]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.0.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Copy stable/9 to releng/9.0 as part of the FreeBSD 9.0-RELEASE release
[FreeBSD/releng/9.0.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 <ddb/ddb.h>
90
91 /*
92  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
93  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
94  * bss section to bootstrap us.
95  */
96 static struct uma_keg masterkeg;
97 static struct uma_zone masterzone_k;
98 static struct uma_zone masterzone_z;
99 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
100 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
101
102 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
103 static uma_zone_t slabzone;
104 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
105
106 /*
107  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
108  * prior to malloc coming up.
109  */
110 static uma_zone_t hashzone;
111
112 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
113 int uma_align_cache = 64 - 1;
114
115 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
116
117 /*
118  * Are we allowed to allocate buckets?
119  */
120 static int bucketdisable = 1;
121
122 /* Linked list of all kegs in the system */
123 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
124
125 /* This mutex protects the keg list */
126 static struct mtx uma_mtx;
127
128 /* Linked list of boot time pages */
129 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
130     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
131
132 /* This mutex protects the boot time pages list */
133 static struct mtx uma_boot_pages_mtx;
134
135 /* Is the VM done starting up? */
136 static int booted = 0;
137 #define UMA_STARTUP     1
138 #define UMA_STARTUP2    2
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         CPU_FOREACH(cpu) {
624                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
625                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
626                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
627                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
628                         bucket_free(cache->uc_allocbucket);
629                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
630                         bucket_free(cache->uc_freebucket);
631                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
632         }
633         ZONE_LOCK(zone);
634         bucket_cache_drain(zone);
635         ZONE_UNLOCK(zone);
636 }
637
638 /*
639  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
640  */
641 static void
642 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
643 {
644         uma_bucket_t bucket;
645
646         /*
647          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
648          * cpu (alloc/free).
649          */
650         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_full_bucket)) != NULL) {
651                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
652                 ZONE_UNLOCK(zone);
653                 bucket_drain(zone, bucket);
654                 bucket_free(bucket);
655                 ZONE_LOCK(zone);
656         }
657
658         /* Now we do the free queue.. */
659         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
660                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
661                 bucket_free(bucket);
662         }
663 }
664
665 /*
666  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
667  * the pageout daemon.
668  *
669  * Returns nothing.
670  */
671 static void
672 keg_drain(uma_keg_t keg)
673 {
674         struct slabhead freeslabs = { 0 };
675         uma_slab_t slab;
676         uma_slab_t n;
677         u_int8_t flags;
678         u_int8_t *mem;
679         int i;
680
681         /*
682          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
683          * time
684          */
685         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
686                 return;
687
688 #ifdef UMA_DEBUG
689         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
690 #endif
691         KEG_LOCK(keg);
692         if (keg->uk_free == 0)
693                 goto finished;
694
695         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
696         while (slab) {
697                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
698
699                 /* We have no where to free these to */
700                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
701                         slab = n;
702                         continue;
703                 }
704
705                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
706                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
707                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
708
709                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
710                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
711
712                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
713
714                 slab = n;
715         }
716 finished:
717         KEG_UNLOCK(keg);
718
719         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
720                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
721                 if (keg->uk_fini)
722                         for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
723                                 keg->uk_fini(
724                                     slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
725                                     keg->uk_size);
726                 flags = slab->us_flags;
727                 mem = slab->us_data;
728
729                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
730                         vm_object_t obj;
731
732                         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
733                                 obj = kmem_object;
734                         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
735                                 obj = kernel_object;
736                         else
737                                 obj = NULL;
738                         for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
739                                 vsetobj((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE),
740                                     obj);
741                 }
742                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
743                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
744                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
745 #ifdef UMA_DEBUG
746                 printf("%s: Returning %d bytes.\n",
747                     keg->uk_name, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera);
748 #endif
749                 keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
750         }
751 }
752
753 static void
754 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
755 {
756
757         /*
758          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
759          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
760          * is the only call that knows the structure will still be available
761          * when it wakes up.
762          */
763         ZONE_LOCK(zone);
764         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
765                 if (waitok == M_NOWAIT)
766                         goto out;
767                 mtx_unlock(&uma_mtx);
768                 msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonedrain", 1);
769                 mtx_lock(&uma_mtx);
770         }
771         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
772         bucket_cache_drain(zone);
773         ZONE_UNLOCK(zone);
774         /*
775          * The DRAINING flag protects us from being freed while
776          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
777          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
778          */
779         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
780         ZONE_LOCK(zone);
781         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
782         wakeup(zone);
783 out:
784         ZONE_UNLOCK(zone);
785 }
786
787 void
788 zone_drain(uma_zone_t zone)
789 {
790
791         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
792 }
793
794 /*
795  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
796  *
797  * Arguments:
798  *      wait  Shall we wait?
799  *
800  * Returns:
801  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
802  *      caller specified M_NOWAIT.
803  */
804 static uma_slab_t
805 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
806 {
807         uma_slabrefcnt_t slabref;
808         uma_alloc allocf;
809         uma_slab_t slab;
810         u_int8_t *mem;
811         u_int8_t flags;
812         int i;
813
814         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
815         slab = NULL;
816
817 #ifdef UMA_DEBUG
818         printf("slab_zalloc:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
819 #endif
820         allocf = keg->uk_allocf;
821         KEG_UNLOCK(keg);
822
823         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
824                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
825                 if (slab == NULL) {
826                         KEG_LOCK(keg);
827                         return NULL;
828                 }
829         }
830
831         /*
832          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
833          * first time they are added to a zone.
834          *
835          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
836          */
837
838         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
839                 wait |= M_ZERO;
840         else
841                 wait &= ~M_ZERO;
842
843         /* zone is passed for legacy reasons. */
844         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * UMA_SLAB_SIZE, &flags, wait);
845         if (mem == NULL) {
846                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
847                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL,
848                             SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
849                 KEG_LOCK(keg);
850                 return (NULL);
851         }
852
853         /* Point the slab into the allocated memory */
854         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
855                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
856
857         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
858                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
859                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
860
861         slab->us_keg = keg;
862         slab->us_data = mem;
863         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
864         slab->us_firstfree = 0;
865         slab->us_flags = flags;
866
867         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
868                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
869                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++) {
870                         slabref->us_freelist[i].us_refcnt = 0;
871                         slabref->us_freelist[i].us_item = i+1;
872                 }
873         } else {
874                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
875                         slab->us_freelist[i].us_item = i+1;
876         }
877
878         if (keg->uk_init != NULL) {
879                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
880                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
881                             keg->uk_size, wait) != 0)
882                                 break;
883                 if (i != keg->uk_ipers) {
884                         if (keg->uk_fini != NULL) {
885                                 for (i--; i > -1; i--)
886                                         keg->uk_fini(slab->us_data +
887                                             (keg->uk_rsize * i),
888                                             keg->uk_size);
889                         }
890                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) {
891                                 vm_object_t obj;
892
893                                 if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
894                                         obj = kmem_object;
895                                 else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
896                                         obj = kernel_object;
897                                 else
898                                         obj = NULL;
899                                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
900                                         vsetobj((vm_offset_t)mem +
901                                             (i * PAGE_SIZE), obj);
902                         }
903                         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
904                                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab,
905                                     NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
906                         keg->uk_freef(mem, UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera,
907                             flags);
908                         KEG_LOCK(keg);
909                         return (NULL);
910                 }
911         }
912         KEG_LOCK(keg);
913
914         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
915                 UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
916
917         keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
918         keg->uk_free += keg->uk_ipers;
919
920         return (slab);
921 }
922
923 /*
924  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
925  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
926  * the VM is ready.
