]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/vm/uma_core.c
Copy head (r256279) to stable/10 as part of the 10.0-RELEASE cycle.
[FreeBSD/stable/10.git] / sys / vm / uma_core.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002-2005, 2009, 2013 Jeffrey Roberson <jeff@FreeBSD.org>
3  * Copyright (c) 2004, 2005 Bosko Milekic <bmilekic@FreeBSD.org>
4  * Copyright (c) 2004-2006 Robert N. M. Watson
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
11  *    notice unmodified, this list of conditions, and the following
12  *    disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  *
17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
18  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
19  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
20  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
21  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
22  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
23  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
24  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
25  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
26  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
27  */
28
29 /*
30  * uma_core.c  Implementation of the Universal Memory allocator
31  *
32  * This allocator is intended to replace the multitude of similar object caches
33  * in the standard FreeBSD kernel.  The intent is to be flexible as well as
34  * effecient.  A primary design goal is to return unused memory to the rest of
35  * the system.  This will make the system as a whole more flexible due to the
36  * ability to move memory to subsystems which most need it instead of leaving
37  * pools of reserved memory unused.
38  *
39  * The basic ideas stem from similar slab/zone based allocators whose algorithms
40  * are well known.
41  *
42  */
43
44 /*
45  * TODO:
46  *      - Improve memory usage for large allocations
47  *      - Investigate cache size adjustments
48  */
49
50 #include <sys/cdefs.h>
51 __FBSDID("$FreeBSD$");
52
53 /* I should really use ktr.. */
54 /*
55 #define UMA_DEBUG 1
56 #define UMA_DEBUG_ALLOC 1
57 #define UMA_DEBUG_ALLOC_1 1
58 */
59
60 #include "opt_ddb.h"
61 #include "opt_param.h"
62 #include "opt_vm.h"
63
64 #include <sys/param.h>
65 #include <sys/systm.h>
66 #include <sys/bitset.h>
67 #include <sys/kernel.h>
68 #include <sys/types.h>
69 #include <sys/queue.h>
70 #include <sys/malloc.h>
71 #include <sys/ktr.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <sys/sysctl.h>
74 #include <sys/mutex.h>
75 #include <sys/proc.h>
76 #include <sys/rwlock.h>
77 #include <sys/sbuf.h>
78 #include <sys/smp.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_object.h>
83 #include <vm/vm_page.h>
84 #include <vm/vm_pageout.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <vm/vm_map.h>
87 #include <vm/vm_kern.h>
88 #include <vm/vm_extern.h>
89 #include <vm/uma.h>
90 #include <vm/uma_int.h>
91 #include <vm/uma_dbg.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
96 #include <vm/memguard.h>
97 #endif
98
99 /*
100  * This is the zone and keg from which all zones are spawned.  The idea is that
101  * even the zone & keg heads are allocated from the allocator, so we use the
102  * bss section to bootstrap us.
103  */
104 static struct uma_keg masterkeg;
105 static struct uma_zone masterzone_k;
106 static struct uma_zone masterzone_z;
107 static uma_zone_t kegs = &masterzone_k;
108 static uma_zone_t zones = &masterzone_z;
109
110 /* This is the zone from which all of uma_slab_t's are allocated. */
111 static uma_zone_t slabzone;
112 static uma_zone_t slabrefzone;  /* With refcounters (for UMA_ZONE_REFCNT) */
113
114 /*
115  * The initial hash tables come out of this zone so they can be allocated
116  * prior to malloc coming up.
117  */
118 static uma_zone_t hashzone;
119
120 /* The boot-time adjusted value for cache line alignment. */
121 int uma_align_cache = 64 - 1;
122
123 static MALLOC_DEFINE(M_UMAHASH, "UMAHash", "UMA Hash Buckets");
124
125 /*
126  * Are we allowed to allocate buckets?
127  */
128 static int bucketdisable = 1;
129
130 /* Linked list of all kegs in the system */
131 static LIST_HEAD(,uma_keg) uma_kegs = LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_kegs);
132
133 /* This mutex protects the keg list */
134 static struct mtx_padalign uma_mtx;
135
136 /* Linked list of boot time pages */
137 static LIST_HEAD(,uma_slab) uma_boot_pages =
138     LIST_HEAD_INITIALIZER(uma_boot_pages);
139
140 /* This mutex protects the boot time pages list */
141 static struct mtx_padalign uma_boot_pages_mtx;
142
143 /* Is the VM done starting up? */
144 static int booted = 0;
145 #define UMA_STARTUP     1
146 #define UMA_STARTUP2    2
147
148 /* Maximum number of allowed items-per-slab if the slab header is OFFPAGE */
149 static const u_int uma_max_ipers = SLAB_SETSIZE;
150
151 /*
152  * Only mbuf clusters use ref zones.  Just provide enough references
153  * to support the one user.  New code should not use the ref facility.
154  */
155 static const u_int uma_max_ipers_ref = PAGE_SIZE / MCLBYTES;
156
157 /*
158  * This is the handle used to schedule events that need to happen
159  * outside of the allocation fast path.
160  */
161 static struct callout uma_callout;
162 #define UMA_TIMEOUT     20              /* Seconds for callout interval. */
163
164 /*
165  * This structure is passed as the zone ctor arg so that I don't have to create
166  * a special allocation function just for zones.
167  */
168 struct uma_zctor_args {
169         const char *name;
170         size_t size;
171         uma_ctor ctor;
172         uma_dtor dtor;
173         uma_init uminit;
174         uma_fini fini;
175         uma_import import;
176         uma_release release;
177         void *arg;
178         uma_keg_t keg;
179         int align;
180         uint32_t flags;
181 };
182
183 struct uma_kctor_args {
184         uma_zone_t zone;
185         size_t size;
186         uma_init uminit;
187         uma_fini fini;
188         int align;
189         uint32_t flags;
190 };
191
192 struct uma_bucket_zone {
193         uma_zone_t      ubz_zone;
194         char            *ubz_name;
195         int             ubz_entries;    /* Number of items it can hold. */
196         int             ubz_maxsize;    /* Maximum allocation size per-item. */
197 };
198
199 /*
200  * Compute the actual number of bucket entries to pack them in power
201  * of two sizes for more efficient space utilization.
202  */
203 #define BUCKET_SIZE(n)                                          \
204     (((sizeof(void *) * (n)) - sizeof(struct uma_bucket)) / sizeof(void *))
205
206 #define BUCKET_MAX      BUCKET_SIZE(128)
207
208 struct uma_bucket_zone bucket_zones[] = {
209         { NULL, "4 Bucket", BUCKET_SIZE(4), 4096 },
210         { NULL, "8 Bucket", BUCKET_SIZE(8), 2048 },
211         { NULL, "16 Bucket", BUCKET_SIZE(16), 1024 },
212         { NULL, "32 Bucket", BUCKET_SIZE(32), 512 },
213         { NULL, "64 Bucket", BUCKET_SIZE(64), 256 },
214         { NULL, "128 Bucket", BUCKET_SIZE(128), 128 },
215         { NULL, NULL, 0}
216 };
217
218 /*
219  * Flags and enumerations to be passed to internal functions.
220  */
221 enum zfreeskip { SKIP_NONE = 0, SKIP_DTOR, SKIP_FINI };
222
223 /* Prototypes.. */
224
225 static void *noobj_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
226 static void *page_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
227 static void *startup_alloc(uma_zone_t, int, uint8_t *, int);
228 static void page_free(void *, int, uint8_t);
229 static uma_slab_t keg_alloc_slab(uma_keg_t, uma_zone_t, int);
230 static void cache_drain(uma_zone_t);
231 static void bucket_drain(uma_zone_t, uma_bucket_t);
232 static void bucket_cache_drain(uma_zone_t zone);
233 static int keg_ctor(void *, int, void *, int);
234 static void keg_dtor(void *, int, void *);
235 static int zone_ctor(void *, int, void *, int);
236 static void zone_dtor(void *, int, void *);
237 static int zero_init(void *, int, int);
238 static void keg_small_init(uma_keg_t keg);
239 static void keg_large_init(uma_keg_t keg);
240 static void zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t));
241 static void zone_timeout(uma_zone_t zone);
242 static int hash_alloc(struct uma_hash *);
243 static int hash_expand(struct uma_hash *, struct uma_hash *);
244 static void hash_free(struct uma_hash *hash);
245 static void uma_timeout(void *);
246 static void uma_startup3(void);
247 static void *zone_alloc_item(uma_zone_t, void *, int);
248 static void zone_free_item(uma_zone_t, void *, void *, enum zfreeskip);
249 static void bucket_enable(void);
250 static void bucket_init(void);
251 static uma_bucket_t bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *, int);
252 static void bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t, void *);
253 static void bucket_zone_drain(void);
254 static uma_bucket_t zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *, int flags);
255 static uma_slab_t zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
256 static uma_slab_t zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int flags);
257 static void *slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab);
258 static void slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item);
259 static uma_keg_t uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit,
260     uma_fini fini, int align, uint32_t flags);
261 static int zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags);
262 static void zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt);
263
264 void uma_print_zone(uma_zone_t);
265 void uma_print_stats(void);
266 static int sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
267 static int sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
268
269 SYSINIT(uma_startup3, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_SECOND, uma_startup3, NULL);
270
271 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_count, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT,
272     0, 0, sysctl_vm_zone_count, "I", "Number of UMA zones");
273
274 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, zone_stats, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_STRUCT,
275     0, 0, sysctl_vm_zone_stats, "s,struct uma_type_header", "Zone Stats");
276
277 static int zone_warnings = 1;
278 TUNABLE_INT("vm.zone_warnings", &zone_warnings);
279 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, zone_warnings, CTLFLAG_RW, &zone_warnings, 0,
280     "Warn when UMA zones becomes full");
281
282 /*
283  * This routine checks to see whether or not it's safe to enable buckets.
284  */
285 static void
286 bucket_enable(void)
287 {
288         bucketdisable = vm_page_count_min();
289 }
290
291 /*
292  * Initialize bucket_zones, the array of zones of buckets of various sizes.
293  *
294  * For each zone, calculate the memory required for each bucket, consisting
295  * of the header and an array of pointers.
296  */
297 static void
298 bucket_init(void)
299 {
300         struct uma_bucket_zone *ubz;
301         int size;
302         int i;
303
304         for (i = 0, ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++) {
305                 size = roundup(sizeof(struct uma_bucket), sizeof(void *));
306                 size += sizeof(void *) * ubz->ubz_entries;
307                 ubz->ubz_zone = uma_zcreate(ubz->ubz_name, size,
308                     NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR,
309                     UMA_ZONE_MTXCLASS | UMA_ZFLAG_BUCKET);
310         }
311 }
312
313 /*
314  * Given a desired number of entries for a bucket, return the zone from which
315  * to allocate the bucket.
316  */
317 static struct uma_bucket_zone *
318 bucket_zone_lookup(int entries)
319 {
320         struct uma_bucket_zone *ubz;
321
322         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
323                 if (ubz->ubz_entries >= entries)
324                         return (ubz);
325         ubz--;
326         return (ubz);
327 }
328
329 static int
330 bucket_select(int size)
331 {
332         struct uma_bucket_zone *ubz;
333
334         ubz = &bucket_zones[0];
335         if (size > ubz->ubz_maxsize)
336                 return MAX((ubz->ubz_maxsize * ubz->ubz_entries) / size, 1);
337
338         for (; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
339                 if (ubz->ubz_maxsize < size)
340                         break;
341         ubz--;
342         return (ubz->ubz_entries);
343 }
344
345 static uma_bucket_t
346 bucket_alloc(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
347 {
348         struct uma_bucket_zone *ubz;
349         uma_bucket_t bucket;
350
351         /*
352          * This is to stop us from allocating per cpu buckets while we're
353          * running out of vm.boot_pages.  Otherwise, we would exhaust the
354          * boot pages.  This also prevents us from allocating buckets in
355          * low memory situations.
356          */
357         if (bucketdisable)
358                 return (NULL);
359         /*
360          * To limit bucket recursion we store the original zone flags
361          * in a cookie passed via zalloc_arg/zfree_arg.  This allows the
362          * NOVM flag to persist even through deep recursions.  We also
363          * store ZFLAG_BUCKET once we have recursed attempting to allocate
364          * a bucket for a bucket zone so we do not allow infinite bucket
365          * recursion.  This cookie will even persist to frees of unused
366          * buckets via the allocation path or bucket allocations in the
367          * free path.
368          */
369         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_BUCKET)
370                 return (NULL);
371         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
372                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
373         else
374                 udata = (void *)((uintptr_t)udata | UMA_ZFLAG_BUCKET);
375         if ((uintptr_t)udata & UMA_ZFLAG_CACHEONLY)
376                 flags |= M_NOVM;
377         ubz = bucket_zone_lookup(zone->uz_count);
378         bucket = uma_zalloc_arg(ubz->ubz_zone, udata, flags);
379         if (bucket) {
380 #ifdef INVARIANTS
381                 bzero(bucket->ub_bucket, sizeof(void *) * ubz->ubz_entries);
382 #endif
383                 bucket->ub_cnt = 0;
384                 bucket->ub_entries = ubz->ubz_entries;
385         }
386
387         return (bucket);
388 }
389
390 static void
391 bucket_free(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket, void *udata)
392 {
393         struct uma_bucket_zone *ubz;
394
395         KASSERT(bucket->ub_cnt == 0,
396             ("bucket_free: Freeing a non free bucket."));
397         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_BUCKET) == 0)
398                 udata = (void *)(uintptr_t)zone->uz_flags;
399         ubz = bucket_zone_lookup(bucket->ub_entries);
400         uma_zfree_arg(ubz->ubz_zone, bucket, udata);
401 }
402
403 static void
404 bucket_zone_drain(void)
405 {
406         struct uma_bucket_zone *ubz;
407
408         for (ubz = &bucket_zones[0]; ubz->ubz_entries != 0; ubz++)
409                 zone_drain(ubz->ubz_zone);
410 }
411
412 static void
413 zone_log_warning(uma_zone_t zone)
414 {
415         static const struct timeval warninterval = { 300, 0 };
416
417         if (!zone_warnings || zone->uz_warning == NULL)
418                 return;
419
420         if (ratecheck(&zone->uz_ratecheck, &warninterval))
421                 printf("[zone: %s] %s\n", zone->uz_name, zone->uz_warning);
422 }
423
424 static void
425 zone_foreach_keg(uma_zone_t zone, void (*kegfn)(uma_keg_t))
426 {
427         uma_klink_t klink;
428
429         LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link)
430                 kegfn(klink->kl_keg);
431 }
432
433 /*
434  * Routine called by timeout which is used to fire off some time interval
435  * based calculations.  (stats, hash size, etc.)
