madt: Ignore interrupt override entry if no overriding will happen
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_slaballoc.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * KERN_SLABALLOC.C     - Kernel SLAB memory allocator
5  * 
6  * Copyright (c) 2003,2004,2010 The DragonFly Project.  All rights reserved.
7  * 
8  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
9  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
10  * 
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 
15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
19  *    the documentation and/or other materials provided with the
20  *    distribution.
21  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
22  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
23  *    from this software without specific, prior written permission.
24  * 
25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
26  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
27  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
28  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
29  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
30  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
31  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
32  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
33  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
34  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
35  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
36  * SUCH DAMAGE.
37  *
38  * This module implements a slab allocator drop-in replacement for the
39  * kernel malloc().
40  *
41  * A slab allocator reserves a ZONE for each chunk size, then lays the
42  * chunks out in an array within the zone.  Allocation and deallocation
43  * is nearly instantanious, and fragmentation/overhead losses are limited
44  * to a fixed worst-case amount.
45  *
46  * The downside of this slab implementation is in the chunk size
47  * multiplied by the number of zones.  ~80 zones * 128K = 10MB of VM per cpu.
48  * In a kernel implementation all this memory will be physical so
49  * the zone size is adjusted downward on machines with less physical
50  * memory.  The upside is that overhead is bounded... this is the *worst*
51  * case overhead.
52  *
53  * Slab management is done on a per-cpu basis and no locking or mutexes
54  * are required, only a critical section.  When one cpu frees memory
55  * belonging to another cpu's slab manager an asynchronous IPI message
56  * will be queued to execute the operation.   In addition, both the
57  * high level slab allocator and the low level zone allocator optimize
58  * M_ZERO requests, and the slab allocator does not have to pre initialize
59  * the linked list of chunks.
60  *
61  * XXX Balancing is needed between cpus.  Balance will be handled through
62  * asynchronous IPIs primarily by reassigning the z_Cpu ownership of chunks.
63  *
64  * XXX If we have to allocate a new zone and M_USE_RESERVE is set, use of
65  * the new zone should be restricted to M_USE_RESERVE requests only.
66  *
67  *      Alloc Size      Chunking        Number of zones
68  *      0-127           8               16
69  *      128-255         16              8
70  *      256-511         32              8
71  *      512-1023        64              8
72  *      1024-2047       128             8
73  *      2048-4095       256             8
74  *      4096-8191       512             8
75  *      8192-16383      1024            8
76  *      16384-32767     2048            8
77  *      (if PAGE_SIZE is 4K the maximum zone allocation is 16383)
78  *
79  *      Allocations >= ZoneLimit go directly to kmem.
80  *
81  *                      API REQUIREMENTS AND SIDE EFFECTS
82  *
83  *    To operate as a drop-in replacement to the FreeBSD-4.x malloc() we
84  *    have remained compatible with the following API requirements:
85  *
86  *    + small power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (kern_tty)
87  *    + all power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (twe)
88  *    + malloc(0) is allowed and returns non-NULL (ahc driver)
89  *    + ability to allocate arbitrarily large chunks of memory
90  */
91
92 #include "opt_vm.h"
93
94 #include <sys/param.h>
95 #include <sys/systm.h>
96 #include <sys/kernel.h>
97 #include <sys/slaballoc.h>
98 #include <sys/mbuf.h>
99 #include <sys/vmmeter.h>
100 #include <sys/lock.h>
101 #include <sys/thread.h>
102 #include <sys/globaldata.h>
103 #include <sys/sysctl.h>
104 #include <sys/ktr.h>
105
106 #include <vm/vm.h>
107 #include <vm/vm_param.h>
108 #include <vm/vm_kern.h>
109 #include <vm/vm_extern.h>
110 #include <vm/vm_object.h>