927  */
928 static void *
929 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
930 {
931         uma_keg_t keg;
932         uma_slab_t tmps;
933         int pages, check_pages;
934
935         keg = zone_first_keg(zone);
936         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
937         check_pages = pages - 1;
938         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
939
940         /*
941          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
942          */
943         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
944
945         /* First check if we have enough room. */
946         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
947         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
948                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
949         if (tmps != NULL) {
950                 /*
951                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
952                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
953                  * "pages" contiguous pages of memory.
954                  */
955                 while (pages-- > 0) {
956                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
957                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
958                 }
959                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
960                 *pflag = tmps->us_flags;
961                 return (tmps->us_data);
962         }
963         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
964         if (booted < UMA_STARTUP2)
965                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
966         /*
967          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
968          */
969 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
970         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
971 #else
972         keg->uk_allocf = page_alloc;
973 #endif
974         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
975 }
976
977 /*
978  * Allocates a number of pages from the system
979  *
980  * Arguments:
981  *      bytes  The number of bytes requested
982  *      wait  Shall we wait?
983  *
984  * Returns:
985  *      A pointer to the alloced memory or possibly
986  *      NULL if M_NOWAIT is set.
987  */
988 static void *
989 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *pflag, int wait)
990 {
991         void *p;        /* Returned page */
992
993         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
994         p = (void *) kmem_malloc(kmem_map, bytes, wait);
995
996         return (p);
997 }
998
999 /*
1000  * Allocates a number of pages from within an object
1001  *
1002  * Arguments:
1003  *      bytes  The number of bytes requested
1004  *      wait   Shall we wait?
1005  *
1006  * Returns:
1007  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1008  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1009  */
1010 static void *
1011 obj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
1012 {
1013         vm_object_t object;
1014         vm_offset_t retkva, zkva;
1015         vm_page_t p;
1016         int pages, startpages;
1017         uma_keg_t keg;
1018
1019         keg = zone_first_keg(zone);
1020         object = keg->uk_obj;
1021         retkva = 0;
1022
1023         /*
1024          * This looks a little weird since we're getting one page at a time.
1025          */
1026         VM_OBJECT_LOCK(object);
1027         p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1028         pages = p != NULL ? p->pindex + 1 : 0;
1029         startpages = pages;
1030         zkva = keg->uk_kva + pages * PAGE_SIZE;
1031         for (; bytes > 0; bytes -= PAGE_SIZE) {
1032                 p = vm_page_alloc(object, pages,
1033                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_WIRED);
1034                 if (p == NULL) {
1035                         if (pages != startpages)
1036                                 pmap_qremove(retkva, pages - startpages);
1037                         while (pages != startpages) {
1038                                 pages--;
1039                                 p = TAILQ_LAST(&object->memq, pglist);
1040                                 vm_page_unwire(p, 0);
1041                                 vm_page_free(p);
1042                         }
1043                         retkva = 0;
1044                         goto done;
1045                 }
1046                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1047                 if (retkva == 0)
1048                         retkva = zkva;
1049                 zkva += PAGE_SIZE;
1050                 pages += 1;
1051         }
1052 done:
1053         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1054         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1055
1056         return ((void *)retkva);
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Frees a number of pages to the system
1061  *
1062  * Arguments:
1063  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1064  *      size  The size of the memory being freed
1065  *      flags The original p->us_flags field
1066  *
1067  * Returns:
1068  *      Nothing
1069  */
1070 static void
1071 page_free(void *mem, int size, u_int8_t flags)
1072 {
1073         vm_map_t map;
1074
1075         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1076                 map = kmem_map;
1077         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1078                 map = kernel_map;
1079         else
1080                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1081
1082         kmem_free(map, (vm_offset_t)mem, size);
1083 }
1084
1085 /*
1086  * Zero fill initializer
1087  *
1088  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1089  */
1090 static int
1091 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1092 {
1093         bzero(mem, size);
1094         return (0);
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1099  *
1100  * Arguments
1101  *      keg  The zone we should initialize
1102  *
1103  * Returns
1104  *      Nothing
1105  */
1106 static void
1107 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1108 {
1109         u_int rsize;
1110         u_int memused;
1111         u_int wastedspace;
1112         u_int shsize;
1113
1114         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_small_init"));
1115         rsize = keg->uk_size;
1116
1117         if (rsize < UMA_SMALLEST_UNIT)
1118                 rsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1119         if (rsize & keg->uk_align)
1120                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1121
1122         keg->uk_rsize = rsize;
1123         keg->uk_ppera = 1;
1124
1125         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1126                 rsize += UMA_FRITMREF_SZ;       /* linkage & refcnt */
1127                 shsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1128         } else {
1129                 rsize += UMA_FRITM_SZ;  /* Account for linkage */
1130                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1131         }
1132
1133         keg->uk_ipers = (UMA_SLAB_SIZE - shsize) / rsize;
1134         KASSERT(keg->uk_ipers != 0, ("keg_small_init: ipers is 0"));
1135         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1136         wastedspace = UMA_SLAB_SIZE - memused;
1137
1138         /*
1139          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1140          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1141          * may end up going to the VM (kmem_map) for slabs which we
1142          * do not want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a
1143          * result of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1144          */
1145         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1146             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1147                 return;
1148
1149         if ((wastedspace >= UMA_MAX_WASTE) &&
1150             (keg->uk_ipers < (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize))) {
1151                 keg->uk_ipers = UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize;
1152                 KASSERT(keg->uk_ipers <= 255,
1153                     ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high!"));
1154 #ifdef UMA_DEBUG
1155                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1156                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1157                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1158                     "calculated ipers = %d, "
1159                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1160                     UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1161                     UMA_SLAB_SIZE - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1162 #endif
1163                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1164                 if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1165                         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1166         }
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1171  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1172  * more complicated.