436  *
437  * Arguments:
438  *      arg   Unused
439  *
440  * Returns:
441  *      Nothing
442  */
443 static void
444 uma_timeout(void *unused)
445 {
446         bucket_enable();
447         zone_foreach(zone_timeout);
448
449         /* Reschedule this event */
450         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
451 }
452
453 /*
454  * Routine to perform timeout driven calculations.  This expands the
455  * hashes and does per cpu statistics aggregation.
456  *
457  *  Returns nothing.
458  */
459 static void
460 keg_timeout(uma_keg_t keg)
461 {
462
463         KEG_LOCK(keg);
464         /*
465          * Expand the keg hash table.
466          *
467          * This is done if the number of slabs is larger than the hash size.
468          * What I'm trying to do here is completely reduce collisions.  This
469          * may be a little aggressive.  Should I allow for two collisions max?
470          */
471         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH &&
472             keg->uk_pages / keg->uk_ppera >= keg->uk_hash.uh_hashsize) {
473                 struct uma_hash newhash;
474                 struct uma_hash oldhash;
475                 int ret;
476
477                 /*
478                  * This is so involved because allocating and freeing
479                  * while the keg lock is held will lead to deadlock.
480                  * I have to do everything in stages and check for
481                  * races.
482                  */
483                 newhash = keg->uk_hash;
484                 KEG_UNLOCK(keg);
485                 ret = hash_alloc(&newhash);
486                 KEG_LOCK(keg);
487                 if (ret) {
488                         if (hash_expand(&keg->uk_hash, &newhash)) {
489                                 oldhash = keg->uk_hash;
490                                 keg->uk_hash = newhash;
491                         } else
492                                 oldhash = newhash;
493
494                         KEG_UNLOCK(keg);
495                         hash_free(&oldhash);
496                         return;
497                 }
498         }
499         KEG_UNLOCK(keg);
500 }
501
502 static void
503 zone_timeout(uma_zone_t zone)
504 {
505
506         zone_foreach_keg(zone, &keg_timeout);
507 }
508
509 /*
510  * Allocate and zero fill the next sized hash table from the appropriate
511  * backing store.
512  *
513  * Arguments:
514  *      hash  A new hash structure with the old hash size in uh_hashsize
515  *
516  * Returns:
517  *      1 on sucess and 0 on failure.
518  */
519 static int
520 hash_alloc(struct uma_hash *hash)
521 {
522         int oldsize;
523         int alloc;
524
525         oldsize = hash->uh_hashsize;
526
527         /* We're just going to go to a power of two greater */
528         if (oldsize)  {
529                 hash->uh_hashsize = oldsize * 2;
530                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * hash->uh_hashsize;
531                 hash->uh_slab_hash = (struct slabhead *)malloc(alloc,
532                     M_UMAHASH, M_NOWAIT);
533         } else {
534                 alloc = sizeof(hash->uh_slab_hash[0]) * UMA_HASH_SIZE_INIT;
535                 hash->uh_slab_hash = zone_alloc_item(hashzone, NULL,
536                     M_WAITOK);
537                 hash->uh_hashsize = UMA_HASH_SIZE_INIT;
538         }
539         if (hash->uh_slab_hash) {
540                 bzero(hash->uh_slab_hash, alloc);
541                 hash->uh_hashmask = hash->uh_hashsize - 1;
542                 return (1);
543         }
544
545         return (0);
546 }
547
548 /*
549  * Expands the hash table for HASH zones.  This is done from zone_timeout
550  * to reduce collisions.  This must not be done in the regular allocation
551  * path, otherwise, we can recurse on the vm while allocating pages.
552  *
553  * Arguments:
554  *      oldhash  The hash you want to expand
555  *      newhash  The hash structure for the new table
556  *
557  * Returns:
558  *      Nothing
559  *
560  * Discussion:
561  */
562 static int
563 hash_expand(struct uma_hash *oldhash, struct uma_hash *newhash)
564 {
565         uma_slab_t slab;
566         int hval;
567         int i;
568
569         if (!newhash->uh_slab_hash)
570                 return (0);
571
572         if (oldhash->uh_hashsize >= newhash->uh_hashsize)
573                 return (0);
574
575         /*
576          * I need to investigate hash algorithms for resizing without a
577          * full rehash.
578          */
579
580         for (i = 0; i < oldhash->uh_hashsize; i++)
581                 while (!SLIST_EMPTY(&oldhash->uh_slab_hash[i])) {
582                         slab = SLIST_FIRST(&oldhash->uh_slab_hash[i]);
583                         SLIST_REMOVE_HEAD(&oldhash->uh_slab_hash[i], us_hlink);
584                         hval = UMA_HASH(newhash, slab->us_data);
585                         SLIST_INSERT_HEAD(&newhash->uh_slab_hash[hval],
586                             slab, us_hlink);
587                 }
588
589         return (1);
590 }
591
592 /*
593  * Free the hash bucket to the appropriate backing store.
594  *
595  * Arguments:
596  *      slab_hash  The hash bucket we're freeing
597  *      hashsize   The number of entries in that hash bucket
598  *
599  * Returns:
600  *      Nothing
601  */
602 static void
603 hash_free(struct uma_hash *hash)
604 {
605         if (hash->uh_slab_hash == NULL)
606                 return;
607         if (hash->uh_hashsize == UMA_HASH_SIZE_INIT)
608                 zone_free_item(hashzone, hash->uh_slab_hash, NULL, SKIP_NONE);
609         else
610                 free(hash->uh_slab_hash, M_UMAHASH);
611 }
612
613 /*
614  * Frees all outstanding items in a bucket
615  *
616  * Arguments:
617  *      zone   The zone to free to, must be unlocked.
618  *      bucket The free/alloc bucket with items, cpu queue must be locked.
619  *
620  * Returns:
621  *      Nothing
622  */
623
624 static void
625 bucket_drain(uma_zone_t zone, uma_bucket_t bucket)
626 {
627         int i;
628
629         if (bucket == NULL)
630                 return;
631
632         if (zone->uz_fini)
633                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++) 
634                         zone->uz_fini(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size);
635         zone->uz_release(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket, bucket->ub_cnt);
636         bucket->ub_cnt = 0;
637 }
638
639 /*
640  * Drains the per cpu caches for a zone.
641  *
642  * NOTE: This may only be called while the zone is being turn down, and not
643  * during normal operation.  This is necessary in order that we do not have
644  * to migrate CPUs to drain the per-CPU caches.
645  *
646  * Arguments:
647  *      zone     The zone to drain, must be unlocked.
648  *
649  * Returns:
650  *      Nothing
651  */
652 static void
653 cache_drain(uma_zone_t zone)
654 {
655         uma_cache_t cache;
656         int cpu;
657
658         /*
659          * XXX: It is safe to not lock the per-CPU caches, because we're
660          * tearing down the zone anyway.  I.e., there will be no further use
661          * of the caches at this point.
662          *
663          * XXX: It would good to be able to assert that the zone is being
664          * torn down to prevent improper use of cache_drain().
665          *
666          * XXX: We lock the zone before passing into bucket_cache_drain() as
667          * it is used elsewhere.  Should the tear-down path be made special
668          * there in some form?
669          */
670         CPU_FOREACH(cpu) {
671                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
672                 bucket_drain(zone, cache->uc_allocbucket);
673                 bucket_drain(zone, cache->uc_freebucket);
674                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
675                         bucket_free(zone, cache->uc_allocbucket, NULL);
676                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
677                         bucket_free(zone, cache->uc_freebucket, NULL);
678                 cache->uc_allocbucket = cache->uc_freebucket = NULL;
679         }
680         ZONE_LOCK(zone);
681         bucket_cache_drain(zone);
682         ZONE_UNLOCK(zone);
683 }
684
685 /*
686  * Drain the cached buckets from a zone.  Expects a locked zone on entry.
687  */
688 static void
689 bucket_cache_drain(uma_zone_t zone)
690 {
691         uma_bucket_t bucket;
692
693         /*
694          * Drain the bucket queues and free the buckets, we just keep two per
695          * cpu (alloc/free).
696          */
697         while ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
698                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
699                 ZONE_UNLOCK(zone);
700                 bucket_drain(zone, bucket);
701                 bucket_free(zone, bucket, NULL);
702                 ZONE_LOCK(zone);
703         }
704 }
705
706 static void
707 keg_free_slab(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, int start)
708 {
709         uint8_t *mem;
710         int i;
711         uint8_t flags;
712
713         mem = slab->us_data;
714         flags = slab->us_flags;
715         i = start;
716         if (keg->uk_fini != NULL) {
717                 for (i--; i > -1; i--)
718                         keg->uk_fini(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
719                             keg->uk_size);
720         }
721         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
722                 zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
723 #ifdef UMA_DEBUG
724         printf("%s: Returning %d bytes.\n", keg->uk_name,
725             PAGE_SIZE * keg->uk_ppera);
726 #endif
727         keg->uk_freef(mem, PAGE_SIZE * keg->uk_ppera, flags);
728 }
729
730 /*
731  * Frees pages from a keg back to the system.  This is done on demand from
732  * the pageout daemon.
733  *
734  * Returns nothing.
735  */
736 static void
737 keg_drain(uma_keg_t keg)
738 {
739         struct slabhead freeslabs = { 0 };
740         uma_slab_t slab;
741         uma_slab_t n;
742
743         /*
744          * We don't want to take pages from statically allocated kegs at this
745          * time
746          */
747         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NOFREE || keg->uk_freef == NULL)
748                 return;
749
750 #ifdef UMA_DEBUG
751         printf("%s free items: %u\n", keg->uk_name, keg->uk_free);
752 #endif
753         KEG_LOCK(keg);
754         if (keg->uk_free == 0)
755                 goto finished;
756
757         slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
758         while (slab) {
759                 n = LIST_NEXT(slab, us_link);
760
761                 /* We have no where to free these to */
762                 if (slab->us_flags & UMA_SLAB_BOOT) {
763                         slab = n;
764                         continue;
765                 }
766
767                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
768                 keg->uk_pages -= keg->uk_ppera;
769                 keg->uk_free -= keg->uk_ipers;
770
771                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
772                         UMA_HASH_REMOVE(&keg->uk_hash, slab, slab->us_data);
773
774                 SLIST_INSERT_HEAD(&freeslabs, slab, us_hlink);
775
776                 slab = n;
777         }
778 finished:
779         KEG_UNLOCK(keg);
780
781         while ((slab = SLIST_FIRST(&freeslabs)) != NULL) {
782                 SLIST_REMOVE(&freeslabs, slab, uma_slab, us_hlink);
783                 keg_free_slab(keg, slab, keg->uk_ipers);
784         }
785 }
786
787 static void
788 zone_drain_wait(uma_zone_t zone, int waitok)
789 {
790
791         /*
792          * Set draining to interlock with zone_dtor() so we can release our
793          * locks as we go.  Only dtor() should do a WAITOK call since it
794          * is the only call that knows the structure will still be available
795          * when it wakes up.
796          */
797         ZONE_LOCK(zone);
798         while (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_DRAINING) {
799                 if (waitok == M_NOWAIT)
800                         goto out;
801                 mtx_unlock(&uma_mtx);
802                 msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM, "zonedrain", 1);
803                 mtx_lock(&uma_mtx);
804         }
805         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_DRAINING;
806         bucket_cache_drain(zone);
807         ZONE_UNLOCK(zone);
808         /*
809          * The DRAINING flag protects us from being freed while
810          * we're running.  Normally the uma_mtx would protect us but we
811          * must be able to release and acquire the right lock for each keg.
812          */
813         zone_foreach_keg(zone, &keg_drain);
814         ZONE_LOCK(zone);
815         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_DRAINING;
816         wakeup(zone);
817 out:
818         ZONE_UNLOCK(zone);
819 }
820
821 void
822 zone_drain(uma_zone_t zone)
823 {
824
825         zone_drain_wait(zone, M_NOWAIT);
826 }
827
828 /*
829  * Allocate a new slab for a keg.  This does not insert the slab onto a list.
830  *
831  * Arguments:
832  *      wait  Shall we wait?
833  *
834  * Returns:
835  *      The slab that was allocated or NULL if there is no memory and the
836  *      caller specified M_NOWAIT.
837  */
838 static uma_slab_t
839 keg_alloc_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int wait)
840 {
841         uma_slabrefcnt_t slabref;
842         uma_alloc allocf;
843         uma_slab_t slab;
844         uint8_t *mem;
845         uint8_t flags;
846         int i;
847
848         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
849         slab = NULL;
850         mem = NULL;
851
852 #ifdef UMA_DEBUG
853         printf("alloc_slab:  Allocating a new slab for %s\n", keg->uk_name);
854 #endif
855         allocf = keg->uk_allocf;
856         KEG_UNLOCK(keg);
857
858         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
859                 slab = zone_alloc_item(keg->uk_slabzone, NULL, wait);
860                 if (slab == NULL)
861                         goto out;
862         }
863
864         /*
865          * This reproduces the old vm_zone behavior of zero filling pages the
866          * first time they are added to a zone.
867          *
868          * Malloced items are zeroed in uma_zalloc.