111 #include <vm/pmap.h>
112 #include <vm/vm_map.h>
113 #include <vm/vm_page.h>
114 #include <vm/vm_pageout.h>
115
116 #include <machine/cpu.h>
117
118 #include <sys/thread2.h>
119
120 #define btokup(z)       (&pmap_kvtom((vm_offset_t)(z))->ku_pagecnt)
121
122 #define MEMORY_STRING   "ptr=%p type=%p size=%d flags=%04x"
123 #define MEMORY_ARG_SIZE (sizeof(void *) * 2 + sizeof(unsigned long) +   \
124                         sizeof(int))
125
126 #if !defined(KTR_MEMORY)
127 #define KTR_MEMORY      KTR_ALL
128 #endif
129 KTR_INFO_MASTER(memory);
130 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, malloc_beg, 0, "malloc begin", 0);
131 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, malloc_end, 1, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
132 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_zero, 2, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
133 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_ovsz, 3, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
134 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_ovsz_delayed, 4, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
135 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_chunk, 5, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
136 #ifdef SMP
137 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_request, 6, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
138 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_rem_beg, 7, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
139 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_rem_end, 8, MEMORY_STRING, MEMORY_ARG_SIZE);
140 #endif
141 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_beg, 9, "free begin", 0);
142 KTR_INFO(KTR_MEMORY, memory, free_end, 10, "free end", 0);
143
144 #define logmemory(name, ptr, type, size, flags)                         \
145         KTR_LOG(memory_ ## name, ptr, type, size, flags)
146 #define logmemory_quick(name)                                           \
147         KTR_LOG(memory_ ## name)
148
149 /*
150  * Fixed globals (not per-cpu)
151  */
152 static int ZoneSize;
153 static int ZoneLimit;
154 static int ZonePageCount;
155 static uintptr_t ZoneMask;
156 static int ZoneBigAlloc;                /* in KB */
157 static int ZoneGenAlloc;                /* in KB */
158 struct malloc_type *kmemstatistics;     /* exported to vmstat */
159 static int32_t weirdary[16];
160
161 static void *kmem_slab_alloc(vm_size_t bytes, vm_offset_t align, int flags);
162 static void kmem_slab_free(void *ptr, vm_size_t bytes);
163
164 #if defined(INVARIANTS)
165 static void chunk_mark_allocated(SLZone *z, void *chunk);
166 static void chunk_mark_free(SLZone *z, void *chunk);
167 #else
168 #define chunk_mark_allocated(z, chunk)
169 #define chunk_mark_free(z, chunk)
170 #endif
171
172 /*
173  * Misc constants.  Note that allocations that are exact multiples of 
174  * PAGE_SIZE, or exceed the zone limit, fall through to the kmem module.
175  * IN_SAME_PAGE_MASK is used to sanity-check the per-page free lists.
176  */
177 #define MIN_CHUNK_SIZE          8               /* in bytes */
178 #define MIN_CHUNK_MASK          (MIN_CHUNK_SIZE - 1)
179 #define ZONE_RELS_THRESH        2               /* threshold number of zones */
180 #define IN_SAME_PAGE_MASK       (~(intptr_t)PAGE_MASK | MIN_CHUNK_MASK)
181
182 /*
183  * The WEIRD_ADDR is used as known text to copy into free objects to
184  * try to create deterministic failure cases if the data is accessed after
185  * free.
186  */    
187 #define WEIRD_ADDR      0xdeadc0de
188 #define MAX_COPY        sizeof(weirdary)
189 #define ZERO_LENGTH_PTR ((void *)-8)
190
191 /*
192  * Misc global malloc buckets
193  */
194
195 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
196 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
197 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
198  
199 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
200 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
201
202 /*
203  * Initialize the slab memory allocator.  We have to choose a zone size based
204  * on available physical memory.  We choose a zone side which is approximately
205  * 1/1024th of our memory, so if we have 128MB of ram we have a zone size of
206  * 128K.  The zone size is limited to the bounds set in slaballoc.h
207  * (typically 32K min, 128K max). 
208  */
209 static void kmeminit(void *dummy);
210
211 char *ZeroPage;
212
213 SYSINIT(kmem, SI_BOOT1_ALLOCATOR, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL)
214
215 #ifdef INVARIANTS
216 /*
217  * If enabled any memory allocated without M_ZERO is initialized to -1.