1173  *
1174  * Arguments
1175  *      keg  The keg we should initialize
1176  *
1177  * Returns
1178  *      Nothing
1179  */
1180 static void
1181 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1182 {
1183         int pages;
1184
1185         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1186         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1187             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1188
1189         pages = keg->uk_size / UMA_SLAB_SIZE;
1190
1191         /* Account for remainder */
1192         if ((pages * UMA_SLAB_SIZE) < keg->uk_size)
1193                 pages++;
1194
1195         keg->uk_ppera = pages;
1196         keg->uk_ipers = 1;
1197         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1198
1199         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1200         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1201                 return;
1202
1203         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1204         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1205                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1206 }
1207
1208 static void
1209 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1210 {
1211         int alignsize;
1212         int trailer;
1213         int pages;
1214         int rsize;
1215
1216         alignsize = keg->uk_align + 1;
1217         rsize = keg->uk_size;
1218         /*
1219          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1220          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1221          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1222          * would fall on the same boundary every time.
1223          */
1224         if (rsize & keg->uk_align)
1225                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1226         if ((rsize & alignsize) == 0)
1227                 rsize += alignsize;
1228         trailer = rsize - keg->uk_size;
1229         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1230         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1231         keg->uk_rsize = rsize;
1232         keg->uk_ppera = pages;
1233         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1234         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1235         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1236             ("keg_small_init: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers",
1237             keg->uk_ipers));
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1242  * the keg onto the global keg list.
1243  *
1244  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1245  *      udata  Actually uma_kctor_args
1246  */
1247 static int
1248 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1249 {
1250         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1251         uma_keg_t keg = mem;
1252         uma_zone_t zone;
1253
1254         bzero(keg, size);
1255         keg->uk_size = arg->size;
1256         keg->uk_init = arg->uminit;
1257         keg->uk_fini = arg->fini;
1258         keg->uk_align = arg->align;
1259         keg->uk_free = 0;
1260         keg->uk_pages = 0;
1261         keg->uk_flags = arg->flags;
1262         keg->uk_allocf = page_alloc;
1263         keg->uk_freef = page_free;
1264         keg->uk_recurse = 0;
1265         keg->uk_slabzone = NULL;
1266
1267         /*
1268          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1269          */
1270         zone = arg->zone;
1271         keg->uk_name = zone->uz_name;
1272
1273         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1274                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1275
1276         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1277                 keg->uk_init = zero_init;
1278
1279         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1280                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1281
1282         /*
1283          * The +UMA_FRITM_SZ added to uk_size is to account for the
1284          * linkage that is added to the size in keg_small_init().  If
1285          * we don't account for this here then we may end up in
1286          * keg_small_init() with a calculated 'ipers' of 0.
1287          */
1288         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1289                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1290                         keg_cachespread_init(keg);
1291                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITMREF_SZ) >
1292                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)))
1293                         keg_large_init(keg);
1294                 else
1295                         keg_small_init(keg);
1296         } else {
1297                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD)
1298                         keg_cachespread_init(keg);
1299                 else if ((keg->uk_size+UMA_FRITM_SZ) >
1300                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1301                         keg_large_init(keg);
1302                 else
1303                         keg_small_init(keg);
1304         }
1305
1306         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1307                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1308                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1309                 else
1310                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1311         }
1312
1313         /*
1314          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1315          * startup cache until the vm is ready.
1316          */
1317         if (keg->uk_ppera == 1) {
1318 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1319                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1320                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1321
1322                 if (booted < UMA_STARTUP)
1323                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1324 #else
1325                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1326                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1327 #endif
1328         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1329             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1330                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1331
1332         /*
1333          * Initialize keg's lock (shared among zones).
1334          */
1335         if (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS)
1336                 KEG_LOCK_INIT(keg, 1);
1337         else
1338                 KEG_LOCK_INIT(keg, 0);
1339
1340         /*
1341          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1342          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1343          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1344          */
1345         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1346                 u_int totsize;
1347
1348                 /* Size of the slab struct and free list */
1349                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1350                         totsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt) +
1351                             keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1352                 else
1353                         totsize = sizeof(struct uma_slab) +
1354                             keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1355
1356                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1357                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1358                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1359                 keg->uk_pgoff = (UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1360
1361                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1362                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab_refcnt)
1363                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITMREF_SZ;
1364                 else
1365                         totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab)
1366                             + keg->uk_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1367
1368                 /*
1369                  * The only way the following is possible is if with our
1370                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1371                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1372                  * mathematically possible for all cases, so we make
1373                  * sure here anyway.
1374                  */
1375                 if (totsize > UMA_SLAB_SIZE * keg->uk_ppera) {
1376                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1377                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1378                             keg->uk_size);
1379                         panic("UMA slab won't fit.");
1380                 }
1381         }
1382
1383         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1384                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1385
1386 #ifdef UMA_DEBUG
1387         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1388             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1389             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1390             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1391 #endif
1392
1393         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1394
1395         mtx_lock(&uma_mtx);
1396         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1397         mtx_unlock(&uma_mtx);
1398         return (0);
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1403  *
1404  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1405  *      udata  Actually uma_zctor_args
1406  */
1407 static int
1408 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1409 {
1410         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1411         uma_zone_t zone = mem;
1412         uma_zone_t z;
1413         uma_keg_t keg;
1414
1415         bzero(zone, size);
1416         zone->uz_name = arg->name;
1417         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1418         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1419         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1420         zone->uz_init = NULL;
1421         zone->uz_fini = NULL;
1422         zone->uz_allocs = 0;
1423         zone->uz_frees = 0;
1424         zone->uz_fails = 0;
1425         zone->uz_sleeps = 0;
1426         zone->uz_fills = zone->uz_count = 0;
1427         zone->uz_flags = 0;
1428         keg = arg->keg;
1429
1430         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1431                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1432                 zone->uz_init = arg->uminit;
1433                 zone->uz_fini = arg->fini;
1434                 zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1435                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1436                 mtx_lock(&uma_mtx);
1437                 ZONE_LOCK(zone);
1438                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1439                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1440                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1441                                 break;
1442                         }
1443                 }
1444                 ZONE_UNLOCK(zone);
1445                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1446         } else if (keg == NULL) {
1447                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1448                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1449                         return (ENOMEM);
1450         } else {
1451                 struct uma_kctor_args karg;
1452                 int error;
1453
1454                 /* We should only be here from uma_startup() */
1455                 karg.size = arg->size;
1456                 karg.uminit = arg->uminit;
1457                 karg.fini = arg->fini;
1458                 karg.align = arg->align;
1459                 karg.flags = arg->flags;
1460                 karg.zone = zone;
1461                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1462                     flags);
1463                 if (error)
1464                         return (error);
1465         }
1466         /*
1467          * Link in the first keg.