869          */
870
871         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_MALLOC) == 0)
872                 wait |= M_ZERO;
873         else
874                 wait &= ~M_ZERO;
875
876         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_NODUMP)
877                 wait |= M_NODUMP;
878
879         /* zone is passed for legacy reasons. */
880         mem = allocf(zone, keg->uk_ppera * PAGE_SIZE, &flags, wait);
881         if (mem == NULL) {
882                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
883                         zone_free_item(keg->uk_slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
884                 slab = NULL;
885                 goto out;
886         }
887
888         /* Point the slab into the allocated memory */
889         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE))
890                 slab = (uma_slab_t )(mem + keg->uk_pgoff);
891
892         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)
893                 for (i = 0; i < keg->uk_ppera; i++)
894                         vsetslab((vm_offset_t)mem + (i * PAGE_SIZE), slab);
895
896         slab->us_keg = keg;
897         slab->us_data = mem;
898         slab->us_freecount = keg->uk_ipers;
899         slab->us_flags = flags;
900         BIT_FILL(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free);
901 #ifdef INVARIANTS
902         BIT_ZERO(SLAB_SETSIZE, &slab->us_debugfree);
903 #endif
904         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
905                 slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
906                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
907                         slabref->us_refcnt[i] = 0;
908         }
909
910         if (keg->uk_init != NULL) {
911                 for (i = 0; i < keg->uk_ipers; i++)
912                         if (keg->uk_init(slab->us_data + (keg->uk_rsize * i),
913                             keg->uk_size, wait) != 0)
914                                 break;
915                 if (i != keg->uk_ipers) {
916                         keg_free_slab(keg, slab, i);
917                         slab = NULL;
918                         goto out;
919                 }
920         }
921 out:
922         KEG_LOCK(keg);
923
924         if (slab != NULL) {
925                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
926                         UMA_HASH_INSERT(&keg->uk_hash, slab, mem);
927
928                 keg->uk_pages += keg->uk_ppera;
929                 keg->uk_free += keg->uk_ipers;
930         }
931
932         return (slab);
933 }
934
935 /*
936  * This function is intended to be used early on in place of page_alloc() so
937  * that we may use the boot time page cache to satisfy allocations before
938  * the VM is ready.
939  */
940 static void *
941 startup_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
942 {
943         uma_keg_t keg;
944         uma_slab_t tmps;
945         int pages, check_pages;
946
947         keg = zone_first_keg(zone);
948         pages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
949         check_pages = pages - 1;
950         KASSERT(pages > 0, ("startup_alloc can't reserve 0 pages\n"));
951
952         /*
953          * Check our small startup cache to see if it has pages remaining.
954          */
955         mtx_lock(&uma_boot_pages_mtx);
956
957         /* First check if we have enough room. */
958         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
959         while (tmps != NULL && check_pages-- > 0)
960                 tmps = LIST_NEXT(tmps, us_link);
961         if (tmps != NULL) {
962                 /*
963                  * It's ok to lose tmps references.  The last one will
964                  * have tmps->us_data pointing to the start address of
965                  * "pages" contiguous pages of memory.
966                  */
967                 while (pages-- > 0) {
968                         tmps = LIST_FIRST(&uma_boot_pages);
969                         LIST_REMOVE(tmps, us_link);
970                 }
971                 mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
972                 *pflag = tmps->us_flags;
973                 return (tmps->us_data);
974         }
975         mtx_unlock(&uma_boot_pages_mtx);
976         if (booted < UMA_STARTUP2)
977                 panic("UMA: Increase vm.boot_pages");
978         /*
979          * Now that we've booted reset these users to their real allocator.
980          */
981 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
982         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? page_alloc : uma_small_alloc;
983 #else
984         keg->uk_allocf = page_alloc;
985 #endif
986         return keg->uk_allocf(zone, bytes, pflag, wait);
987 }
988
989 /*
990  * Allocates a number of pages from the system
991  *
992  * Arguments:
993  *      bytes  The number of bytes requested
994  *      wait  Shall we wait?
995  *
996  * Returns:
997  *      A pointer to the alloced memory or possibly
998  *      NULL if M_NOWAIT is set.
999  */
1000 static void *
1001 page_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *pflag, int wait)
1002 {
1003         void *p;        /* Returned page */
1004
1005         *pflag = UMA_SLAB_KMEM;
1006         p = (void *) kmem_malloc(kmem_arena, bytes, wait);
1007
1008         return (p);
1009 }
1010
1011 /*
1012  * Allocates a number of pages from within an object
1013  *
1014  * Arguments:
1015  *      bytes  The number of bytes requested
1016  *      wait   Shall we wait?
1017  *
1018  * Returns:
1019  *      A pointer to the alloced memory or possibly
1020  *      NULL if M_NOWAIT is set.
1021  */
1022 static void *
1023 noobj_alloc(uma_zone_t zone, int bytes, uint8_t *flags, int wait)
1024 {
1025         TAILQ_HEAD(, vm_page) alloctail;
1026         u_long npages;
1027         vm_offset_t retkva, zkva;
1028         vm_page_t p, p_next;
1029         uma_keg_t keg;
1030
1031         TAILQ_INIT(&alloctail);
1032         keg = zone_first_keg(zone);
1033
1034         npages = howmany(bytes, PAGE_SIZE);
1035         while (npages > 0) {
1036                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_INTERRUPT |
1037                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_NOOBJ);
1038                 if (p != NULL) {
1039                         /*
1040                          * Since the page does not belong to an object, its
1041                          * listq is unused.
1042                          */
1043                         TAILQ_INSERT_TAIL(&alloctail, p, listq);
1044                         npages--;
1045                         continue;
1046                 }
1047                 if (wait & M_WAITOK) {
1048                         VM_WAIT;
1049                         continue;
1050                 }
1051
1052                 /*
1053                  * Page allocation failed, free intermediate pages and
1054                  * exit.
1055                  */
1056                 TAILQ_FOREACH_SAFE(p, &alloctail, listq, p_next) {
1057                         vm_page_unwire(p, 0);
1058                         vm_page_free(p); 
1059                 }
1060                 return (NULL);
1061         }
1062         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
1063         zkva = keg->uk_kva +
1064             atomic_fetchadd_long(&keg->uk_offset, round_page(bytes));
1065         retkva = zkva;
1066         TAILQ_FOREACH(p, &alloctail, listq) {
1067                 pmap_qenter(zkva, &p, 1);
1068                 zkva += PAGE_SIZE;
1069         }
1070
1071         return ((void *)retkva);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Frees a number of pages to the system
1076  *
1077  * Arguments:
1078  *      mem   A pointer to the memory to be freed
1079  *      size  The size of the memory being freed
1080  *      flags The original p->us_flags field
1081  *
1082  * Returns:
1083  *      Nothing
1084  */
1085 static void
1086 page_free(void *mem, int size, uint8_t flags)
1087 {
1088         struct vmem *vmem;
1089
1090         if (flags & UMA_SLAB_KMEM)
1091                 vmem = kmem_arena;
1092         else if (flags & UMA_SLAB_KERNEL)
1093                 vmem = kernel_arena;
1094         else
1095                 panic("UMA: page_free used with invalid flags %d", flags);
1096
1097         kmem_free(vmem, (vm_offset_t)mem, size);
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Zero fill initializer
1102  *
1103  * Arguments/Returns follow uma_init specifications
1104  */
1105 static int
1106 zero_init(void *mem, int size, int flags)
1107 {
1108         bzero(mem, size);
1109         return (0);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Finish creating a small uma keg.  This calculates ipers, and the keg size.
1114  *
1115  * Arguments
1116  *      keg  The zone we should initialize
1117  *
1118  * Returns
1119  *      Nothing
1120  */
1121 static void
1122 keg_small_init(uma_keg_t keg)
1123 {
1124         u_int rsize;
1125         u_int memused;
1126         u_int wastedspace;
1127         u_int shsize;
1128
1129         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) {
1130                 u_int ncpus = mp_ncpus ? mp_ncpus : MAXCPU;
1131
1132                 keg->uk_slabsize = sizeof(struct pcpu);
1133                 keg->uk_ppera = howmany(ncpus * sizeof(struct pcpu),
1134                     PAGE_SIZE);
1135         } else {
1136                 keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1137                 keg->uk_ppera = 1;
1138         }
1139
1140         /*
1141          * Calculate the size of each allocation (rsize) according to
1142          * alignment.  If the requested size is smaller than we have
1143          * allocation bits for we round it up.
1144          */
1145         rsize = keg->uk_size;
1146         if (rsize < keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE)
1147                 rsize = keg->uk_slabsize / SLAB_SETSIZE;
1148         if (rsize & keg->uk_align)
1149                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + (keg->uk_align + 1);
1150         keg->uk_rsize = rsize;
1151
1152         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0 ||
1153             keg->uk_rsize < sizeof(struct pcpu),
1154             ("%s: size %u too large", __func__, keg->uk_rsize));
1155
1156         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1157                 rsize += sizeof(uint32_t);
1158
1159         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)
1160                 shsize = 0;
1161         else 
1162                 shsize = sizeof(struct uma_slab);
1163
1164         keg->uk_ipers = (keg->uk_slabsize - shsize) / rsize;
1165         KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1166             ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1167
1168         memused = keg->uk_ipers * rsize + shsize;
1169         wastedspace = keg->uk_slabsize - memused;
1170
1171         /*
1172          * We can't do OFFPAGE if we're internal or if we've been
1173          * asked to not go to the VM for buckets.  If we do this we
1174          * may end up going to the VM  for slabs which we do not
1175          * want to do if we're UMA_ZFLAG_CACHEONLY as a result
1176          * of UMA_ZONE_VM, which clearly forbids it.
1177          */
1178         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) ||
1179             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY))
1180                 return;
1181
1182         /*
1183          * See if using an OFFPAGE slab will limit our waste.  Only do
1184          * this if it permits more items per-slab.
1185          *
1186          * XXX We could try growing slabsize to limit max waste as well.
1187          * Historically this was not done because the VM could not
1188          * efficiently handle contiguous allocations.
1189          */
1190         if ((wastedspace >= keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE) &&
1191             (keg->uk_ipers < (keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize))) {
1192                 keg->uk_ipers = keg->uk_slabsize / keg->uk_rsize;
1193                 KASSERT(keg->uk_ipers > 0 && keg->uk_ipers <= SLAB_SETSIZE,
1194                     ("%s: keg->uk_ipers %u", __func__, keg->uk_ipers));
1195 #ifdef UMA_DEBUG
1196                 printf("UMA decided we need offpage slab headers for "
1197                     "keg: %s, calculated wastedspace = %d, "
1198                     "maximum wasted space allowed = %d, "
1199                     "calculated ipers = %d, "
1200                     "new wasted space = %d\n", keg->uk_name, wastedspace,
1201                     keg->uk_slabsize / UMA_MAX_WASTE, keg->uk_ipers,
1202                     keg->uk_slabsize - keg->uk_ipers * keg->uk_rsize);
1203 #endif
1204                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1205         }
1206
1207         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) &&
1208             (keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1209                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1210 }
1211
1212 /*
1213  * Finish creating a large (> UMA_SLAB_SIZE) uma kegs.  Just give in and do
1214  * OFFPAGE for now.  When I can allow for more dynamic slab sizes this will be
1215  * more complicated.
1216  *
1217  * Arguments
1218  *      keg  The keg we should initialize
1219  *
1220  * Returns
1221  *      Nothing
1222  */
1223 static void
1224 keg_large_init(uma_keg_t keg)
1225 {
1226
1227         KASSERT(keg != NULL, ("Keg is null in keg_large_init"));
1228         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_CACHEONLY) == 0,
1229             ("keg_large_init: Cannot large-init a UMA_ZFLAG_CACHEONLY keg"));
1230         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1231             ("%s: Cannot large-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1232
1233         keg->uk_ppera = howmany(keg->uk_size, PAGE_SIZE);
1234         keg->uk_slabsize = keg->uk_ppera * PAGE_SIZE;
1235         keg->uk_ipers = 1;
1236         keg->uk_rsize = keg->uk_size;
1237
1238         /* We can't do OFFPAGE if we're internal, bail out here. */
1239         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
1240                 return;
1241
1242         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1243         if ((keg->uk_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) == 0)
1244                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_HASH;
1245 }
1246
1247 static void
1248 keg_cachespread_init(uma_keg_t keg)
1249 {
1250         int alignsize;
1251         int trailer;
1252         int pages;
1253         int rsize;
1254
1255         KASSERT((keg->uk_flags & UMA_ZONE_PCPU) == 0,
1256             ("%s: Cannot cachespread-init a UMA_ZONE_PCPU keg", __func__));
1257
1258         alignsize = keg->uk_align + 1;
1259         rsize = keg->uk_size;
1260         /*
1261          * We want one item to start on every align boundary in a page.  To
1262          * do this we will span pages.  We will also extend the item by the
1263          * size of align if it is an even multiple of align.  Otherwise, it
1264          * would fall on the same boundary every time.
1265          */
1266         if (rsize & keg->uk_align)
1267                 rsize = (rsize & ~keg->uk_align) + alignsize;
1268         if ((rsize & alignsize) == 0)
1269                 rsize += alignsize;
1270         trailer = rsize - keg->uk_size;
1271         pages = (rsize * (PAGE_SIZE / alignsize)) / PAGE_SIZE;
1272         pages = MIN(pages, (128 * 1024) / PAGE_SIZE);
1273         keg->uk_rsize = rsize;
1274         keg->uk_ppera = pages;
1275         keg->uk_slabsize = UMA_SLAB_SIZE;
1276         keg->uk_ipers = ((pages * PAGE_SIZE) + trailer) / rsize;
1277         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE | UMA_ZONE_VTOSLAB;
1278         KASSERT(keg->uk_ipers <= uma_max_ipers,
1279             ("%s: keg->uk_ipers too high(%d) increase max_ipers", __func__,
1280             keg->uk_ipers));
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Keg header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.  And inserts
1285  * the keg onto the global keg list.
1286  *
1287  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1288  *      udata  Actually uma_kctor_args
1289  */
1290 static int
1291 keg_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1292 {
1293         struct uma_kctor_args *arg = udata;
1294         uma_keg_t keg = mem;
1295         uma_zone_t zone;
1296
1297         bzero(keg, size);
1298         keg->uk_size = arg->size;
1299         keg->uk_init = arg->uminit;
1300         keg->uk_fini = arg->fini;
1301         keg->uk_align = arg->align;
1302         keg->uk_free = 0;
1303         keg->uk_reserve = 0;
1304         keg->uk_pages = 0;
1305         keg->uk_flags = arg->flags;
1306         keg->uk_allocf = page_alloc;
1307         keg->uk_freef = page_free;
1308         keg->uk_slabzone = NULL;
1309
1310         /*
1311          * The master zone is passed to us at keg-creation time.