218  */
219 static int  use_malloc_pattern;
220 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, use_malloc_pattern, CTLFLAG_RW,
221     &use_malloc_pattern, 0,
222     "Initialize memory to -1 if M_ZERO not specified");
223 #endif
224
225 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, zone_big_alloc, CTLFLAG_RD, &ZoneBigAlloc, 0, "");
226 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, zone_gen_alloc, CTLFLAG_RD, &ZoneGenAlloc, 0, "");
227
228 static void
229 kmeminit(void *dummy)
230 {
231     size_t limsize;
232     int usesize;
233     int i;
234
235     limsize = (size_t)vmstats.v_page_count * PAGE_SIZE;
236     if (limsize > KvaSize)
237         limsize = KvaSize;
238
239     usesize = (int)(limsize / 1024);    /* convert to KB */
240
241     ZoneSize = ZALLOC_MIN_ZONE_SIZE;
242     while (ZoneSize < ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE && (ZoneSize << 1) < usesize)
243         ZoneSize <<= 1;
244     ZoneLimit = ZoneSize / 4;
245     if (ZoneLimit > ZALLOC_ZONE_LIMIT)
246         ZoneLimit = ZALLOC_ZONE_LIMIT;
247     ZoneMask = ~(uintptr_t)(ZoneSize - 1);
248     ZonePageCount = ZoneSize / PAGE_SIZE;
249
250     for (i = 0; i < NELEM(weirdary); ++i)
251         weirdary[i] = WEIRD_ADDR;
252
253     ZeroPage = kmem_slab_alloc(PAGE_SIZE, PAGE_SIZE, M_WAITOK|M_ZERO);
254
255     if (bootverbose)
256         kprintf("Slab ZoneSize set to %dKB\n", ZoneSize / 1024);
257 }
258
259 /*
260  * Initialize a malloc type tracking structure.
261  */
262 void
263 malloc_init(void *data)
264 {
265     struct malloc_type *type = data;
266     size_t limsize;
267
268     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
269         panic("malloc type lacks magic");
270                                            
271     if (type->ks_limit != 0)
272         return;
273
274     if (vmstats.v_page_count == 0)
275         panic("malloc_init not allowed before vm init");
276
277     limsize = (size_t)vmstats.v_page_count * PAGE_SIZE;
278     if (limsize > KvaSize)
279         limsize = KvaSize;
280     type->ks_limit = limsize / 10;
281
282     type->ks_next = kmemstatistics;
283     kmemstatistics = type;
284 }
285
286 void
287 malloc_uninit(void *data)
288 {
289     struct malloc_type *type = data;
290     struct malloc_type *t;
291 #ifdef INVARIANTS
292     int i;
293     long ttl;
294 #endif
295
296     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
297         panic("malloc type lacks magic");
298
299     if (vmstats.v_page_count == 0)
300         panic("malloc_uninit not allowed before vm init");
301
302     if (type->ks_limit == 0)
303         panic("malloc_uninit on uninitialized type");
304
305 #ifdef SMP
306     /* Make sure that all pending kfree()s are finished. */
307     lwkt_synchronize_ipiqs("muninit");
308 #endif
309
310 #ifdef INVARIANTS
311     /*
312      * memuse is only correct in aggregation.  Due to memory being allocated
313      * on one cpu and freed on another individual array entries may be 
314      * negative or positive (canceling each other out).
315      */
316     for (i = ttl = 0; i < ncpus; ++i)
317         ttl += type->ks_memuse[i];
318     if (ttl) {
319         kprintf("malloc_uninit: %ld bytes of '%s' still allocated on cpu %d\n",
320             ttl, type->ks_shortdesc, i);
321     }
322 #endif
323     if (type == kmemstatistics) {
324         kmemstatistics = type->ks_next;
325     } else {
326         for (t = kmemstatistics; t->ks_next != NULL; t = t->ks_next) {
327             if (t->ks_next == type) {
328                 t->ks_next = type->ks_next;
329                 break;
330             }
331         }
332     }
333     type->ks_next = NULL;
334     type->ks_limit = 0;
335 }
336
337 /*
338  * Increase the kmalloc pool limit for the specified pool.  No changes
339  * are the made if the pool would shrink.
340  */
341 void
342 kmalloc_raise_limit(struct malloc_type *type, size_t bytes)
343 {
344     if (type->ks_limit == 0)
345         malloc_init(type);
346     if (bytes == 0)
347         bytes = KvaSize;
348     if (type->ks_limit < bytes)
349         type->ks_limit = bytes;
350 }
351
352 /*
353  * Dynamically create a malloc pool.  This function is a NOP if *typep is
354  * already non-NULL.