1468          */
1469         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1470         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1471         zone->uz_lock = &keg->uk_lock;
1472         zone->uz_size = keg->uk_size;
1473         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1474             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1475
1476         /*
1477          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1478          * caches.  If we're internal, bail out here.
1479          */
1480         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1481                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1482                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1483                 return (0);
1484         }
1485
1486         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET)
1487                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1488         else if (keg->uk_ipers <= BUCKET_MAX)
1489                 zone->uz_count = keg->uk_ipers;
1490         else
1491                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1492         return (0);
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1497  * table and removes the keg from the global list.
1498  *
1499  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1500  *      udata  unused
1501  */
1502 static void
1503 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1504 {
1505         uma_keg_t keg;
1506
1507         keg = (uma_keg_t)arg;
1508         KEG_LOCK(keg);
1509         if (keg->uk_free != 0) {
1510                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1511                     " Lost %d pages of memory.\n",
1512                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1513         }
1514         KEG_UNLOCK(keg);
1515
1516         hash_free(&keg->uk_hash);
1517
1518         KEG_LOCK_FINI(keg);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Zone header dtor.
1523  *
1524  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1525  *      udata  unused
1526  */
1527 static void
1528 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1529 {
1530         uma_klink_t klink;
1531         uma_zone_t zone;
1532         uma_keg_t keg;
1533
1534         zone = (uma_zone_t)arg;
1535         keg = zone_first_keg(zone);
1536
1537         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1538                 cache_drain(zone);
1539
1540         mtx_lock(&uma_mtx);
1541         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1542         mtx_unlock(&uma_mtx);
1543         /*
1544          * XXX there are some races here where
1545          * the zone can be drained but zone lock
1546          * released and then refilled before we
1547          * remove it... we dont care for now
1548          */
1549         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1550         /*
1551          * Unlink all of our kegs.
1552          */
1553         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1554                 klink->kl_keg = NULL;
1555                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1556                 if (klink == &zone->uz_klink)
1557                         continue;
1558                 free(klink, M_TEMP);
1559         }
1560         /*
1561          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1562          */
1563         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1564                 mtx_lock(&uma_mtx);
1565                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1566                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1567                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE,
1568                     ZFREE_STATFREE);
1569         }
1570 }
1571
1572 /*
1573  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1574  *
1575  * Arguments:
1576  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1577  *              as an argument.
1578  *
1579  * Returns:
1580  *      Nothing
1581  */
1582 static void
1583 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1584 {
1585         uma_keg_t keg;
1586         uma_zone_t zone;
1587
1588         mtx_lock(&uma_mtx);
1589         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1590                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1591                         zfunc(zone);
1592         }
1593         mtx_unlock(&uma_mtx);
1594 }
1595
1596 /* Public functions */
1597 /* See uma.h */
1598 void
1599 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1600 {
1601         struct uma_zctor_args args;
1602         uma_slab_t slab;
1603         u_int slabsize;
1604         u_int objsize, totsize, wsize;
1605         int i;
1606
1607 #ifdef UMA_DEBUG
1608         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1609 #endif
1610         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1611
1612         /*
1613          * Figure out the maximum number of items-per-slab we'll have if
1614          * we're using the OFFPAGE slab header to track free items, given
1615          * all possible object sizes and the maximum desired wastage
1616          * (UMA_MAX_WASTE).
1617          *
1618          * We iterate until we find an object size for
1619          * which the calculated wastage in keg_small_init() will be
1620          * enough to warrant OFFPAGE.  Since wastedspace versus objsize
1621          * is an overall increasing see-saw function, we find the smallest
1622          * objsize such that the wastage is always acceptable for objects
1623          * with that objsize or smaller.  Since a smaller objsize always
1624          * generates a larger possible uma_max_ipers, we use this computed
1625          * objsize to calculate the largest ipers possible.  Since the
1626          * ipers calculated for OFFPAGE slab headers is always larger than
1627          * the ipers initially calculated in keg_small_init(), we use
1628          * the former's equation (UMA_SLAB_SIZE / keg->uk_rsize) to
1629          * obtain the maximum ipers possible for offpage slab headers.
1630          *
1631          * It should be noted that ipers versus objsize is an inversly
1632          * proportional function which drops off rather quickly so as
1633          * long as our UMA_MAX_WASTE is such that the objsize we calculate
1634          * falls into the portion of the inverse relation AFTER the steep
1635          * falloff, then uma_max_ipers shouldn't be too high (~10 on i386).
1636          *
1637          * Note that we have 8-bits (1 byte) to use as a freelist index
1638          * inside the actual slab header itself and this is enough to
1639          * accomodate us.  In the worst case, a UMA_SMALLEST_UNIT sized
1640          * object with offpage slab header would have ipers =
1641          * UMA_SLAB_SIZE / UMA_SMALLEST_UNIT (currently = 256), which is
1642          * 1 greater than what our byte-integer freelist index can
1643          * accomodate, but we know that this situation never occurs as
1644          * for UMA_SMALLEST_UNIT-sized objects, we will never calculate
1645          * that we need to go to offpage slab headers.  Or, if we do,
1646          * then we trap that condition below and panic in the INVARIANTS case.
1647          */
1648         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab) - UMA_MAX_WASTE;
1649         totsize = wsize;
1650         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1651         while (totsize >= wsize) {
1652                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)) /
1653                     (objsize + UMA_FRITM_SZ);
1654                 totsize *= (UMA_FRITM_SZ + objsize);
1655                 objsize++;
1656         }
1657         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1658                 objsize--;
1659         uma_max_ipers = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1660
1661         wsize = UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) - UMA_MAX_WASTE;
1662         totsize = wsize;
1663         objsize = UMA_SMALLEST_UNIT;
1664         while (totsize >= wsize) {
1665                 totsize = (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt)) /
1666                     (objsize + UMA_FRITMREF_SZ);
1667                 totsize *= (UMA_FRITMREF_SZ + objsize);
1668                 objsize++;
1669         }
1670         if (objsize > UMA_SMALLEST_UNIT)
1671                 objsize--;
1672         uma_max_ipers_ref = MAX(UMA_SLAB_SIZE / objsize, 64);
1673
1674         KASSERT((uma_max_ipers_ref <= 255) && (uma_max_ipers <= 255),
1675             ("uma_startup: calculated uma_max_ipers values too large!"));
1676
1677 #ifdef UMA_DEBUG
1678         printf("Calculated uma_max_ipers (for OFFPAGE) is %d\n", uma_max_ipers);
1679         printf("Calculated uma_max_ipers_slab (for OFFPAGE) is %d\n",
1680             uma_max_ipers_ref);
1681 #endif
1682
1683         /* "manually" create the initial zone */
1684         args.name = "UMA Kegs";
1685         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1686         args.ctor = keg_ctor;
1687         args.dtor = keg_dtor;
1688         args.uminit = zero_init;
1689         args.fini = NULL;
1690         args.keg = &masterkeg;
1691         args.align = 32 - 1;
1692         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1693         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1694         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1695
1696 #ifdef UMA_DEBUG
1697         printf("Filling boot free list.\n");
1698 #endif
1699         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1700                 slab = (uma_slab_t)((u_int8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1701                 slab->us_data = (u_int8_t *)slab;
1702                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1703                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1704         }
1705         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1706
1707 #ifdef UMA_DEBUG
1708         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1709 #endif
1710         args.name = "UMA Zones";
1711         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1712             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1713         args.ctor = zone_ctor;
1714         args.dtor = zone_dtor;
1715         args.uminit = zero_init;
1716         args.fini = NULL;
1717         args.keg = NULL;
1718         args.align = 32 - 1;
1719         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1720         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1721         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1722
1723 #ifdef UMA_DEBUG
1724         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1725 #endif
1726 #ifdef UMA_DEBUG
1727         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1728 #endif
1729
1730         /*
1731          * This is the max number of free list items we'll have with
1732          * offpage slabs.