1312          */
1313         zone = arg->zone;
1314         keg->uk_name = zone->uz_name;
1315
1316         if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1317                 keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1318
1319         if (arg->flags & UMA_ZONE_ZINIT)
1320                 keg->uk_init = zero_init;
1321
1322         if (arg->flags & UMA_ZONE_REFCNT || arg->flags & UMA_ZONE_MALLOC)
1323                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_VTOSLAB;
1324
1325         if (arg->flags & UMA_ZONE_PCPU)
1326 #ifdef SMP
1327                 keg->uk_flags |= UMA_ZONE_OFFPAGE;
1328 #else
1329                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZONE_PCPU;
1330 #endif
1331
1332         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_CACHESPREAD) {
1333                 keg_cachespread_init(keg);
1334         } else if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1335                 if (keg->uk_size >
1336                     (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab_refcnt) -
1337                     sizeof(uint32_t)))
1338                         keg_large_init(keg);
1339                 else
1340                         keg_small_init(keg);
1341         } else {
1342                 if (keg->uk_size > (UMA_SLAB_SIZE - sizeof(struct uma_slab)))
1343                         keg_large_init(keg);
1344                 else
1345                         keg_small_init(keg);
1346         }
1347
1348         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE) {
1349                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT) {
1350                         if (keg->uk_ipers > uma_max_ipers_ref)
1351                                 panic("Too many ref items per zone: %d > %d\n",
1352                                     keg->uk_ipers, uma_max_ipers_ref);
1353                         keg->uk_slabzone = slabrefzone;
1354                 } else
1355                         keg->uk_slabzone = slabzone;
1356         }
1357
1358         /*
1359          * If we haven't booted yet we need allocations to go through the
1360          * startup cache until the vm is ready.
1361          */
1362         if (keg->uk_ppera == 1) {
1363 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
1364                 keg->uk_allocf = uma_small_alloc;
1365                 keg->uk_freef = uma_small_free;
1366
1367                 if (booted < UMA_STARTUP)
1368                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1369 #else
1370                 if (booted < UMA_STARTUP2)
1371                         keg->uk_allocf = startup_alloc;
1372 #endif
1373         } else if (booted < UMA_STARTUP2 &&
1374             (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1375                 keg->uk_allocf = startup_alloc;
1376
1377         /*
1378          * Initialize keg's lock
1379          */
1380         KEG_LOCK_INIT(keg, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1381
1382         /*
1383          * If we're putting the slab header in the actual page we need to
1384          * figure out where in each page it goes.  This calculates a right
1385          * justified offset into the memory on an ALIGN_PTR boundary.
1386          */
1387         if (!(keg->uk_flags & UMA_ZONE_OFFPAGE)) {
1388                 u_int totsize;
1389
1390                 /* Size of the slab struct and free list */
1391                 totsize = sizeof(struct uma_slab);
1392
1393                 /* Size of the reference counts. */
1394                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1395                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1396
1397                 if (totsize & UMA_ALIGN_PTR)
1398                         totsize = (totsize & ~UMA_ALIGN_PTR) +
1399                             (UMA_ALIGN_PTR + 1);
1400                 keg->uk_pgoff = (PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) - totsize;
1401
1402                 /*
1403                  * The only way the following is possible is if with our
1404                  * UMA_ALIGN_PTR adjustments we are now bigger than
1405                  * UMA_SLAB_SIZE.  I haven't checked whether this is
1406                  * mathematically possible for all cases, so we make
1407                  * sure here anyway.
1408                  */
1409                 totsize = keg->uk_pgoff + sizeof(struct uma_slab);
1410                 if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT)
1411                         totsize += keg->uk_ipers * sizeof(uint32_t);
1412                 if (totsize > PAGE_SIZE * keg->uk_ppera) {
1413                         printf("zone %s ipers %d rsize %d size %d\n",
1414                             zone->uz_name, keg->uk_ipers, keg->uk_rsize,
1415                             keg->uk_size);
1416                         panic("UMA slab won't fit.");
1417                 }
1418         }
1419
1420         if (keg->uk_flags & UMA_ZONE_HASH)
1421                 hash_alloc(&keg->uk_hash);
1422
1423 #ifdef UMA_DEBUG
1424         printf("UMA: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d out %d free %d\n",
1425             zone->uz_name, zone, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
1426             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
1427             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free);
1428 #endif
1429
1430         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_zones, zone, uz_link);
1431
1432         mtx_lock(&uma_mtx);
1433         LIST_INSERT_HEAD(&uma_kegs, keg, uk_link);
1434         mtx_unlock(&uma_mtx);
1435         return (0);
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Zone header ctor.  This initializes all fields, locks, etc.
1440  *
1441  * Arguments/Returns follow uma_ctor specifications
1442  *      udata  Actually uma_zctor_args
1443  */
1444 static int
1445 zone_ctor(void *mem, int size, void *udata, int flags)
1446 {
1447         struct uma_zctor_args *arg = udata;
1448         uma_zone_t zone = mem;
1449         uma_zone_t z;
1450         uma_keg_t keg;
1451
1452         bzero(zone, size);
1453         zone->uz_name = arg->name;
1454         zone->uz_ctor = arg->ctor;
1455         zone->uz_dtor = arg->dtor;
1456         zone->uz_slab = zone_fetch_slab;
1457         zone->uz_init = NULL;
1458         zone->uz_fini = NULL;
1459         zone->uz_allocs = 0;
1460         zone->uz_frees = 0;
1461         zone->uz_fails = 0;
1462         zone->uz_sleeps = 0;
1463         zone->uz_count = 0;
1464         zone->uz_flags = 0;
1465         zone->uz_warning = NULL;
1466         timevalclear(&zone->uz_ratecheck);
1467         keg = arg->keg;
1468
1469         ZONE_LOCK_INIT(zone, (arg->flags & UMA_ZONE_MTXCLASS));
1470
1471         /*
1472          * This is a pure cache zone, no kegs.
1473          */
1474         if (arg->import) {
1475                 if (arg->flags & UMA_ZONE_VM)
1476                         arg->flags |= UMA_ZFLAG_CACHEONLY;
1477                 zone->uz_flags = arg->flags;
1478                 zone->uz_size = arg->size;
1479                 zone->uz_import = arg->import;
1480                 zone->uz_release = arg->release;
1481                 zone->uz_arg = arg->arg;
1482                 zone->uz_lockptr = &zone->uz_lock;
1483                 goto out;
1484         }
1485
1486         /*
1487          * Use the regular zone/keg/slab allocator.
1488          */
1489         zone->uz_import = (uma_import)zone_import;
1490         zone->uz_release = (uma_release)zone_release;
1491         zone->uz_arg = zone; 
1492
1493         if (arg->flags & UMA_ZONE_SECONDARY) {
1494                 KASSERT(arg->keg != NULL, ("Secondary zone on zero'd keg"));
1495                 zone->uz_init = arg->uminit;
1496                 zone->uz_fini = arg->fini;
1497                 zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1498                 zone->uz_flags |= UMA_ZONE_SECONDARY;
1499                 mtx_lock(&uma_mtx);
1500                 ZONE_LOCK(zone);
1501                 LIST_FOREACH(z, &keg->uk_zones, uz_link) {
1502                         if (LIST_NEXT(z, uz_link) == NULL) {
1503                                 LIST_INSERT_AFTER(z, zone, uz_link);
1504                                 break;
1505                         }
1506                 }
1507                 ZONE_UNLOCK(zone);
1508                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1509         } else if (keg == NULL) {
1510                 if ((keg = uma_kcreate(zone, arg->size, arg->uminit, arg->fini,
1511                     arg->align, arg->flags)) == NULL)
1512                         return (ENOMEM);
1513         } else {
1514                 struct uma_kctor_args karg;
1515                 int error;
1516
1517                 /* We should only be here from uma_startup() */
1518                 karg.size = arg->size;
1519                 karg.uminit = arg->uminit;
1520                 karg.fini = arg->fini;
1521                 karg.align = arg->align;
1522                 karg.flags = arg->flags;
1523                 karg.zone = zone;
1524                 error = keg_ctor(arg->keg, sizeof(struct uma_keg), &karg,
1525                     flags);
1526                 if (error)
1527                         return (error);
1528         }
1529
1530         /*
1531          * Link in the first keg.
1532          */
1533         zone->uz_klink.kl_keg = keg;
1534         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_kegs, &zone->uz_klink, kl_link);
1535         zone->uz_lockptr = &keg->uk_lock;
1536         zone->uz_size = keg->uk_size;
1537         zone->uz_flags |= (keg->uk_flags &
1538             (UMA_ZONE_INHERIT | UMA_ZFLAG_INHERIT));
1539
1540         /*
1541          * Some internal zones don't have room allocated for the per cpu
1542          * caches.  If we're internal, bail out here.
1543          */
1544         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
1545                 KASSERT((zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0,
1546                     ("Secondary zone requested UMA_ZFLAG_INTERNAL"));
1547                 return (0);
1548         }
1549
1550 out:
1551         if ((arg->flags & UMA_ZONE_MAXBUCKET) == 0)
1552                 zone->uz_count = bucket_select(zone->uz_size);
1553         else
1554                 zone->uz_count = BUCKET_MAX;
1555
1556         return (0);
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Keg header dtor.  This frees all data, destroys locks, frees the hash
1561  * table and removes the keg from the global list.
1562  *
1563  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1564  *      udata  unused
1565  */
1566 static void
1567 keg_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1568 {
1569         uma_keg_t keg;
1570
1571         keg = (uma_keg_t)arg;
1572         KEG_LOCK(keg);
1573         if (keg->uk_free != 0) {
1574                 printf("Freed UMA keg was not empty (%d items). "
1575                     " Lost %d pages of memory.\n",
1576                     keg->uk_free, keg->uk_pages);
1577         }
1578         KEG_UNLOCK(keg);
1579
1580         hash_free(&keg->uk_hash);
1581
1582         KEG_LOCK_FINI(keg);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Zone header dtor.
1587  *
1588  * Arguments/Returns follow uma_dtor specifications
1589  *      udata  unused
1590  */
1591 static void
1592 zone_dtor(void *arg, int size, void *udata)
1593 {
1594         uma_klink_t klink;
1595         uma_zone_t zone;
1596         uma_keg_t keg;
1597
1598         zone = (uma_zone_t)arg;
1599         keg = zone_first_keg(zone);
1600
1601         if (!(zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL))
1602                 cache_drain(zone);
1603
1604         mtx_lock(&uma_mtx);
1605         LIST_REMOVE(zone, uz_link);
1606         mtx_unlock(&uma_mtx);
1607         /*
1608          * XXX there are some races here where
1609          * the zone can be drained but zone lock
1610          * released and then refilled before we
1611          * remove it... we dont care for now
1612          */
1613         zone_drain_wait(zone, M_WAITOK);
1614         /*
1615          * Unlink all of our kegs.
1616          */
1617         while ((klink = LIST_FIRST(&zone->uz_kegs)) != NULL) {
1618                 klink->kl_keg = NULL;
1619                 LIST_REMOVE(klink, kl_link);
1620                 if (klink == &zone->uz_klink)
1621                         continue;
1622                 free(klink, M_TEMP);
1623         }
1624         /*
1625          * We only destroy kegs from non secondary zones.
1626          */
1627         if (keg != NULL && (zone->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) == 0)  {
1628                 mtx_lock(&uma_mtx);
1629                 LIST_REMOVE(keg, uk_link);
1630                 mtx_unlock(&uma_mtx);
1631                 zone_free_item(kegs, keg, NULL, SKIP_NONE);
1632         }
1633         ZONE_LOCK_FINI(zone);
1634 }
1635
1636 /*
1637  * Traverses every zone in the system and calls a callback
1638  *
1639  * Arguments:
1640  *      zfunc  A pointer to a function which accepts a zone
1641  *              as an argument.
1642  *
1643  * Returns:
1644  *      Nothing
1645  */
1646 static void
1647 zone_foreach(void (*zfunc)(uma_zone_t))
1648 {
1649         uma_keg_t keg;
1650         uma_zone_t zone;
1651
1652         mtx_lock(&uma_mtx);
1653         LIST_FOREACH(keg, &uma_kegs, uk_link) {
1654                 LIST_FOREACH(zone, &keg->uk_zones, uz_link)
1655                         zfunc(zone);
1656         }
1657         mtx_unlock(&uma_mtx);
1658 }
1659
1660 /* Public functions */
1661 /* See uma.h */
1662 void
1663 uma_startup(void *bootmem, int boot_pages)
1664 {
1665         struct uma_zctor_args args;
1666         uma_slab_t slab;
1667         u_int slabsize;
1668         int i;
1669
1670 #ifdef UMA_DEBUG
1671         printf("Creating uma keg headers zone and keg.\n");
1672 #endif
1673         mtx_init(&uma_mtx, "UMA lock", NULL, MTX_DEF);
1674
1675         /* "manually" create the initial zone */
1676         memset(&args, 0, sizeof(args));
1677         args.name = "UMA Kegs";
1678         args.size = sizeof(struct uma_keg);
1679         args.ctor = keg_ctor;
1680         args.dtor = keg_dtor;
1681         args.uminit = zero_init;
1682         args.fini = NULL;
1683         args.keg = &masterkeg;
1684         args.align = 32 - 1;
1685         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1686         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1687         zone_ctor(kegs, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1688
1689 #ifdef UMA_DEBUG
1690         printf("Filling boot free list.\n");
1691 #endif
1692         for (i = 0; i < boot_pages; i++) {
1693                 slab = (uma_slab_t)((uint8_t *)bootmem + (i * UMA_SLAB_SIZE));
1694                 slab->us_data = (uint8_t *)slab;
1695                 slab->us_flags = UMA_SLAB_BOOT;
1696                 LIST_INSERT_HEAD(&uma_boot_pages, slab, us_link);
1697         }
1698         mtx_init(&uma_boot_pages_mtx, "UMA boot pages", NULL, MTX_DEF);
1699
1700 #ifdef UMA_DEBUG
1701         printf("Creating uma zone headers zone and keg.\n");
1702 #endif
1703         args.name = "UMA Zones";
1704         args.size = sizeof(struct uma_zone) +
1705             (sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1));
1706         args.ctor = zone_ctor;
1707         args.dtor = zone_dtor;
1708         args.uminit = zero_init;
1709         args.fini = NULL;
1710         args.keg = NULL;
1711         args.align = 32 - 1;
1712         args.flags = UMA_ZFLAG_INTERNAL;
1713         /* The initial zone has no Per cpu queues so it's smaller */
1714         zone_ctor(zones, sizeof(struct uma_zone), &args, M_WAITOK);
1715
1716 #ifdef UMA_DEBUG
1717         printf("Initializing pcpu cache locks.\n");
1718 #endif
1719 #ifdef UMA_DEBUG
1720         printf("Creating slab and hash zones.\n");
1721 #endif
1722
1723         /* Now make a zone for slab headers */
1724         slabzone = uma_zcreate("UMA Slabs",
1725                                 sizeof(struct uma_slab),
1726                                 NULL, NULL, NULL, NULL,
1727                                 UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1728
1729         /*
1730          * We also create a zone for the bigger slabs with reference
1731          * counts in them, to accomodate UMA_ZONE_REFCNT zones.