355  */
356 void
357 kmalloc_create(struct malloc_type **typep, const char *descr)
358 {
359         struct malloc_type *type;
360
361         if (*typep == NULL) {
362                 type = kmalloc(sizeof(*type), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
363                 type->ks_magic = M_MAGIC;
364                 type->ks_shortdesc = descr;
365                 malloc_init(type);
366                 *typep = type;
367         }
368 }
369
370 /*
371  * Destroy a dynamically created malloc pool.  This function is a NOP if
372  * the pool has already been destroyed.
373  */
374 void
375 kmalloc_destroy(struct malloc_type **typep)
376 {
377         if (*typep != NULL) {
378                 malloc_uninit(*typep);
379                 kfree(*typep, M_TEMP);
380                 *typep = NULL;
381         }
382 }
383
384 /*
385  * Calculate the zone index for the allocation request size and set the
386  * allocation request size to that particular zone's chunk size.
387  */
388 static __inline int
389 zoneindex(unsigned long *bytes)
390 {
391     unsigned int n = (unsigned int)*bytes;      /* unsigned for shift opt */
392     if (n < 128) {
393         *bytes = n = (n + 7) & ~7;
394         return(n / 8 - 1);              /* 8 byte chunks, 16 zones */
395     }
396     if (n < 256) {
397         *bytes = n = (n + 15) & ~15;
398         return(n / 16 + 7);
399     }
400     if (n < 8192) {
401         if (n < 512) {
402             *bytes = n = (n + 31) & ~31;
403             return(n / 32 + 15);
404         }
405         if (n < 1024) {
406             *bytes = n = (n + 63) & ~63;
407             return(n / 64 + 23);
408         } 
409         if (n < 2048) {
410             *bytes = n = (n + 127) & ~127;
411             return(n / 128 + 31);
412         }
413         if (n < 4096) {
414             *bytes = n = (n + 255) & ~255;
415             return(n / 256 + 39);
416         }
417         *bytes = n = (n + 511) & ~511;
418         return(n / 512 + 47);
419     }
420 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 8192
421     if (n < 16384) {
422         *bytes = n = (n + 1023) & ~1023;
423         return(n / 1024 + 55);
424     }
425 #endif
426 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 16384
427     if (n < 32768) {
428         *bytes = n = (n + 2047) & ~2047;
429         return(n / 2048 + 63);
430     }
431 #endif
432     panic("Unexpected byte count %d", n);
433     return(0);
434 }
435
436 /*
437  * kmalloc()    (SLAB ALLOCATOR)
438  *
439  *      Allocate memory via the slab allocator.  If the request is too large,
440  *      or if it page-aligned beyond a certain size, we fall back to the
441  *      KMEM subsystem.  A SLAB tracking descriptor must be specified, use
442  *      &SlabMisc if you don't care.
443  *
444  *      M_RNOWAIT       - don't block.
445  *      M_NULLOK        - return NULL instead of blocking.
446  *      M_ZERO          - zero the returned memory.
447  *      M_USE_RESERVE   - allow greater drawdown of the free list
448  *      M_USE_INTERRUPT_RESERVE - allow the freelist to be exhausted
449  *
450  * MPSAFE
451  */
452 void *
453 kmalloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
454 {
455     SLZone *z;
456     SLChunk *chunk;
457 #ifdef SMP
458     SLChunk *bchunk;
459 #endif
460     SLGlobalData *slgd;
461     struct globaldata *gd;
462     int zi;
463 #ifdef INVARIANTS
464     int i;
465 #endif
466
467     logmemory_quick(malloc_beg);
468     gd = mycpu;
469     slgd = &gd->gd_slab;
470
471     /*
472      * XXX silly to have this in the critical path.
473      */
474     if (type->ks_limit == 0) {
475         crit_enter();
476         if (type->ks_limit == 0)
477             malloc_init(type);
478         crit_exit();
479     }
480     ++type->ks_calls;
481
482     /*
483      * Handle the case where the limit is reached.  Panic if we can't return
484      * NULL.  The original malloc code looped, but this tended to
485      * simply deadlock the computer.
486      *
487      * ks_loosememuse is an up-only limit that is NOT MP-synchronized, used
488      * to determine if a more complete limit check should be done.  The
489      * actual memory use is tracked via ks_memuse[cpu].