1733          */
1734         slabsize = uma_max_ipers * UMA_FRITM_SZ;
1735         slabsize += sizeof(struct uma_slab);
1736
1737         /* Now make a zone for slab headers */
1738         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1739                                 slabsize,
1740                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1741                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1742
1743         /*
1744          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1745          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1746          */
1747         slabsize = uma_max_ipers_ref * UMA_FRITMREF_SZ;
1748         slabsize += sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1749         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1750                                   slabsize,
1751                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1752                                   UMA_ALIGN_PTR,
1753                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1754
1755         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1756             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1757             NULL, NULL, NULL, NULL,
1758             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1759
1760         bucket_init();
1761
1762         booted = UMA_STARTUP;
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 = UMA_STARTUP2;
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                         zone->uz_sleeps++;
2312                         msleep(zone, zone->uz_lock, PVM, "zonelimit", hz/100);
2313                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2314                         continue;
2315                 }
2316         }
2317         return (NULL);
2318 }
2319
2320 static void *
2321 slab_alloc_item(uma_zone_t zone, uma_slab_t slab)
2322 {
2323         uma_keg_t keg;
2324         uma_slabrefcnt_t slabref;
2325         void *item;
2326         u_int8_t freei;
2327
2328         keg = slab->us_keg;
2329         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2330
2331         freei = slab->us_firstfree;
2332         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2333                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2334                 slab->us_firstfree = slabref->us_freelist[freei].us_item;
2335         } else {
2336                 slab->us_firstfree = slab->us_freelist[freei].us_item;
2337         }
2338         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2339
2340         slab->us_freecount--;
2341         keg->uk_free--;
2342 #ifdef INVARIANTS
2343         uma_dbg_alloc(zone, slab, item);
2344 #endif
2345         /* Move this slab to the full list */
2346         if (slab->us_freecount == 0) {
2347                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2348                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2349         }
2350
2351         return (item);
2352 }
2353
2354 static int
2355 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, int flags)
2356 {
2357         uma_bucket_t bucket;
2358         uma_slab_t slab;
2359         uma_keg_t keg;
2360         int16_t saved;
2361         int max, origflags = flags;
2362
2363         /*
2364          * Try this zone's free list first so we don't allocate extra buckets.
2365          */
2366         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2367                 KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
2368                     ("zone_alloc_bucket: Bucket on free list is not empty."));
2369                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2370         } else {
2371                 int bflags;
2372
2373                 bflags = (flags & ~M_ZERO);
2374                 if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2375                         bflags |= M_NOVM;
2376
2377                 ZONE_UNLOCK(zone);
2378                 bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2379                 ZONE_LOCK(zone);
2380         }
2381
2382         if (bucket == NULL) {
2383                 return (0);
2384         }
2385
2386 #ifdef SMP
2387         /*
2388          * This code is here to limit the number of simultaneous bucket fills
2389          * for any given zone to the number of per cpu caches in this zone. This
2390          * is done so that we don't allocate more memory than we really need.
2391          */
2392         if (zone->uz_fills >= mp_ncpus)
2393                 goto done;
2394
2395 #endif
2396         zone->uz_fills++;
2397
2398         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2399         /* Try to keep the buckets totally full */
2400         saved = bucket->ub_cnt;
2401         slab = NULL;
2402         keg = NULL;
2403         while (bucket->ub_cnt < max &&
2404             (slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) != NULL) {
2405                 keg = slab->us_keg;
2406                 while (slab->us_freecount && bucket->ub_cnt < max) {
2407                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt++] =
2408                             slab_alloc_item(zone, slab);
2409                 }
2410
2411                 /* Don't block on the next fill */
2412                 flags |= M_NOWAIT;
2413         }
2414         if (slab)
2415                 zone_relock(zone, keg);
2416
2417         /*
2418          * We unlock here because we need to call the zone's init.
2419          * It should be safe to unlock because the slab dealt with
2420          * above is already on the appropriate list within the keg
2421          * and the bucket we filled is not yet on any list, so we
2422          * own it.
2423          */
2424         if (zone->uz_init != NULL) {
2425                 int i;
2426
2427                 ZONE_UNLOCK(zone);
2428                 for (i = saved; i < bucket->ub_cnt; i++)
2429                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2430                             origflags) != 0)
2431                                 break;
2432                 /*
2433                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2434                  * rest back onto the freelist.
2435                  */
2436                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2437                         int j;
2438
2439                         for (j = i; j < bucket->ub_cnt; j++) {
2440                                 zone_free_item(zone, bucket->ub_bucket[j],
2441                                     NULL, SKIP_FINI, 0);
2442 #ifdef INVARIANTS
2443                                 bucket->ub_bucket[j] = NULL;
2444 #endif
2445                         }
2446                         bucket->ub_cnt = i;
2447                 }
2448                 ZONE_LOCK(zone);
2449         }
2450
2451         zone->uz_fills--;
2452         if (bucket->ub_cnt != 0) {
2453                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2454                     bucket, ub_link);
2455                 return (1);
2456         }
2457 #ifdef SMP
2458 done:
2459 #endif
2460         bucket_free(bucket);
2461
2462         return (0);
2463 }
2464 /*
2465  * Allocates an item for an internal zone
2466  *
2467  * Arguments
2468  *      zone   The zone to alloc for.