1732          */
1733         slabsize = sizeof(struct uma_slab_refcnt);
1734         slabsize += uma_max_ipers_ref * sizeof(uint32_t);
1735         slabrefzone = uma_zcreate("UMA RCntSlabs",
1736                                   slabsize,
1737                                   NULL, NULL, NULL, NULL,
1738                                   UMA_ALIGN_PTR,
1739                                   UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1740
1741         hashzone = uma_zcreate("UMA Hash",
1742             sizeof(struct slabhead *) * UMA_HASH_SIZE_INIT,
1743             NULL, NULL, NULL, NULL,
1744             UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZFLAG_INTERNAL);
1745
1746         bucket_init();
1747
1748         booted = UMA_STARTUP;
1749
1750 #ifdef UMA_DEBUG
1751         printf("UMA startup complete.\n");
1752 #endif
1753 }
1754
1755 /* see uma.h */
1756 void
1757 uma_startup2(void)
1758 {
1759         booted = UMA_STARTUP2;
1760         bucket_enable();
1761 #ifdef UMA_DEBUG
1762         printf("UMA startup2 complete.\n");
1763 #endif
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Initialize our callout handle
1768  *
1769  */
1770
1771 static void
1772 uma_startup3(void)
1773 {
1774 #ifdef UMA_DEBUG
1775         printf("Starting callout.\n");
1776 #endif
1777         callout_init(&uma_callout, CALLOUT_MPSAFE);
1778         callout_reset(&uma_callout, UMA_TIMEOUT * hz, uma_timeout, NULL);
1779 #ifdef UMA_DEBUG
1780         printf("UMA startup3 complete.\n");
1781 #endif
1782 }
1783
1784 static uma_keg_t
1785 uma_kcreate(uma_zone_t zone, size_t size, uma_init uminit, uma_fini fini,
1786                 int align, uint32_t flags)
1787 {
1788         struct uma_kctor_args args;
1789
1790         args.size = size;
1791         args.uminit = uminit;
1792         args.fini = fini;
1793         args.align = (align == UMA_ALIGN_CACHE) ? uma_align_cache : align;
1794         args.flags = flags;
1795         args.zone = zone;
1796         return (zone_alloc_item(kegs, &args, M_WAITOK));
1797 }
1798
1799 /* See uma.h */
1800 void
1801 uma_set_align(int align)
1802 {
1803
1804         if (align != UMA_ALIGN_CACHE)
1805                 uma_align_cache = align;
1806 }
1807
1808 /* See uma.h */
1809 uma_zone_t
1810 uma_zcreate(const char *name, size_t size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1811                 uma_init uminit, uma_fini fini, int align, uint32_t flags)
1812
1813 {
1814         struct uma_zctor_args args;
1815
1816         /* This stuff is essential for the zone ctor */
1817         memset(&args, 0, sizeof(args));
1818         args.name = name;
1819         args.size = size;
1820         args.ctor = ctor;
1821         args.dtor = dtor;
1822         args.uminit = uminit;
1823         args.fini = fini;
1824         args.align = align;
1825         args.flags = flags;
1826         args.keg = NULL;
1827
1828         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1829 }
1830
1831 /* See uma.h */
1832 uma_zone_t
1833 uma_zsecond_create(char *name, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1834                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_zone_t master)
1835 {
1836         struct uma_zctor_args args;
1837         uma_keg_t keg;
1838
1839         keg = zone_first_keg(master);
1840         memset(&args, 0, sizeof(args));
1841         args.name = name;
1842         args.size = keg->uk_size;
1843         args.ctor = ctor;
1844         args.dtor = dtor;
1845         args.uminit = zinit;
1846         args.fini = zfini;
1847         args.align = keg->uk_align;
1848         args.flags = keg->uk_flags | UMA_ZONE_SECONDARY;
1849         args.keg = keg;
1850
1851         /* XXX Attaches only one keg of potentially many. */
1852         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1853 }
1854
1855 /* See uma.h */
1856 uma_zone_t
1857 uma_zcache_create(char *name, int size, uma_ctor ctor, uma_dtor dtor,
1858                     uma_init zinit, uma_fini zfini, uma_import zimport,
1859                     uma_release zrelease, void *arg, int flags)
1860 {
1861         struct uma_zctor_args args;
1862
1863         memset(&args, 0, sizeof(args));
1864         args.name = name;
1865         args.size = size;
1866         args.ctor = ctor;
1867         args.dtor = dtor;
1868         args.uminit = zinit;
1869         args.fini = zfini;
1870         args.import = zimport;
1871         args.release = zrelease;
1872         args.arg = arg;
1873         args.align = 0;
1874         args.flags = flags;
1875
1876         return (zone_alloc_item(zones, &args, M_WAITOK));
1877 }
1878
1879 static void
1880 zone_lock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1881 {
1882         if (a < b) {
1883                 ZONE_LOCK(a);
1884                 mtx_lock_flags(b->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1885         } else {
1886                 ZONE_LOCK(b);
1887                 mtx_lock_flags(a->uz_lockptr, MTX_DUPOK);
1888         }
1889 }
1890
1891 static void
1892 zone_unlock_pair(uma_zone_t a, uma_zone_t b)
1893 {
1894
1895         ZONE_UNLOCK(a);
1896         ZONE_UNLOCK(b);
1897 }
1898
1899 int
1900 uma_zsecond_add(uma_zone_t zone, uma_zone_t master)
1901 {
1902         uma_klink_t klink;
1903         uma_klink_t kl;
1904         int error;
1905
1906         error = 0;
1907         klink = malloc(sizeof(*klink), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
1908
1909         zone_lock_pair(zone, master);
1910         /*
1911          * zone must use vtoslab() to resolve objects and must already be
1912          * a secondary.
1913          */
1914         if ((zone->uz_flags & (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY))
1915             != (UMA_ZONE_VTOSLAB | UMA_ZONE_SECONDARY)) {
1916                 error = EINVAL;
1917                 goto out;
1918         }
1919         /*
1920          * The new master must also use vtoslab().
1921          */
1922         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB) != UMA_ZONE_VTOSLAB) {
1923                 error = EINVAL;
1924                 goto out;
1925         }
1926         /*
1927          * Both must either be refcnt, or not be refcnt.
1928          */
1929         if ((zone->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT) !=
1930             (master->uz_flags & UMA_ZONE_REFCNT)) {
1931                 error = EINVAL;
1932                 goto out;
1933         }
1934         /*
1935          * The underlying object must be the same size.  rsize
1936          * may be different.
1937          */
1938         if (master->uz_size != zone->uz_size) {
1939                 error = E2BIG;
1940                 goto out;
1941         }
1942         /*
1943          * Put it at the end of the list.
1944          */
1945         klink->kl_keg = zone_first_keg(master);
1946         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link) {
1947                 if (LIST_NEXT(kl, kl_link) == NULL) {
1948                         LIST_INSERT_AFTER(kl, klink, kl_link);
1949                         break;
1950                 }
1951         }
1952         klink = NULL;
1953         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_MULTI;
1954         zone->uz_slab = zone_fetch_slab_multi;
1955
1956 out:
1957         zone_unlock_pair(zone, master);
1958         if (klink != NULL)
1959                 free(klink, M_TEMP);
1960
1961         return (error);
1962 }
1963
1964
1965 /* See uma.h */
1966 void
1967 uma_zdestroy(uma_zone_t zone)
1968 {
1969
1970         zone_free_item(zones, zone, NULL, SKIP_NONE);
1971 }
1972
1973 /* See uma.h */
1974 void *
1975 uma_zalloc_arg(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
1976 {
1977         void *item;
1978         uma_cache_t cache;
1979         uma_bucket_t bucket;
1980         int lockfail;
1981         int cpu;
1982
1983         /* This is the fast path allocation */
1984 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
1985         printf("Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
1986 #endif
1987         CTR3(KTR_UMA, "uma_zalloc_arg thread %x zone %s flags %d", curthread,
1988             zone->uz_name, flags);
1989
1990         if (flags & M_WAITOK) {
1991                 WITNESS_WARN(WARN_GIANTOK | WARN_SLEEPOK, NULL,
1992                     "uma_zalloc_arg: zone \"%s\"", zone->uz_name);
1993         }
1994 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
1995         if (memguard_cmp_zone(zone)) {
1996                 item = memguard_alloc(zone->uz_size, flags);
1997                 if (item != NULL) {
1998                         /*
1999                          * Avoid conflict with the use-after-free
2000                          * protecting infrastructure from INVARIANTS.
2001                          */
2002                         if (zone->uz_init != NULL &&
2003                             zone->uz_init != mtrash_init &&
2004                             zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0)
2005                                 return (NULL);
2006                         if (zone->uz_ctor != NULL &&
2007                             zone->uz_ctor != mtrash_ctor &&
2008                             zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata,
2009                             flags) != 0) {
2010                                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2011                                 return (NULL);
2012                         }
2013                         return (item);
2014                 }
2015                 /* This is unfortunate but should not be fatal. */
2016         }
2017 #endif
2018         /*
2019          * If possible, allocate from the per-CPU cache.  There are two
2020          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2021          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2022          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2023          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2024          * preemption and migration.  We release the critical section in
2025          * order to acquire the zone mutex if we are unable to allocate from
2026          * the current cache; when we re-acquire the critical section, we
2027          * must detect and handle migration if it has occurred.
2028          */
2029         critical_enter();
2030         cpu = curcpu;
2031         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2032
2033 zalloc_start:
2034         bucket = cache->uc_allocbucket;
2035         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2036                 bucket->ub_cnt--;
2037                 item = bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt];
2038 #ifdef INVARIANTS
2039                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = NULL;
2040 #endif
2041                 KASSERT(item != NULL, ("uma_zalloc: Bucket pointer mangled."));
2042                 cache->uc_allocs++;
2043                 critical_exit();
2044                 if (zone->uz_ctor != NULL &&
2045                     zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2046                         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2047                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2048                         return (NULL);
2049                 }
2050 #ifdef INVARIANTS
2051                 uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2052 #endif
2053                 if (flags & M_ZERO)
2054                         bzero(item, zone->uz_size);
2055                 return (item);
2056         }
2057
2058         /*
2059          * We have run out of items in our alloc bucket.
2060          * See if we can switch with our free bucket.
2061          */
2062         bucket = cache->uc_freebucket;
2063         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt > 0) {
2064 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2065                 printf("uma_zalloc: Swapping empty with alloc.\n");
2066 #endif
2067                 cache->uc_freebucket = cache->uc_allocbucket;
2068                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2069                 goto zalloc_start;
2070         }
2071
2072         /*
2073          * Discard any empty allocation bucket while we hold no locks.
2074          */
2075         bucket = cache->uc_allocbucket;
2076         cache->uc_allocbucket = NULL;
2077         critical_exit();
2078         if (bucket != NULL)
2079                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2080
2081         /* Short-circuit for zones without buckets and low memory. */
2082         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2083                 goto zalloc_item;
2084
2085         /*
2086          * Attempt to retrieve the item from the per-CPU cache has failed, so
2087          * we must go back to the zone.  This requires the zone lock, so we
2088          * must drop the critical section, then re-acquire it when we go back
2089          * to the cache.  Since the critical section is released, we may be
2090          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2091          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2092          * the critical section.
2093          */
2094         lockfail = 0;
2095         if (ZONE_TRYLOCK(zone) == 0) {
2096                 /* Record contention to size the buckets. */
2097                 ZONE_LOCK(zone);
2098                 lockfail = 1;
2099         }
2100         critical_enter();
2101         cpu = curcpu;
2102         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2103
2104         /*
2105          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2106          */
2107         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2108         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2109         cache->uc_allocs = 0;
2110         cache->uc_frees = 0;
2111
2112         /* See if we lost the race to fill the cache. */
2113         if (cache->uc_allocbucket != NULL) {
2114                 ZONE_UNLOCK(zone);
2115                 goto zalloc_start;
2116         }
2117
2118         /*
2119          * Check the zone's cache of buckets.
2120          */
2121         if ((bucket = LIST_FIRST(&zone->uz_buckets)) != NULL) {
2122                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2123                     ("uma_zalloc_arg: Returning an empty bucket."));
2124
2125                 LIST_REMOVE(bucket, ub_link);
2126                 cache->uc_allocbucket = bucket;
2127                 ZONE_UNLOCK(zone);
2128                 goto zalloc_start;
2129         }
2130         /* We are no longer associated with this CPU. */
2131         critical_exit();
2132
2133         /*
2134          * We bump the uz count when the cache size is insufficient to
2135          * handle the working set.
2136          */
2137         if (lockfail && zone->uz_count < BUCKET_MAX)
2138                 zone->uz_count++;
2139         ZONE_UNLOCK(zone);
2140
2141         /*
2142          * Now lets just fill a bucket and put it on the free list.  If that
2143          * works we'll restart the allocation from the begining and it
2144          * will use the just filled bucket.
