2981         uma_keg_t keg;
2982
2983         keg = zone_first_keg(zone);
2984         ZONE_LOCK(zone);
2985         slabs = items / keg->uk_ipers;
2986         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
2987                 slabs++;
2988         while (slabs > 0) {
2989                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
2990                 if (slab == NULL)
2991                         break;
2992                 MPASS(slab->us_keg == keg);
2993                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2994                 slabs--;
2995         }
2996         ZONE_UNLOCK(zone);
2997 }
2998
2999 /* See uma.h */
3000 u_int32_t *
3001 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3002 {
3003         uma_slabrefcnt_t slabref;
3004         uma_keg_t keg;
3005         u_int32_t *refcnt;
3006         int idx;
3007
3008         slabref = (uma_slabrefcnt_t)vtoslab((vm_offset_t)item &
3009             (~UMA_SLAB_MASK));
3010         keg = slabref->us_keg;
3011         KASSERT(slabref != NULL && slabref->us_keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3012             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3013         idx = ((unsigned long)item - (unsigned long)slabref->us_data)
3014             / keg->uk_rsize;
3015         refcnt = &slabref->us_freelist[idx].us_refcnt;
3016         return refcnt;
3017 }
3018
3019 /* See uma.h */
3020 void
3021 uma_reclaim(void)
3022 {
3023 #ifdef UMA_DEBUG
3024         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3025 #endif
3026         bucket_enable();
3027         zone_foreach(zone_drain);
3028         /*
3029          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3030          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3031          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3032          */
3033         zone_drain(slabzone);
3034         zone_drain(slabrefzone);
3035         bucket_zone_drain();
3036 }
3037
3038 /* See uma.h */
3039 int
3040 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3041 {
3042         int full;
3043
3044         ZONE_LOCK(zone);
3045         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3046         ZONE_UNLOCK(zone);
3047         return (full);  
3048 }
3049
3050 int
3051 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3052 {
3053         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3054 }
3055
3056 void *
3057 uma_large_malloc(int size, int wait)
3058 {
3059         void *mem;
3060         uma_slab_t slab;
3061         u_int8_t flags;
3062
3063         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3064         if (slab == NULL)
3065                 return (NULL);
3066         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3067         if (mem) {
3068                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3069                 slab->us_data = mem;
3070                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3071                 slab->us_size = size;
3072         } else {
3073                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE,
3074                     ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
3075         }
3076
3077         return (mem);
3078 }
3079
3080 void
3081 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3082 {
3083         vsetobj((vm_offset_t)slab->us_data, kmem_object);
3084         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3085         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
3086 }
3087
3088 void
3089 uma_print_stats(void)
3090 {
3091         zone_foreach(uma_print_zone);
3092 }
3093
3094 static void
3095 slab_print(uma_slab_t slab)
3096 {
3097         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d, firstfree %d\n",
3098                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount,
3099                 slab->us_firstfree);
3100 }
3101
3102 static void
3103 cache_print(uma_cache_t cache)
3104 {
3105         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3106                 cache->uc_allocbucket,
3107                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3108                 cache->uc_freebucket,
3109                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3110 }
3111
3112 static void
3113 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3114 {
3115         uma_slab_t slab;
3116
3117         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d "
3118             "out %d free %d limit %d\n",
3119             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3120             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3121             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3122             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3123         printf("Part slabs:\n");
3124         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3125                 slab_print(slab);
3126         printf("Free slabs:\n");
3127         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3128                 slab_print(slab);
3129         printf("Full slabs:\n");
3130         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3131                 slab_print(slab);
3132 }
3133
3134 void
3135 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3136 {
3137         uma_cache_t cache;
3138         uma_klink_t kl;
3139         int i;
3140
3141         printf("zone: %s(%p) size %d flags %d\n",
3142             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3143         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3144                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3145         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
3146                 if (CPU_ABSENT(i))
3147                         continue;
3148                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3149                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3150                 cache_print(cache);
3151         }
3152 }
3153
3154 #ifdef DDB
3155 /*
3156  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3157  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3158  *
3159  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3160  * per-CPU cache statistic.
3161  *
3162  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3163  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3164  * directly so that we don't have to.