2469  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2470  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2471  *
2472  * Returns
2473  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2474  *      An item if successful
2475  */
2476
2477 static void *
2478 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2479 {
2480         uma_slab_t slab;
2481         void *item;
2482
2483         item = NULL;
2484
2485 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2486         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2487 #endif
2488         ZONE_LOCK(zone);
2489
2490         slab = zone->uz_slab(zone, NULL, flags);
2491         if (slab == NULL) {
2492                 zone->uz_fails++;
2493                 ZONE_UNLOCK(zone);
2494                 return (NULL);
2495         }
2496
2497         item = slab_alloc_item(zone, slab);
2498
2499         zone_relock(zone, slab->us_keg);
2500         zone->uz_allocs++;
2501         ZONE_UNLOCK(zone);
2502
2503         /*
2504          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2505          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2506          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2507          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2508          */
2509         if (zone->uz_init != NULL) {
2510                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2511                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI,
2512                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2513                         return (NULL);
2514                 }
2515         }
2516         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2517                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2518                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR,
2519                             ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
2520                         return (NULL);
2521                 }
2522         }
2523         if (flags & M_ZERO)
2524                 bzero(item, zone->uz_size);
2525
2526         return (item);
2527 }
2528
2529 /* See uma.h */
2530 void
2531 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2532 {
2533         uma_cache_t cache;
2534         uma_bucket_t bucket;
2535         int bflags;
2536         int cpu;
2537
2538 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2539         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2540 #endif
2541         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2542             zone->uz_name);
2543
2544         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2545         if (item == NULL)
2546                 return;
2547
2548         if (zone->uz_dtor)
2549                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2550
2551 #ifdef INVARIANTS
2552         ZONE_LOCK(zone);
2553         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2554                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2555         else
2556                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2557         ZONE_UNLOCK(zone);
2558 #endif
2559         /*
2560          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2561          * a little longer for the limits to be reset.
2562          */
2563         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2564                 goto zfree_internal;
2565
2566         /*
2567          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2568          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2569          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2570          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2571          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2572          * preemption and migration.  We release the critical section in
2573          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2574          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2575          * detect and handle migration if it has occurred.
2576          */
2577 zfree_restart:
2578         critical_enter();
2579         cpu = curcpu;
2580         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2581
2582 zfree_start:
2583         bucket = cache->uc_freebucket;
2584
2585         if (bucket) {
2586                 /*
2587                  * Do we have room in our bucket? It is OK for this uz count
2588                  * check to be slightly out of sync.
2589                  */
2590
2591                 if (bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2592                         KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2593                             ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2594                         bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2595                         bucket->ub_cnt++;
2596                         cache->uc_frees++;
2597                         critical_exit();
2598                         return;
2599                 } else if (cache->uc_allocbucket) {
2600 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2601                         printf("uma_zfree: Swapping buckets.\n");
2602 #endif
2603                         /*
2604                          * We have run out of space in our freebucket.
2605                          * See if we can switch with our alloc bucket.
2606                          */
2607                         if (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2608                             cache->uc_freebucket->ub_cnt) {
2609                                 bucket = cache->uc_freebucket;
2610                                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2611                                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2612                                 goto zfree_start;
2613                         }
2614                 }
2615         }
2616         /*
2617          * We can get here for two reasons:
2618          *
2619          * 1) The buckets are NULL
2620          * 2) The alloc and free buckets are both somewhat full.
2621          *
2622          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2623          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2624          * section.  Since the critical section is released, we may be
2625          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2626          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2627          * the critical section.
2628          */
2629         critical_exit();
2630         ZONE_LOCK(zone);
2631         critical_enter();
2632         cpu = curcpu;
2633         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2634         if (cache->uc_freebucket != NULL) {
2635                 if (cache->uc_freebucket->ub_cnt <
2636                     cache->uc_freebucket->ub_entries) {
2637                         ZONE_UNLOCK(zone);
2638                         goto zfree_start;
2639                 }
2640                 if (cache->uc_allocbucket != NULL &&
2641                     (cache->uc_allocbucket->ub_cnt <
2642                     cache->uc_freebucket->ub_cnt)) {
2643                         ZONE_UNLOCK(zone);
2644                         goto zfree_start;
2645                 }
2646         }
2647
2648         /* Since we have locked the zone we may as well send back our stats */
2649         zone->uz_allocs += cache->uc_allocs;
2650         cache->uc_allocs = 0;
2651         zone->uz_frees += cache->uc_frees;
2652         cache->uc_frees = 0;
2653
2654         bucket = cache->uc_freebucket;
2655         cache->uc_freebucket = NULL;
2656
2657         /* Can we throw this on the zone full list? */
2658         if (bucket != NULL) {
2659 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2660                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2661 #endif
2662                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2663                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2664                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2665                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_full_bucket,
2666                     bucket, ub_link);
2667         }
2668         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_free_bucket)) != NULL) {
2669                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2670                 ZONE_UNLOCK(zone);
2671                 cache->uc_freebucket = bucket;
2672                 goto zfree_start;
2673         }
2674         /* We are no longer associated with this CPU. */
2675         critical_exit();
2676
2677         /* And the zone.. */
2678         ZONE_UNLOCK(zone);
2679
2680 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2681         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2682 #endif
2683         bflags = M_NOWAIT;
2684
2685         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
2686                 bflags |= M_NOVM;
2687         bucket = bucket_alloc(zone->uz_count, bflags);
2688         if (bucket) {
2689                 ZONE_LOCK(zone);
2690                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_free_bucket,
2691                     bucket, ub_link);
2692                 ZONE_UNLOCK(zone);
2693                 goto zfree_restart;
2694         }
2695
2696         /*
2697          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2698          */
2699 zfree_internal:
2700         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR, ZFREE_STATFREE);
2701
2702         return;
2703 }
2704
2705 /*
2706  * Frees an item to an INTERNAL zone or allocates a free bucket
2707  *
2708  * Arguments:
2709  *      zone   The zone to free to
2710  *      item   The item we're freeing
2711  *      udata  User supplied data for the dtor
2712  *      skip   Skip dtors and finis
2713  */
2714 static void
2715 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata,
2716     enum zfreeskip skip, int flags)
2717 {
2718         uma_slab_t slab;
2719         uma_slabrefcnt_t slabref;
2720         uma_keg_t keg;
2721         u_int8_t *mem;
2722         u_int8_t freei;
2723         int clearfull;
2724
2725         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2726                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2727
2728         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2729                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2730
2731         ZONE_LOCK(zone);
2732
2733         if (flags & ZFREE_STATFAIL)
2734                 zone->uz_fails++;
2735         if (flags & ZFREE_STATFREE)
2736                 zone->uz_frees++;
2737
2738         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2739                 mem = (u_int8_t *)((unsigned long)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2740                 keg = zone_first_keg(zone); /* Must only be one. */
2741                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2742                         slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2743                 } else {
2744                         mem += keg->uk_pgoff;
2745                         slab = (uma_slab_t)mem;
2746                 }
2747         } else {
2748                 /* This prevents redundant lookups via free(). */
2749                 if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC) && udata != NULL)
2750                         slab = (uma_slab_t)udata;
2751                 else
2752                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2753                 keg = slab->us_keg;
2754                 keg_relock(keg, zone);
2755         }
2756         MPASS(keg == slab->us_keg);
2757
2758         /* Do we need to remove from any lists? */
2759         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2760                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2761                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2762         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2763                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2764                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2765         }
2766
2767         /* Slab management stuff */
2768         freei = ((unsigned long)item - (unsigned long)slab->us_data)
2769                 / keg->uk_rsize;
2770
2771 #ifdef INVARIANTS
2772         if (!skip)
2773                 uma_dbg_free(zone, slab, item);
2774 #endif
2775
2776         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
2777                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
2778                 slabref->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2779         } else {
2780                 slab->us_freelist[freei].us_item = slab->us_firstfree;
2781         }
2782         slab->us_firstfree = freei;
2783         slab->us_freecount++;
2784
2785         /* Zone statistics */
2786         keg->uk_free++;
2787
2788         clearfull = 0;
2789         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2790                 if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2791                         keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2792                         clearfull = 1;
2793                 }
2794
2795                 /* 
2796                  * We can handle one more allocation. Since we're clearing ZFLAG_FULL,
2797                  * wake up all procs blocked on pages. This should be uncommon, so 
2798                  * keeping this simple for now (rather than adding count of blocked 
2799                  * threads etc).