2145          */
2146         bucket = zone_alloc_bucket(zone, udata, flags);
2147         if (bucket != NULL) {
2148                 ZONE_LOCK(zone);
2149                 critical_enter();
2150                 cpu = curcpu;
2151                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2152                 /*
2153                  * See if we lost the race or were migrated.  Cache the
2154                  * initialized bucket to make this less likely or claim
2155                  * the memory directly.
2156                  */
2157                 if (cache->uc_allocbucket == NULL)
2158                         cache->uc_allocbucket = bucket;
2159                 else
2160                         LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2161                 ZONE_UNLOCK(zone);
2162                 goto zalloc_start;
2163         }
2164
2165         /*
2166          * We may not be able to get a bucket so return an actual item.
2167          */
2168 #ifdef UMA_DEBUG
2169         printf("uma_zalloc_arg: Bucketzone returned NULL\n");
2170 #endif
2171
2172 zalloc_item:
2173         item = zone_alloc_item(zone, udata, flags);
2174
2175         return (item);
2176 }
2177
2178 static uma_slab_t
2179 keg_fetch_slab(uma_keg_t keg, uma_zone_t zone, int flags)
2180 {
2181         uma_slab_t slab;
2182         int reserve;
2183
2184         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2185         slab = NULL;
2186         reserve = 0;
2187         if ((flags & M_USE_RESERVE) == 0)
2188                 reserve = keg->uk_reserve;
2189
2190         for (;;) {
2191                 /*
2192                  * Find a slab with some space.  Prefer slabs that are partially
2193                  * used over those that are totally full.  This helps to reduce
2194                  * fragmentation.
2195                  */
2196                 if (keg->uk_free > reserve) {
2197                         if (!LIST_EMPTY(&keg->uk_part_slab)) {
2198                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_part_slab);
2199                         } else {
2200                                 slab = LIST_FIRST(&keg->uk_free_slab);
2201                                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2202                                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab,
2203                                     us_link);
2204                         }
2205                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2206                         return (slab);
2207                 }
2208
2209                 /*
2210                  * M_NOVM means don't ask at all!
2211                  */
2212                 if (flags & M_NOVM)
2213                         break;
2214
2215                 if (keg->uk_maxpages && keg->uk_pages >= keg->uk_maxpages) {
2216                         keg->uk_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2217                         /*
2218                          * If this is not a multi-zone, set the FULL bit.
2219                          * Otherwise slab_multi() takes care of it.
2220                          */
2221                         if ((zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_MULTI) == 0) {
2222                                 zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2223                                 zone_log_warning(zone);
2224                         }
2225                         if (flags & M_NOWAIT)
2226                                 break;
2227                         zone->uz_sleeps++;
2228                         msleep(keg, &keg->uk_lock, PVM, "keglimit", 0);
2229                         continue;
2230                 }
2231                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, flags);
2232                 /*
2233                  * If we got a slab here it's safe to mark it partially used
2234                  * and return.  We assume that the caller is going to remove
2235                  * at least one item.
2236                  */
2237                 if (slab) {
2238                         MPASS(slab->us_keg == keg);
2239                         LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2240                         return (slab);
2241                 }
2242                 /*
2243                  * We might not have been able to get a slab but another cpu
2244                  * could have while we were unlocked.  Check again before we
2245                  * fail.
2246                  */
2247                 flags |= M_NOVM;
2248         }
2249         return (slab);
2250 }
2251
2252 static uma_slab_t
2253 zone_fetch_slab(uma_zone_t zone, uma_keg_t keg, int flags)
2254 {
2255         uma_slab_t slab;
2256
2257         if (keg == NULL) {
2258                 keg = zone_first_keg(zone);
2259                 KEG_LOCK(keg);
2260         }
2261
2262         for (;;) {
2263                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2264                 if (slab)
2265                         return (slab);
2266                 if (flags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2267                         break;
2268         }
2269         KEG_UNLOCK(keg);
2270         return (NULL);
2271 }
2272
2273 /*
2274  * uma_zone_fetch_slab_multi:  Fetches a slab from one available keg.  Returns
2275  * with the keg locked.  On NULL no lock is held.
2276  *
2277  * The last pointer is used to seed the search.  It is not required.
2278  */
2279 static uma_slab_t
2280 zone_fetch_slab_multi(uma_zone_t zone, uma_keg_t last, int rflags)
2281 {
2282         uma_klink_t klink;
2283         uma_slab_t slab;
2284         uma_keg_t keg;
2285         int flags;
2286         int empty;
2287         int full;
2288
2289         /*
2290          * Don't wait on the first pass.  This will skip limit tests
2291          * as well.  We don't want to block if we can find a provider
2292          * without blocking.
2293          */
2294         flags = (rflags & ~M_WAITOK) | M_NOWAIT;
2295         /*
2296          * Use the last slab allocated as a hint for where to start
2297          * the search.
2298          */
2299         if (last != NULL) {
2300                 slab = keg_fetch_slab(last, zone, flags);
2301                 if (slab)
2302                         return (slab);
2303                 KEG_UNLOCK(last);
2304         }
2305         /*
2306          * Loop until we have a slab incase of transient failures
2307          * while M_WAITOK is specified.  I'm not sure this is 100%
2308          * required but we've done it for so long now.
2309          */
2310         for (;;) {
2311                 empty = 0;
2312                 full = 0;
2313                 /*
2314                  * Search the available kegs for slabs.  Be careful to hold the
2315                  * correct lock while calling into the keg layer.
2316                  */
2317                 LIST_FOREACH(klink, &zone->uz_kegs, kl_link) {
2318                         keg = klink->kl_keg;
2319                         KEG_LOCK(keg);
2320                         if ((keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) == 0) {
2321                                 slab = keg_fetch_slab(keg, zone, flags);
2322                                 if (slab)
2323                                         return (slab);
2324                         }
2325                         if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2326                                 full++;
2327                         else
2328                                 empty++;
2329                         KEG_UNLOCK(keg);
2330                 }
2331                 if (rflags & (M_NOWAIT | M_NOVM))
2332                         break;
2333                 flags = rflags;
2334                 /*
2335                  * All kegs are full.  XXX We can't atomically check all kegs
2336                  * and sleep so just sleep for a short period and retry.
2337                  */
2338                 if (full && !empty) {
2339                         ZONE_LOCK(zone);
2340                         zone->uz_flags |= UMA_ZFLAG_FULL;
2341                         zone->uz_sleeps++;
2342                         zone_log_warning(zone);
2343                         msleep(zone, zone->uz_lockptr, PVM,
2344                             "zonelimit", hz/100);
2345                         zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2346                         ZONE_UNLOCK(zone);
2347                         continue;
2348                 }
2349         }
2350         return (NULL);
2351 }
2352
2353 static void *
2354 slab_alloc_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab)
2355 {
2356         void *item;
2357         uint8_t freei;
2358
2359         MPASS(keg == slab->us_keg);
2360         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2361
2362         freei = BIT_FFS(SLAB_SETSIZE, &slab->us_free) - 1;
2363         BIT_CLR(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2364         item = slab->us_data + (keg->uk_rsize * freei);
2365         slab->us_freecount--;
2366         keg->uk_free--;
2367
2368         /* Move this slab to the full list */
2369         if (slab->us_freecount == 0) {
2370                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2371                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_full_slab, slab, us_link);
2372         }
2373
2374         return (item);
2375 }
2376
2377 static int
2378 zone_import(uma_zone_t zone, void **bucket, int max, int flags)
2379 {
2380         uma_slab_t slab;
2381         uma_keg_t keg;
2382         int i;
2383
2384         slab = NULL;
2385         keg = NULL;
2386         /* Try to keep the buckets totally full */
2387         for (i = 0; i < max; ) {
2388                 if ((slab = zone->uz_slab(zone, keg, flags)) == NULL)
2389                         break;
2390                 keg = slab->us_keg;
2391                 while (slab->us_freecount && i < max) { 
2392                         bucket[i++] = slab_alloc_item(keg, slab);
2393                         if (keg->uk_free <= keg->uk_reserve)
2394                                 break;
2395                 }
2396                 /* Don't grab more than one slab at a time. */
2397                 flags &= ~M_WAITOK;
2398                 flags |= M_NOWAIT;
2399         }
2400         if (slab != NULL)
2401                 KEG_UNLOCK(keg);
2402
2403         return i;
2404 }
2405
2406 static uma_bucket_t
2407 zone_alloc_bucket(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2408 {
2409         uma_bucket_t bucket;
2410         int max;
2411
2412         /* Don't wait for buckets, preserve caller's NOVM setting. */
2413         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT | (flags & M_NOVM));
2414         if (bucket == NULL)
2415                 goto out;
2416
2417         max = MIN(bucket->ub_entries, zone->uz_count);
2418         bucket->ub_cnt = zone->uz_import(zone->uz_arg, bucket->ub_bucket,
2419             max, flags);
2420
2421         /*
2422          * Initialize the memory if necessary.
2423          */
2424         if (bucket->ub_cnt != 0 && zone->uz_init != NULL) {
2425                 int i;
2426
2427                 for (i = 0; i < bucket->ub_cnt; i++)
2428                         if (zone->uz_init(bucket->ub_bucket[i], zone->uz_size,
2429                             flags) != 0)
2430                                 break;
2431                 /*
2432                  * If we couldn't initialize the whole bucket, put the
2433                  * rest back onto the freelist.
2434                  */
2435                 if (i != bucket->ub_cnt) {
2436                         zone->uz_release(zone->uz_arg, &bucket->ub_bucket[i],
2437                             bucket->ub_cnt - i);
2438 #ifdef INVARIANTS
2439                         bzero(&bucket->ub_bucket[i],
2440                             sizeof(void *) * (bucket->ub_cnt - i));
2441 #endif
2442                         bucket->ub_cnt = i;
2443                 }
2444         }
2445
2446 out:
2447         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt == 0) {
2448                 if (bucket != NULL)
2449                         bucket_free(zone, bucket, udata);
2450                 atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2451                 return (NULL);
2452         }
2453
2454         return (bucket);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Allocates a single item from a zone.
2459  *
2460  * Arguments
2461  *      zone   The zone to alloc for.
2462  *      udata  The data to be passed to the constructor.
2463  *      flags  M_WAITOK, M_NOWAIT, M_ZERO.
2464  *
2465  * Returns
2466  *      NULL if there is no memory and M_NOWAIT is set
2467  *      An item if successful
2468  */
2469
2470 static void *
2471 zone_alloc_item(uma_zone_t zone, void *udata, int flags)
2472 {
2473         void *item;
2474
2475         item = NULL;
2476
2477 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2478         printf("INTERNAL: Allocating one item from %s(%p)\n", zone->uz_name, zone);
2479 #endif
2480         if (zone->uz_import(zone->uz_arg, &item, 1, flags) != 1)
2481                 goto fail;
2482         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, 1);
2483
2484         /*
2485          * We have to call both the zone's init (not the keg's init)
2486          * and the zone's ctor.  This is because the item is going from
2487          * a keg slab directly to the user, and the user is expecting it
2488          * to be both zone-init'd as well as zone-ctor'd.
2489          */
2490         if (zone->uz_init != NULL) {
2491                 if (zone->uz_init(item, zone->uz_size, flags) != 0) {
2492                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_FINI);
2493                         goto fail;
2494                 }
2495         }
2496         if (zone->uz_ctor != NULL) {
2497                 if (zone->uz_ctor(item, zone->uz_size, udata, flags) != 0) {
2498                         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2499                         goto fail;
2500                 }
2501         }
2502 #ifdef INVARIANTS
2503         uma_dbg_alloc(zone, NULL, item);
2504 #endif
2505         if (flags & M_ZERO)
2506                 bzero(item, zone->uz_size);
2507
2508         return (item);
2509
2510 fail:
2511         atomic_add_long(&zone->uz_fails, 1);
2512         return (NULL);
2513 }
2514
2515 /* See uma.h */
2516 void
2517 uma_zfree_arg(uma_zone_t zone, void *item, void *udata)
2518 {
2519         uma_cache_t cache;
2520         uma_bucket_t bucket;
2521         int cpu;
2522
2523 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC_1
2524         printf("Freeing item %p to %s(%p)\n", item, zone->uz_name, zone);
2525 #endif
2526         CTR2(KTR_UMA, "uma_zfree_arg thread %x zone %s", curthread,
2527             zone->uz_name);
2528
2529         /* uma_zfree(..., NULL) does nothing, to match free(9). */
2530         if (item == NULL)
2531                 return;
2532 #ifdef DEBUG_MEMGUARD
2533         if (is_memguard_addr(item)) {
2534                 if (zone->uz_dtor != NULL && zone->uz_dtor != mtrash_dtor)
2535                         zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2536                 if (zone->uz_fini != NULL && zone->uz_fini != mtrash_fini)
2537                         zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2538                 memguard_free(item);
2539                 return;
2540         }
2541 #endif
2542 #ifdef INVARIANTS
2543         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2544                 uma_dbg_free(zone, udata, item);
2545         else
2546                 uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2547 #endif
2548         if (zone->uz_dtor != NULL)
2549                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2550
2551         /*
2552          * The race here is acceptable.  If we miss it we'll just have to wait
2553          * a little longer for the limits to be reset.
2554          */
2555         if (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL)
2556                 goto zfree_item;
2557
2558         /*
2559          * If possible, free to the per-CPU cache.  There are two
2560          * requirements for safe access to the per-CPU cache: (1) the thread
2561          * accessing the cache must not be preempted or yield during access,
2562          * and (2) the thread must not migrate CPUs without switching which
2563          * cache it accesses.  We rely on a critical section to prevent
2564          * preemption and migration.  We release the critical section in
2565          * order to acquire the zone mutex if we are unable to free to the
2566          * current cache; when we re-acquire the critical section, we must
2567          * detect and handle migration if it has occurred.