3165  */
3166 static void
3167 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, u_int64_t *allocsp,
3168     u_int64_t *freesp)
3169 {
3170         uma_cache_t cache;
3171         u_int64_t allocs, frees;
3172         int cachefree, cpu;
3173
3174         allocs = frees = 0;
3175         cachefree = 0;
3176         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
3177                 if (CPU_ABSENT(cpu))
3178                         continue;
3179                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3180                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3181                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3182                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3183                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3184                 allocs += cache->uc_allocs;
3185                 frees += cache->uc_frees;
3186         }
3187         allocs += z->uz_allocs;
3188         frees += z->uz_frees;
3189         if (cachefreep != NULL)
3190                 *cachefreep = cachefree;
3191         if (allocsp != NULL)
3192                 *allocsp = allocs;
3193         if (freesp != NULL)
3194                 *freesp = frees;
3195 }
3196 #endif /* DDB */
3197
3198 static int
3199 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3200 {
3201         uma_keg_t kz;
3202         uma_zone_t z;
3203         int count;
3204
3205         count = 0;
3206         mtx_lock(&uma_mtx);
3207         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3208                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3209                         count++;
3210         }
3211         mtx_unlock(&uma_mtx);
3212         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3213 }
3214
3215 static int
3216 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3217 {
3218         struct uma_stream_header ush;
3219         struct uma_type_header uth;
3220         struct uma_percpu_stat ups;
3221         uma_bucket_t bucket;
3222         struct sbuf sbuf;
3223         uma_cache_t cache;
3224         uma_klink_t kl;
3225         uma_keg_t kz;
3226         uma_zone_t z;
3227         uma_keg_t k;
3228         char *buffer;
3229         int buflen, count, error, i;
3230
3231         mtx_lock(&uma_mtx);
3232 restart:
3233         mtx_assert(&uma_mtx, MA_OWNED);
3234         count = 0;
3235         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3236                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3237                         count++;
3238         }
3239         mtx_unlock(&uma_mtx);
3240
3241         buflen = sizeof(ush) + count * (sizeof(uth) + sizeof(ups) *
3242             (mp_maxid + 1)) + 1;
3243         buffer = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3244
3245         mtx_lock(&uma_mtx);
3246         i = 0;
3247         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3248                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3249                         i++;
3250         }
3251         if (i > count) {
3252                 free(buffer, M_TEMP);
3253                 goto restart;
3254         }
3255         count =  i;
3256
3257         sbuf_new(&sbuf, buffer, buflen, SBUF_FIXEDLEN);
3258
3259         /*
3260          * Insert stream header.
3261          */
3262         bzero(&ush, sizeof(ush));
3263         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3264         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3265         ush.ush_count = count;
3266         if (sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush)) < 0) {
3267                 mtx_unlock(&uma_mtx);
3268                 error = ENOMEM;
3269                 goto out;
3270         }
3271
3272         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3273                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3274                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3275                         ZONE_LOCK(z);
3276                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3277                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3278                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3279                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3280                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3281                                 k = kl->kl_keg;
3282                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3283                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3284                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3285                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3286                                     * k->uk_ipers;
3287                         }
3288
3289                         /*
3290                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3291                          * on the keg's zone list.
3292                          */
3293                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3294                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3295                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3296
3297                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3298                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3299                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3300                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3301                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3302                         if (sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth)) < 0) {
3303                                 ZONE_UNLOCK(z);
3304                                 mtx_unlock(&uma_mtx);
3305                                 error = ENOMEM;
3306                                 goto out;
3307                         }
3308                         /*
3309                          * While it is not normally safe to access the cache
3310                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3311                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3312                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3313                          * accept the possible race associated with bucket
3314                          * exchange during monitoring.
3315                          */
3316                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3317                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3318                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3319                                         goto skip;
3320                                 if (CPU_ABSENT(i))
3321                                         goto skip;
3322                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3323                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3324                                         ups.ups_cache_free +=
3325                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3326                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3327                                         ups.ups_cache_free +=
3328                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3329                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3330                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3331 skip:
3332                                 if (sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups)) < 0) {
3333                                         ZONE_UNLOCK(z);
3334                                         mtx_unlock(&uma_mtx);
3335                                         error = ENOMEM;
3336                                         goto out;
3337                                 }
3338                         }
3339                         ZONE_UNLOCK(z);
3340                 }
3341         }
3342         mtx_unlock(&uma_mtx);
3343         sbuf_finish(&sbuf);
3344         error = SYSCTL_OUT(req, sbuf_data(&sbuf), sbuf_len(&sbuf));
3345 out:
3346         free(buffer, M_TEMP);
3347         return (error);
3348 }
3349
3350 #ifdef DDB
3351 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3352 {
3353         u_int64_t allocs, frees;
3354         uma_bucket_t bucket;
3355         uma_keg_t kz;
3356         uma_zone_t z;
3357         int cachefree;
3358
3359         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3360             "Requests");
3361         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3362                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3363                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3364                                 allocs = z->uz_allocs;
3365                                 frees = z->uz_frees;
3366                                 cachefree = 0;
3367                         } else
3368                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3369                                     &frees);
3370                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3371                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3372                                 cachefree += kz->uk_free;
3373                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3374                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3375                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju\n", z->uz_name,
3376                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3377                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3378                             (uintmax_t)allocs);
3379                 }
3380         }
3381 }
3382 #endif