2800                  */
2801                 wakeup(keg);
2802         }
2803         if (clearfull) {
2804                 zone_relock(zone, keg);
2805                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2806                 wakeup(zone);
2807                 ZONE_UNLOCK(zone);
2808         } else
2809                 KEG_UNLOCK(keg);
2810 }
2811
2812 /* See uma.h */
2813 int
2814 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2815 {
2816         uma_keg_t keg;
2817
2818         ZONE_LOCK(zone);
2819         keg = zone_first_keg(zone);
2820         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2821         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2822                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2823         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2824         ZONE_UNLOCK(zone);
2825
2826         return (nitems);
2827 }
2828
2829 /* See uma.h */
2830 int
2831 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2832 {
2833         int nitems;
2834         uma_keg_t keg;
2835
2836         ZONE_LOCK(zone);
2837         keg = zone_first_keg(zone);
2838         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2839         ZONE_UNLOCK(zone);
2840
2841         return (nitems);
2842 }
2843
2844 /* See uma.h */
2845 int
2846 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2847 {
2848         int64_t nitems;
2849         u_int i;
2850
2851         ZONE_LOCK(zone);
2852         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2853         CPU_FOREACH(i) {
2854                 /*
2855                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2856                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2857                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2858                  */
2859                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2860                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2861         }
2862         ZONE_UNLOCK(zone);
2863
2864         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2865 }
2866
2867 /* See uma.h */
2868 void
2869 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2870 {
2871         uma_keg_t keg;
2872
2873         ZONE_LOCK(zone);
2874         keg = zone_first_keg(zone);
2875         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2876             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2877         keg->uk_init = uminit;
2878         ZONE_UNLOCK(zone);
2879 }
2880
2881 /* See uma.h */
2882 void
2883 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2884 {
2885         uma_keg_t keg;
2886
2887         ZONE_LOCK(zone);
2888         keg = zone_first_keg(zone);
2889         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2890             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2891         keg->uk_fini = fini;
2892         ZONE_UNLOCK(zone);
2893 }
2894
2895 /* See uma.h */
2896 void
2897 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2898 {
2899         ZONE_LOCK(zone);
2900         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2901             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2902         zone->uz_init = zinit;
2903         ZONE_UNLOCK(zone);
2904 }
2905
2906 /* See uma.h */
2907 void
2908 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2909 {
2910         ZONE_LOCK(zone);
2911         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2912             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2913         zone->uz_fini = zfini;
2914         ZONE_UNLOCK(zone);
2915 }
2916
2917 /* See uma.h */
2918 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2919 void
2920 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2921 {
2922
2923         ZONE_LOCK(zone);
2924         zone_first_keg(zone)->uk_freef = freef;
2925         ZONE_UNLOCK(zone);
2926 }
2927
2928 /* See uma.h */
2929 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2930 void
2931 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2932 {
2933         uma_keg_t keg;
2934
2935         ZONE_LOCK(zone);
2936         keg = zone_first_keg(zone);
2937         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2938         keg->uk_allocf = allocf;
2939         ZONE_UNLOCK(zone);
2940 }
2941
2942 /* See uma.h */
2943 int
2944 uma_zone_set_obj(uma_zone_t zone, struct vm_object *obj, int count)
2945 {
2946         uma_keg_t keg;
2947         vm_offset_t kva;
2948         int pages;
2949
2950         keg = zone_first_keg(zone);
2951         pages = count / keg->uk_ipers;
2952
2953         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2954                 pages++;
2955
2956         kva = kmem_alloc_nofault(kernel_map, pages * UMA_SLAB_SIZE);
2957
2958         if (kva == 0)
2959                 return (0);
2960         if (obj == NULL)
2961                 obj = vm_object_allocate(OBJT_PHYS, pages);
2962         else {
2963                 VM_OBJECT_LOCK_INIT(obj, "uma object");
2964                 _vm_object_allocate(OBJT_PHYS, pages, obj);
2965         }
2966         ZONE_LOCK(zone);
2967         keg->uk_kva = kva;
2968         keg->uk_obj = obj;
2969         keg->uk_maxpages = pages;
2970         keg->uk_allocf = obj_alloc;
2971         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZFLAG_PRIVALLOC;
2972         ZONE_UNLOCK(zone);
2973         return (1);
2974 }
2975
2976 /* See uma.h */
2977 void
2978 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2979 {
2980         int slabs;
2981         uma_slab_t slab;
2982         uma_keg_t keg;
2983
2984         keg = zone_first_keg(zone);
2985         ZONE_LOCK(zone);
2986         slabs = items / keg->uk_ipers;
2987         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
2988                 slabs++;
2989         while (slabs > 0) {
2990                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
2991                 if (slab == NULL)
2992                         break;
2993                 MPASS(slab->us_keg == keg);
2994                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2995                 slabs--;
2996         }
2997         ZONE_UNLOCK(zone);
2998 }
2999
3000 /* See uma.h */
3001 u_int32_t *
3002 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3003 {
3004         uma_slabrefcnt_t slabref;
3005         uma_keg_t keg;
3006         u_int32_t *refcnt;
3007         int idx;
3008
3009         slabref = (uma_slabrefcnt_t)vtoslab((vm_offset_t)item &
3010             (~UMA_SLAB_MASK));
3011         keg = slabref->us_keg;
3012         KASSERT(slabref != NULL && slabref->us_keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3013             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3014         idx = ((unsigned long)item - (unsigned long)slabref->us_data)
3015             / keg->uk_rsize;
3016         refcnt = &slabref->us_freelist[idx].us_refcnt;
3017         return refcnt;
3018 }
3019
3020 /* See uma.h */
3021 void
3022 uma_reclaim(void)
3023 {
3024 #ifdef UMA_DEBUG
3025         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3026 #endif
3027         bucket_enable();
3028         zone_foreach(zone_drain);
3029         /*
3030          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3031          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3032          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3033          */
3034         zone_drain(slabzone);
3035         zone_drain(slabrefzone);
3036         bucket_zone_drain();
3037 }
3038
3039 /* See uma.h */
3040 int
3041 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3042 {
3043         int full;
3044
3045         ZONE_LOCK(zone);
3046         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3047         ZONE_UNLOCK(zone);
3048         return (full);  
3049 }
3050
3051 int
3052 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3053 {
3054         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3055 }
3056
3057 void *
3058 uma_large_malloc(int size, int wait)
3059 {
3060         void *mem;
3061         uma_slab_t slab;
3062         u_int8_t flags;
3063
3064         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3065         if (slab == NULL)
3066                 return (NULL);
3067         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3068         if (mem) {
3069                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3070                 slab->us_data = mem;
3071                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3072                 slab->us_size = size;
3073         } else {
3074                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE,
3075                     ZFREE_STATFAIL | ZFREE_STATFREE);
3076         }
3077
3078         return (mem);
3079 }
3080
3081 void
3082 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3083 {
3084         vsetobj((vm_offset_t)slab->us_data, kmem_object);
3085         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3086         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE, ZFREE_STATFREE);
3087 }
3088
3089 void
3090 uma_print_stats(void)
3091 {
3092         zone_foreach(uma_print_zone);
3093 }
3094
3095 static void
3096 slab_print(uma_slab_t slab)
3097 {
3098         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d, firstfree %d\n",
3099                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount,
3100                 slab->us_firstfree);
3101 }
3102
3103 static void
3104 cache_print(uma_cache_t cache)
3105 {
3106         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3107                 cache->uc_allocbucket,
3108                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3109                 cache->uc_freebucket,
3110                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3111 }