2568          */
2569 zfree_restart:
2570         critical_enter();
2571         cpu = curcpu;
2572         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2573
2574 zfree_start:
2575         /*
2576          * Try to free into the allocbucket first to give LIFO ordering
2577          * for cache-hot datastructures.  Spill over into the freebucket
2578          * if necessary.  Alloc will swap them if one runs dry.
2579          */
2580         bucket = cache->uc_allocbucket;
2581         if (bucket == NULL || bucket->ub_cnt >= bucket->ub_entries)
2582                 bucket = cache->uc_freebucket;
2583         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2584                 KASSERT(bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] == NULL,
2585                     ("uma_zfree: Freeing to non free bucket index."));
2586                 bucket->ub_bucket[bucket->ub_cnt] = item;
2587                 bucket->ub_cnt++;
2588                 cache->uc_frees++;
2589                 critical_exit();
2590                 return;
2591         }
2592
2593         /*
2594          * We must go back the zone, which requires acquiring the zone lock,
2595          * which in turn means we must release and re-acquire the critical
2596          * section.  Since the critical section is released, we may be
2597          * preempted or migrate.  As such, make sure not to maintain any
2598          * thread-local state specific to the cache from prior to releasing
2599          * the critical section.
2600          */
2601         critical_exit();
2602         if (zone->uz_count == 0 || bucketdisable)
2603                 goto zfree_item;
2604
2605         ZONE_LOCK(zone);
2606         critical_enter();
2607         cpu = curcpu;
2608         cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2609
2610         /*
2611          * Since we have locked the zone we may as well send back our stats.
2612          */
2613         atomic_add_long(&zone->uz_allocs, cache->uc_allocs);
2614         atomic_add_long(&zone->uz_frees, cache->uc_frees);
2615         cache->uc_allocs = 0;
2616         cache->uc_frees = 0;
2617
2618         bucket = cache->uc_freebucket;
2619         if (bucket != NULL && bucket->ub_cnt < bucket->ub_entries) {
2620                 ZONE_UNLOCK(zone);
2621                 goto zfree_start;
2622         }
2623         cache->uc_freebucket = NULL;
2624
2625         /* Can we throw this on the zone full list? */
2626         if (bucket != NULL) {
2627 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2628                 printf("uma_zfree: Putting old bucket on the free list.\n");
2629 #endif
2630                 /* ub_cnt is pointing to the last free item */
2631                 KASSERT(bucket->ub_cnt != 0,
2632                     ("uma_zfree: Attempting to insert an empty bucket onto the full list.\n"));
2633                 LIST_INSERT_HEAD(&zone->uz_buckets, bucket, ub_link);
2634         }
2635
2636         /* We are no longer associated with this CPU. */
2637         critical_exit();
2638
2639         /* And the zone.. */
2640         ZONE_UNLOCK(zone);
2641
2642 #ifdef UMA_DEBUG_ALLOC
2643         printf("uma_zfree: Allocating new free bucket.\n");
2644 #endif
2645         bucket = bucket_alloc(zone, udata, M_NOWAIT);
2646         if (bucket) {
2647                 critical_enter();
2648                 cpu = curcpu;
2649                 cache = &zone->uz_cpu[cpu];
2650                 if (cache->uc_freebucket == NULL) {
2651                         cache->uc_freebucket = bucket;
2652                         goto zfree_start;
2653                 }
2654                 /*
2655                  * We lost the race, start over.  We have to drop our
2656                  * critical section to free the bucket.
2657                  */
2658                 critical_exit();
2659                 bucket_free(zone, bucket, udata);
2660                 goto zfree_restart;
2661         }
2662
2663         /*
2664          * If nothing else caught this, we'll just do an internal free.
2665          */
2666 zfree_item:
2667         zone_free_item(zone, item, udata, SKIP_DTOR);
2668
2669         return;
2670 }
2671
2672 static void
2673 slab_free_item(uma_keg_t keg, uma_slab_t slab, void *item)
2674 {
2675         uint8_t freei;
2676
2677         mtx_assert(&keg->uk_lock, MA_OWNED);
2678         MPASS(keg == slab->us_keg);
2679
2680         /* Do we need to remove from any lists? */
2681         if (slab->us_freecount+1 == keg->uk_ipers) {
2682                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2683                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
2684         } else if (slab->us_freecount == 0) {
2685                 LIST_REMOVE(slab, us_link);
2686                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_part_slab, slab, us_link);
2687         }
2688
2689         /* Slab management. */
2690         freei = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
2691         BIT_SET(SLAB_SETSIZE, freei, &slab->us_free);
2692         slab->us_freecount++;
2693
2694         /* Keg statistics. */
2695         keg->uk_free++;
2696 }
2697
2698 static void
2699 zone_release(uma_zone_t zone, void **bucket, int cnt)
2700 {
2701         void *item;
2702         uma_slab_t slab;
2703         uma_keg_t keg;
2704         uint8_t *mem;
2705         int clearfull;
2706         int i;
2707
2708         clearfull = 0;
2709         keg = zone_first_keg(zone);
2710         KEG_LOCK(keg);
2711         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2712                 item = bucket[i];
2713                 if (!(zone->uz_flags & UMA_ZONE_VTOSLAB)) {
2714                         mem = (uint8_t *)((uintptr_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
2715                         if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_HASH) {
2716                                 slab = hash_sfind(&keg->uk_hash, mem);
2717                         } else {
2718                                 mem += keg->uk_pgoff;
2719                                 slab = (uma_slab_t)mem;
2720                         }
2721                 } else {
2722                         slab = vtoslab((vm_offset_t)item);
2723                         if (slab->us_keg != keg) {
2724                                 KEG_UNLOCK(keg);
2725                                 keg = slab->us_keg;
2726                                 KEG_LOCK(keg);
2727                         }
2728                 }
2729                 slab_free_item(keg, slab, item);
2730                 if (keg->uk_flags & UMA_ZFLAG_FULL) {
2731                         if (keg->uk_pages < keg->uk_maxpages) {
2732                                 keg->uk_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2733                                 clearfull = 1;
2734                         }
2735
2736                         /* 
2737                          * We can handle one more allocation. Since we're
2738                          * clearing ZFLAG_FULL, wake up all procs blocked
2739                          * on pages. This should be uncommon, so keeping this
2740                          * simple for now (rather than adding count of blocked 
2741                          * threads etc).
2742                          */
2743                         wakeup(keg);
2744                 }
2745         }
2746         KEG_UNLOCK(keg);
2747         if (clearfull) {
2748                 ZONE_LOCK(zone);
2749                 zone->uz_flags &= ~UMA_ZFLAG_FULL;
2750                 wakeup(zone);
2751                 ZONE_UNLOCK(zone);
2752         }
2753
2754 }
2755
2756 /*
2757  * Frees a single item to any zone.
2758  *
2759  * Arguments:
2760  *      zone   The zone to free to
2761  *      item   The item we're freeing
2762  *      udata  User supplied data for the dtor
2763  *      skip   Skip dtors and finis
2764  */
2765 static void
2766 zone_free_item(uma_zone_t zone, void *item, void *udata, enum zfreeskip skip)
2767 {
2768
2769 #ifdef INVARIANTS
2770         if (skip == SKIP_NONE) {
2771                 if (zone->uz_flags & UMA_ZONE_MALLOC)
2772                         uma_dbg_free(zone, udata, item);
2773                 else
2774                         uma_dbg_free(zone, NULL, item);
2775         }
2776 #endif
2777         if (skip < SKIP_DTOR && zone->uz_dtor)
2778                 zone->uz_dtor(item, zone->uz_size, udata);
2779
2780         if (skip < SKIP_FINI && zone->uz_fini)
2781                 zone->uz_fini(item, zone->uz_size);
2782
2783         atomic_add_long(&zone->uz_frees, 1);
2784         zone->uz_release(zone->uz_arg, &item, 1);
2785 }
2786
2787 /* See uma.h */
2788 int
2789 uma_zone_set_max(uma_zone_t zone, int nitems)
2790 {
2791         uma_keg_t keg;
2792
2793         keg = zone_first_keg(zone);
2794         if (keg == NULL)
2795                 return (0);
2796         KEG_LOCK(keg);
2797         keg->uk_maxpages = (nitems / keg->uk_ipers) * keg->uk_ppera;
2798         if (keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers < nitems)
2799                 keg->uk_maxpages += keg->uk_ppera;
2800         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2801         KEG_UNLOCK(keg);
2802
2803         return (nitems);
2804 }
2805
2806 /* See uma.h */
2807 int
2808 uma_zone_get_max(uma_zone_t zone)
2809 {
2810         int nitems;
2811         uma_keg_t keg;
2812
2813         keg = zone_first_keg(zone);
2814         if (keg == NULL)
2815                 return (0);
2816         KEG_LOCK(keg);
2817         nitems = keg->uk_maxpages * keg->uk_ipers;
2818         KEG_UNLOCK(keg);
2819
2820         return (nitems);
2821 }
2822
2823 /* See uma.h */
2824 void
2825 uma_zone_set_warning(uma_zone_t zone, const char *warning)
2826 {
2827
2828         ZONE_LOCK(zone);
2829         zone->uz_warning = warning;
2830         ZONE_UNLOCK(zone);
2831 }
2832
2833 /* See uma.h */
2834 int
2835 uma_zone_get_cur(uma_zone_t zone)
2836 {
2837         int64_t nitems;
2838         u_int i;
2839
2840         ZONE_LOCK(zone);
2841         nitems = zone->uz_allocs - zone->uz_frees;
2842         CPU_FOREACH(i) {
2843                 /*
2844                  * See the comment in sysctl_vm_zone_stats() regarding the
2845                  * safety of accessing the per-cpu caches. With the zone lock
2846                  * held, it is safe, but can potentially result in stale data.
2847                  */
2848                 nitems += zone->uz_cpu[i].uc_allocs -
2849                     zone->uz_cpu[i].uc_frees;
2850         }
2851         ZONE_UNLOCK(zone);
2852
2853         return (nitems < 0 ? 0 : nitems);
2854 }
2855
2856 /* See uma.h */
2857 void
2858 uma_zone_set_init(uma_zone_t zone, uma_init uminit)
2859 {
2860         uma_keg_t keg;
2861
2862         keg = zone_first_keg(zone);
2863         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2864         KEG_LOCK(keg);
2865         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2866             ("uma_zone_set_init on non-empty keg"));
2867         keg->uk_init = uminit;
2868         KEG_UNLOCK(keg);
2869 }
2870
2871 /* See uma.h */
2872 void
2873 uma_zone_set_fini(uma_zone_t zone, uma_fini fini)
2874 {
2875         uma_keg_t keg;
2876
2877         keg = zone_first_keg(zone);
2878         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2879         KEG_LOCK(keg);
2880         KASSERT(keg->uk_pages == 0,
2881             ("uma_zone_set_fini on non-empty keg"));
2882         keg->uk_fini = fini;
2883         KEG_UNLOCK(keg);
2884 }
2885
2886 /* See uma.h */
2887 void
2888 uma_zone_set_zinit(uma_zone_t zone, uma_init zinit)
2889 {
2890
2891         ZONE_LOCK(zone);
2892         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2893             ("uma_zone_set_zinit on non-empty keg"));
2894         zone->uz_init = zinit;
2895         ZONE_UNLOCK(zone);
2896 }
2897
2898 /* See uma.h */
2899 void
2900 uma_zone_set_zfini(uma_zone_t zone, uma_fini zfini)
2901 {
2902
2903         ZONE_LOCK(zone);
2904         KASSERT(zone_first_keg(zone)->uk_pages == 0,
2905             ("uma_zone_set_zfini on non-empty keg"));
2906         zone->uz_fini = zfini;
2907         ZONE_UNLOCK(zone);
2908 }
2909
2910 /* See uma.h */
2911 /* XXX uk_freef is not actually used with the zone locked */
2912 void
2913 uma_zone_set_freef(uma_zone_t zone, uma_free freef)
2914 {
2915         uma_keg_t keg;
2916
2917         keg = zone_first_keg(zone);
2918         KASSERT(keg != NULL, ("uma_zone_set_init: Invalid zone type"));
2919         KEG_LOCK(keg);
2920         keg->uk_freef = freef;
2921         KEG_UNLOCK(keg);
2922 }
2923
2924 /* See uma.h */
2925 /* XXX uk_allocf is not actually used with the zone locked */
2926 void
2927 uma_zone_set_allocf(uma_zone_t zone, uma_alloc allocf)
2928 {
2929         uma_keg_t keg;
2930
2931         keg = zone_first_keg(zone);
2932         KEG_LOCK(keg);
2933         keg->uk_allocf = allocf;
2934         KEG_UNLOCK(keg);
2935 }
2936
2937 /* See uma.h */
2938 void
2939 uma_zone_reserve(uma_zone_t zone, int items)
2940 {
2941         uma_keg_t keg;
2942
2943         keg = zone_first_keg(zone);
2944         if (keg == NULL)
2945                 return;
2946         KEG_LOCK(keg);
2947         keg->uk_reserve = items;
2948         KEG_UNLOCK(keg);
2949
2950         return;
2951 }
2952
2953 /* See uma.h */
2954 int
2955 uma_zone_reserve_kva(uma_zone_t zone, int count)
2956 {
2957         uma_keg_t keg;
2958         vm_offset_t kva;
2959         int pages;
2960
2961         keg = zone_first_keg(zone);
2962         if (keg == NULL)
2963                 return (0);
2964         pages = count / keg->uk_ipers;
2965
2966         if (pages * keg->uk_ipers < count)
2967                 pages++;
2968
2969 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2970         if (keg->uk_ppera > 1) {
2971 #else
2972         if (1) {
2973 #endif
2974                 kva = kva_alloc(pages * UMA_SLAB_SIZE);
2975                 if (kva == 0)
2976                         return (0);
2977         } else
2978                 kva = 0;
2979         KEG_LOCK(keg);
2980         keg->uk_kva = kva;
2981         keg->uk_offset = 0;
2982         keg->uk_maxpages = pages;
2983 #ifdef UMA_MD_SMALL_ALLOC
2984         keg->uk_allocf = (keg->uk_ppera > 1) ? noobj_alloc : uma_small_alloc;
2985 #else
2986         keg->uk_allocf = noobj_alloc;
2987 #endif
2988         keg->uk_flags |= UMA_ZONE_NOFREE;
2989         KEG_UNLOCK(keg);
2990
2991         return (1);
2992 }
2993
2994 /* See uma.h */
2995 void
2996 uma_prealloc(uma_zone_t zone, int items)
2997 {
2998         int slabs;
2999         uma_slab_t slab;
3000         uma_keg_t keg;
3001
3002         keg = zone_first_keg(zone);
3003         if (keg == NULL)
3004                 return;
3005         KEG_LOCK(keg);
3006         slabs = items / keg->uk_ipers;
3007         if (slabs * keg->uk_ipers < items)
3008                 slabs++;
3009         while (slabs > 0) {
3010                 slab = keg_alloc_slab(keg, zone, M_WAITOK);
3011                 if (slab == NULL)
3012                         break;
3013                 MPASS(slab->us_keg == keg);
3014                 LIST_INSERT_HEAD(&keg->uk_free_slab, slab, us_link);
3015                 slabs--;
3016         }
3017         KEG_UNLOCK(keg);
3018 }
3019
3020 /* See uma.h */
3021 uint32_t *
3022 uma_find_refcnt(uma_zone_t zone, void *item)
3023 {
3024         uma_slabrefcnt_t slabref;
3025         uma_slab_t slab;
3026         uma_keg_t keg;
3027         uint32_t *refcnt;
3028         int idx;
3029
3030         slab = vtoslab((vm_offset_t)item & (~UMA_SLAB_MASK));
3031         slabref = (uma_slabrefcnt_t)slab;
3032         keg = slab->us_keg;
3033         KASSERT(keg->uk_flags & UMA_ZONE_REFCNT,
3034             ("uma_find_refcnt(): zone possibly not UMA_ZONE_REFCNT"));
3035         idx = ((uintptr_t)item - (uintptr_t)slab->us_data) / keg->uk_rsize;
3036         refcnt = &slabref->us_refcnt[idx];
3037         return refcnt;
3038 }
3039
3040 /* See uma.h */
3041 void
3042 uma_reclaim(void)
3043 {
3044 #ifdef UMA_DEBUG
3045         printf("UMA: vm asked us to release pages!\n");
3046 #endif
3047         bucket_enable();
3048         zone_foreach(zone_drain);
3049         /*
3050          * Some slabs may have been freed but this zone will be visited early
3051          * we visit again so that we can free pages that are empty once other
3052          * zones are drained.  We have to do the same for buckets.