490      */
491     while (type->ks_loosememuse >= type->ks_limit) {
492         int i;
493         long ttl;
494
495         for (i = ttl = 0; i < ncpus; ++i)
496             ttl += type->ks_memuse[i];
497         type->ks_loosememuse = ttl;     /* not MP synchronized */
498         if ((ssize_t)ttl < 0)           /* deal with occassional race */
499                 ttl = 0;
500         if (ttl >= type->ks_limit) {
501             if (flags & M_NULLOK) {
502                 logmemory(malloc_end, NULL, type, size, flags);
503                 return(NULL);
504             }
505             panic("%s: malloc limit exceeded", type->ks_shortdesc);
506         }
507     }
508
509     /*
510      * Handle the degenerate size == 0 case.  Yes, this does happen.
511      * Return a special pointer.  This is to maintain compatibility with
512      * the original malloc implementation.  Certain devices, such as the
513      * adaptec driver, not only allocate 0 bytes, they check for NULL and
514      * also realloc() later on.  Joy.
515      */
516     if (size == 0) {
517         logmemory(malloc_end, ZERO_LENGTH_PTR, type, size, flags);
518         return(ZERO_LENGTH_PTR);
519     }
520
521     /*
522      * Handle hysteresis from prior frees here in malloc().  We cannot
523      * safely manipulate the kernel_map in free() due to free() possibly
524      * being called via an IPI message or from sensitive interrupt code.
525      *
526      * NOTE: ku_pagecnt must be cleared before we free the slab or we
527      *       might race another cpu allocating the kva and setting
528      *       ku_pagecnt.
529      */
530     while (slgd->NFreeZones > ZONE_RELS_THRESH && (flags & M_RNOWAIT) == 0) {
531         crit_enter();
532         if (slgd->NFreeZones > ZONE_RELS_THRESH) {      /* crit sect race */
533             int *kup;
534
535             z = slgd->FreeZones;
536             slgd->FreeZones = z->z_Next;
537             --slgd->NFreeZones;
538             kup = btokup(z);
539             *kup = 0;
540             kmem_slab_free(z, ZoneSize);        /* may block */
541             atomic_add_int(&ZoneGenAlloc, -(int)ZoneSize / 1024);
542         }
543         crit_exit();
544     }
545
546     /*
547      * XXX handle oversized frees that were queued from kfree().
548      */
549     while (slgd->FreeOvZones && (flags & M_RNOWAIT) == 0) {
550         crit_enter();
551         if ((z = slgd->FreeOvZones) != NULL) {
552             vm_size_t tsize;
553
554             KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_OVSZ_MAGIC);
555             slgd->FreeOvZones = z->z_Next;
556             tsize = z->z_ChunkSize;
557             kmem_slab_free(z, tsize);   /* may block */
558             atomic_add_int(&ZoneBigAlloc, -(int)tsize / 1024);
559         }
560         crit_exit();
561     }
562
563     /*
564      * Handle large allocations directly.  There should not be very many of
565      * these so performance is not a big issue.
566      *
567      * The backend allocator is pretty nasty on a SMP system.   Use the
568      * slab allocator for one and two page-sized chunks even though we lose
569      * some efficiency.  XXX maybe fix mmio and the elf loader instead.
570      */
571     if (size >= ZoneLimit || ((size & PAGE_MASK) == 0 && size > PAGE_SIZE*2)) {
572         int *kup;
573
574         size = round_page(size);
575         chunk = kmem_slab_alloc(size, PAGE_SIZE, flags);
576         if (chunk == NULL) {
577             logmemory(malloc_end, NULL, type, size, flags);
578             return(NULL);
579         }
580         atomic_add_int(&ZoneBigAlloc, (int)size / 1024);
581         flags &= ~M_ZERO;       /* result already zero'd if M_ZERO was set */
582         flags |= M_PASSIVE_ZERO;
583         kup = btokup(chunk);
584         *kup = size / PAGE_SIZE;
585         crit_enter();
586         goto done;
587     }
588
589     /*
590      * Attempt to allocate out of an existing zone.  First try the free list,
591      * then allocate out of unallocated space.  If we find a good zone move
592      * it to the head of the list so later allocations find it quickly
593      * (we might have thousands of zones in the list).
594      *
595      * Note: zoneindex() will panic of size is too large.