3112
3113 static void
3114 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3115 {
3116         uma_slab_t slab;
3117
3118         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %d ipers %d ppera %d "
3119             "out %d free %d limit %d\n",
3120             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3121             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3122             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3123             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3124         printf("Part slabs:\n");
3125         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3126                 slab_print(slab);
3127         printf("Free slabs:\n");
3128         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3129                 slab_print(slab);
3130         printf("Full slabs:\n");
3131         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3132                 slab_print(slab);
3133 }
3134
3135 void
3136 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3137 {
3138         uma_cache_t cache;
3139         uma_klink_t kl;
3140         int i;
3141
3142         printf("zone: %s(%p) size %d flags %d\n",
3143             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3144         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3145                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3146         CPU_FOREACH(i) {
3147                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3148                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3149                 cache_print(cache);
3150         }
3151 }
3152
3153 #ifdef DDB
3154 /*
3155  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3156  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3157  *
3158  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3159  * per-CPU cache statistic.
3160  *
3161  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3162  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3163  * directly so that we don't have to.
3164  */
3165 static void
3166 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, u_int64_t *allocsp,
3167     u_int64_t *freesp, u_int64_t *sleepsp)
3168 {
3169         uma_cache_t cache;
3170         u_int64_t allocs, frees, sleeps;
3171         int cachefree, cpu;
3172
3173         allocs = frees = sleeps = 0;
3174         cachefree = 0;
3175         CPU_FOREACH(cpu) {
3176                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3177                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3178                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3179                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3180                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3181                 allocs += cache->uc_allocs;
3182                 frees += cache->uc_frees;
3183         }
3184         allocs += z->uz_allocs;
3185         frees += z->uz_frees;
3186         sleeps += z->uz_sleeps;
3187         if (cachefreep != NULL)
3188                 *cachefreep = cachefree;
3189         if (allocsp != NULL)
3190                 *allocsp = allocs;
3191         if (freesp != NULL)
3192                 *freesp = frees;
3193         if (sleepsp != NULL)
3194                 *sleepsp = sleeps;
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         int count, error, i;
3229
3230         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3231         if (error != 0)
3232                 return (error);
3233         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3234
3235         count = 0;
3236         mtx_lock(&uma_mtx);
3237         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3238                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3239                         count++;
3240         }
3241
3242         /*
3243          * Insert stream header.
3244          */
3245         bzero(&ush, sizeof(ush));
3246         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3247         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3248         ush.ush_count = count;
3249         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3250
3251         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3252                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3253                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3254                         ZONE_LOCK(z);
3255                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3256                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3257                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3258                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3259                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3260                                 k = kl->kl_keg;
3261                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3262                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3263                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3264                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3265                                     * k->uk_ipers;
3266                         }
3267
3268                         /*
3269                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3270                          * on the keg's zone list.
3271                          */
3272                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3273                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3274                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3275
3276                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3277                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3278                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3279                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3280                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3281                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3282                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3283                         /*
3284                          * While it is not normally safe to access the cache
3285                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3286                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3287                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3288                          * accept the possible race associated with bucket
3289                          * exchange during monitoring.
3290                          */
3291                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3292                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3293                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3294                                         goto skip;
3295                                 if (CPU_ABSENT(i))
3296                                         goto skip;
3297                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3298                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3299                                         ups.ups_cache_free +=
3300                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3301                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3302                                         ups.ups_cache_free +=
3303                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3304                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3305                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3306 skip:
3307                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3308                         }
3309                         ZONE_UNLOCK(z);
3310                 }
3311         }
3312         mtx_unlock(&uma_mtx);
3313         error = sbuf_finish(&sbuf);
3314         sbuf_delete(&sbuf);
3315         return (error);
3316 }
3317
3318 #ifdef DDB
3319 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3320 {
3321         u_int64_t allocs, frees, sleeps;
3322         uma_bucket_t bucket;
3323         uma_keg_t kz;
3324         uma_zone_t z;
3325         int cachefree;
3326
3327         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3328             "Requests", "Sleeps");
3329         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3330                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3331                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3332                                 allocs = z->uz_allocs;
3333                                 frees = z->uz_frees;
3334                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3335                                 cachefree = 0;
3336                         } else
3337                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3338                                     &frees, &sleeps);
3339                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3340                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3341                                 cachefree += kz->uk_free;
3342                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_full_bucket, ub_link)
3343                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3344                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju\n", z->uz_name,
3345                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3346                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3347                             (uintmax_t)allocs, sleeps);
3348                 }
3349         }
3350 }
3351 #endif