3053          */
3054         zone_drain(slabzone);
3055         zone_drain(slabrefzone);
3056         bucket_zone_drain();
3057 }
3058
3059 /* See uma.h */
3060 int
3061 uma_zone_exhausted(uma_zone_t zone)
3062 {
3063         int full;
3064
3065         ZONE_LOCK(zone);
3066         full = (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3067         ZONE_UNLOCK(zone);
3068         return (full);  
3069 }
3070
3071 int
3072 uma_zone_exhausted_nolock(uma_zone_t zone)
3073 {
3074         return (zone->uz_flags & UMA_ZFLAG_FULL);
3075 }
3076
3077 void *
3078 uma_large_malloc(int size, int wait)
3079 {
3080         void *mem;
3081         uma_slab_t slab;
3082         uint8_t flags;
3083
3084         slab = zone_alloc_item(slabzone, NULL, wait);
3085         if (slab == NULL)
3086                 return (NULL);
3087         mem = page_alloc(NULL, size, &flags, wait);
3088         if (mem) {
3089                 vsetslab((vm_offset_t)mem, slab);
3090                 slab->us_data = mem;
3091                 slab->us_flags = flags | UMA_SLAB_MALLOC;
3092                 slab->us_size = size;
3093         } else {
3094                 zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3095         }
3096
3097         return (mem);
3098 }
3099
3100 void
3101 uma_large_free(uma_slab_t slab)
3102 {
3103
3104         page_free(slab->us_data, slab->us_size, slab->us_flags);
3105         zone_free_item(slabzone, slab, NULL, SKIP_NONE);
3106 }
3107
3108 void
3109 uma_print_stats(void)
3110 {
3111         zone_foreach(uma_print_zone);
3112 }
3113
3114 static void
3115 slab_print(uma_slab_t slab)
3116 {
3117         printf("slab: keg %p, data %p, freecount %d\n",
3118                 slab->us_keg, slab->us_data, slab->us_freecount);
3119 }
3120
3121 static void
3122 cache_print(uma_cache_t cache)
3123 {
3124         printf("alloc: %p(%d), free: %p(%d)\n",
3125                 cache->uc_allocbucket,
3126                 cache->uc_allocbucket?cache->uc_allocbucket->ub_cnt:0,
3127                 cache->uc_freebucket,
3128                 cache->uc_freebucket?cache->uc_freebucket->ub_cnt:0);
3129 }
3130
3131 static void
3132 uma_print_keg(uma_keg_t keg)
3133 {
3134         uma_slab_t slab;
3135
3136         printf("keg: %s(%p) size %d(%d) flags %#x ipers %d ppera %d "
3137             "out %d free %d limit %d\n",
3138             keg->uk_name, keg, keg->uk_size, keg->uk_rsize, keg->uk_flags,
3139             keg->uk_ipers, keg->uk_ppera,
3140             (keg->uk_ipers * keg->uk_pages) - keg->uk_free, keg->uk_free,
3141             (keg->uk_maxpages / keg->uk_ppera) * keg->uk_ipers);
3142         printf("Part slabs:\n");
3143         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_part_slab, us_link)
3144                 slab_print(slab);
3145         printf("Free slabs:\n");
3146         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_free_slab, us_link)
3147                 slab_print(slab);
3148         printf("Full slabs:\n");
3149         LIST_FOREACH(slab, &keg->uk_full_slab, us_link)
3150                 slab_print(slab);
3151 }
3152
3153 void
3154 uma_print_zone(uma_zone_t zone)
3155 {
3156         uma_cache_t cache;
3157         uma_klink_t kl;
3158         int i;
3159
3160         printf("zone: %s(%p) size %d flags %#x\n",
3161             zone->uz_name, zone, zone->uz_size, zone->uz_flags);
3162         LIST_FOREACH(kl, &zone->uz_kegs, kl_link)
3163                 uma_print_keg(kl->kl_keg);
3164         CPU_FOREACH(i) {
3165                 cache = &zone->uz_cpu[i];
3166                 printf("CPU %d Cache:\n", i);
3167                 cache_print(cache);
3168         }
3169 }
3170
3171 #ifdef DDB
3172 /*
3173  * Generate statistics across both the zone and its per-cpu cache's.  Return
3174  * desired statistics if the pointer is non-NULL for that statistic.
3175  *
3176  * Note: does not update the zone statistics, as it can't safely clear the
3177  * per-CPU cache statistic.
3178  *
3179  * XXXRW: Following the uc_allocbucket and uc_freebucket pointers here isn't
3180  * safe from off-CPU; we should modify the caches to track this information
3181  * directly so that we don't have to.
3182  */
3183 static void
3184 uma_zone_sumstat(uma_zone_t z, int *cachefreep, uint64_t *allocsp,
3185     uint64_t *freesp, uint64_t *sleepsp)
3186 {
3187         uma_cache_t cache;
3188         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3189         int cachefree, cpu;
3190
3191         allocs = frees = sleeps = 0;
3192         cachefree = 0;
3193         CPU_FOREACH(cpu) {
3194                 cache = &z->uz_cpu[cpu];
3195                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3196                         cachefree += cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3197                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3198                         cachefree += cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3199                 allocs += cache->uc_allocs;
3200                 frees += cache->uc_frees;
3201         }
3202         allocs += z->uz_allocs;
3203         frees += z->uz_frees;
3204         sleeps += z->uz_sleeps;
3205         if (cachefreep != NULL)
3206                 *cachefreep = cachefree;
3207         if (allocsp != NULL)
3208                 *allocsp = allocs;
3209         if (freesp != NULL)
3210                 *freesp = frees;
3211         if (sleepsp != NULL)
3212                 *sleepsp = sleeps;
3213 }
3214 #endif /* DDB */
3215
3216 static int
3217 sysctl_vm_zone_count(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3218 {
3219         uma_keg_t kz;
3220         uma_zone_t z;
3221         int count;
3222
3223         count = 0;
3224         mtx_lock(&uma_mtx);
3225         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3226                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3227                         count++;
3228         }
3229         mtx_unlock(&uma_mtx);
3230         return (sysctl_handle_int(oidp, &count, 0, req));
3231 }
3232
3233 static int
3234 sysctl_vm_zone_stats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3235 {
3236         struct uma_stream_header ush;
3237         struct uma_type_header uth;
3238         struct uma_percpu_stat ups;
3239         uma_bucket_t bucket;
3240         struct sbuf sbuf;
3241         uma_cache_t cache;
3242         uma_klink_t kl;
3243         uma_keg_t kz;
3244         uma_zone_t z;
3245         uma_keg_t k;
3246         int count, error, i;
3247
3248         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
3249         if (error != 0)
3250                 return (error);
3251         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
3252
3253         count = 0;
3254         mtx_lock(&uma_mtx);
3255         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3256                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link)
3257                         count++;
3258         }
3259
3260         /*
3261          * Insert stream header.
3262          */
3263         bzero(&ush, sizeof(ush));
3264         ush.ush_version = UMA_STREAM_VERSION;
3265         ush.ush_maxcpus = (mp_maxid + 1);
3266         ush.ush_count = count;
3267         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ush, sizeof(ush));
3268
3269         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3270                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3271                         bzero(&uth, sizeof(uth));
3272                         ZONE_LOCK(z);
3273                         strlcpy(uth.uth_name, z->uz_name, UTH_MAX_NAME);
3274                         uth.uth_align = kz->uk_align;
3275                         uth.uth_size = kz->uk_size;
3276                         uth.uth_rsize = kz->uk_rsize;
3277                         LIST_FOREACH(kl, &z->uz_kegs, kl_link) {
3278                                 k = kl->kl_keg;
3279                                 uth.uth_maxpages += k->uk_maxpages;
3280                                 uth.uth_pages += k->uk_pages;
3281                                 uth.uth_keg_free += k->uk_free;
3282                                 uth.uth_limit = (k->uk_maxpages / k->uk_ppera)
3283                                     * k->uk_ipers;
3284                         }
3285
3286                         /*
3287                          * A zone is secondary is it is not the first entry
3288                          * on the keg's zone list.
3289                          */
3290                         if ((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3291                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z))
3292                                 uth.uth_zone_flags = UTH_ZONE_SECONDARY;
3293
3294                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3295                                 uth.uth_zone_free += bucket->ub_cnt;
3296                         uth.uth_allocs = z->uz_allocs;
3297                         uth.uth_frees = z->uz_frees;
3298                         uth.uth_fails = z->uz_fails;
3299                         uth.uth_sleeps = z->uz_sleeps;
3300                         (void)sbuf_bcat(&sbuf, &uth, sizeof(uth));
3301                         /*
3302                          * While it is not normally safe to access the cache
3303                          * bucket pointers while not on the CPU that owns the
3304                          * cache, we only allow the pointers to be exchanged
3305                          * without the zone lock held, not invalidated, so
3306                          * accept the possible race associated with bucket
3307                          * exchange during monitoring.
3308                          */
3309                         for (i = 0; i < (mp_maxid + 1); i++) {
3310                                 bzero(&ups, sizeof(ups));
3311                                 if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL)
3312                                         goto skip;
3313                                 if (CPU_ABSENT(i))
3314                                         goto skip;
3315                                 cache = &z->uz_cpu[i];
3316                                 if (cache->uc_allocbucket != NULL)
3317                                         ups.ups_cache_free +=
3318                                             cache->uc_allocbucket->ub_cnt;
3319                                 if (cache->uc_freebucket != NULL)
3320                                         ups.ups_cache_free +=
3321                                             cache->uc_freebucket->ub_cnt;
3322                                 ups.ups_allocs = cache->uc_allocs;
3323                                 ups.ups_frees = cache->uc_frees;
3324 skip:
3325                                 (void)sbuf_bcat(&sbuf, &ups, sizeof(ups));
3326                         }
3327                         ZONE_UNLOCK(z);
3328                 }
3329         }
3330         mtx_unlock(&uma_mtx);
3331         error = sbuf_finish(&sbuf);
3332         sbuf_delete(&sbuf);
3333         return (error);
3334 }
3335
3336 #ifdef DDB
3337 DB_SHOW_COMMAND(uma, db_show_uma)
3338 {
3339         uint64_t allocs, frees, sleeps;
3340         uma_bucket_t bucket;
3341         uma_keg_t kz;
3342         uma_zone_t z;
3343         int cachefree;
3344
3345         db_printf("%18s %8s %8s %8s %12s %8s\n", "Zone", "Size", "Used", "Free",
3346             "Requests", "Sleeps");
3347         LIST_FOREACH(kz, &uma_kegs, uk_link) {
3348                 LIST_FOREACH(z, &kz->uk_zones, uz_link) {
3349                         if (kz->uk_flags & UMA_ZFLAG_INTERNAL) {
3350                                 allocs = z->uz_allocs;
3351                                 frees = z->uz_frees;
3352                                 sleeps = z->uz_sleeps;
3353                                 cachefree = 0;
3354                         } else
3355                                 uma_zone_sumstat(z, &cachefree, &allocs,
3356                                     &frees, &sleeps);
3357                         if (!((z->uz_flags & UMA_ZONE_SECONDARY) &&
3358                             (LIST_FIRST(&kz->uk_zones) != z)))
3359                                 cachefree += kz->uk_free;
3360                         LIST_FOREACH(bucket, &z->uz_buckets, ub_link)
3361                                 cachefree += bucket->ub_cnt;
3362                         db_printf("%18s %8ju %8jd %8d %12ju %8ju\n", z->uz_name,
3363                             (uintmax_t)kz->uk_size,
3364                             (intmax_t)(allocs - frees), cachefree,
3365                             (uintmax_t)allocs, sleeps);
3366                         if (db_pager_quit)
3367                                 return;
3368                 }
3369         }
3370 }
3371 #endif