596      */
597     zi = zoneindex(&size);
598     KKASSERT(zi < NZONES);
599     crit_enter();
600
601     if ((z = slgd->ZoneAry[zi]) != NULL) {
602         /*
603          * Locate a chunk - we have to have at least one.  If this is the
604          * last chunk go ahead and do the work to retrieve chunks freed
605          * from remote cpus, and if the zone is still empty move it off
606          * the ZoneAry.
607          */
608         if (--z->z_NFree <= 0) {
609             KKASSERT(z->z_NFree == 0);
610
611 #ifdef SMP
612             /*
613              * WARNING! This code competes with other cpus.  It is ok
614              * for us to not drain RChunks here but we might as well, and
615              * it is ok if more accumulate after we're done.
616              *
617              * Set RSignal before pulling rchunks off, indicating that we
618              * will be moving ourselves off of the ZoneAry.  Remote ends will
619              * read RSignal before putting rchunks on thus interlocking
620              * their IPI signaling.
621              */
622             if (z->z_RChunks == NULL)
623                 atomic_swap_int(&z->z_RSignal, 1);
624
625             while ((bchunk = z->z_RChunks) != NULL) {
626                 cpu_ccfence();
627                 if (atomic_cmpset_ptr(&z->z_RChunks, bchunk, NULL)) {
628                     *z->z_LChunksp = bchunk;
629                     while (bchunk) {
630                         chunk_mark_free(z, bchunk);
631                         z->z_LChunksp = &bchunk->c_Next;
632                         bchunk = bchunk->c_Next;
633                         ++z->z_NFree;
634                     }
635                     break;
636                 }
637             }
638 #endif
639             /*
640              * Remove from the zone list if no free chunks remain.
641              * Clear RSignal
642              */
643             if (z->z_NFree == 0) {
644                 slgd->ZoneAry[zi] = z->z_Next;
645                 z->z_Next = NULL;
646             } else {
647                 z->z_RSignal = 0;
648             }
649         }
650
651         /*
652          * Fast path, we have chunks available in z_LChunks.
653          */
654         chunk = z->z_LChunks;
655         if (chunk) {
656                 chunk_mark_allocated(z, chunk);
657                 z->z_LChunks = chunk->c_Next;
658                 if (z->z_LChunks == NULL)
659                         z->z_LChunksp = &z->z_LChunks;
660                 goto done;
661         }
662
663         /*
664          * No chunks are available in LChunks, the free chunk MUST be
665          * in the never-before-used memory area, controlled by UIndex.
666          *
667          * The consequences are very serious if our zone got corrupted so
668          * we use an explicit panic rather than a KASSERT.
669          */
670         if (z->z_UIndex + 1 != z->z_NMax)
671             ++z->z_UIndex;
672         else
673             z->z_UIndex = 0;
674
675         if (z->z_UIndex == z->z_UEndIndex)
676             panic("slaballoc: corrupted zone");
677
678         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
679         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0) {
680             flags &= ~M_ZERO;
681             flags |= M_PASSIVE_ZERO;
682         }
683         chunk_mark_allocated(z, chunk);
684         goto done;
685     }
686
687     /*
688      * If all zones are exhausted we need to allocate a new zone for this
689      * index.  Use M_ZERO to take advantage of pre-zerod pages.  Also see
690      * UAlloc use above in regards to M_ZERO.  Note that when we are reusing
691      * a zone from the FreeZones list UAlloc'd data will not be zero'd, and
692      * we do not pre-zero it because we do not want to mess up the L1 cache.
693      *
694      * At least one subsystem, the tty code (see CROUND) expects power-of-2
695      * allocations to be power-of-2 aligned.  We maintain compatibility by
696      * adjusting the base offset below.
697      */
698     {
699         int off;
700         int *kup;
701
702         if ((z = slgd->FreeZones) != NULL) {
703             slgd->FreeZones = z->z_Next;
704             --slgd->NFreeZones;
705             bzero(z, sizeof(SLZone));
706             z->z_Flags |= SLZF_UNOTZEROD;
707         } else {
708             z = kmem_slab_alloc(ZoneSize, ZoneSize, flags|M_ZERO);
709             if (z == NULL)
710                 goto fail;
711             atomic_add_int(&ZoneGenAlloc, (int)ZoneSize / 1024);
712         }
713
714         /*
715          * How big is the base structure?
716          */
717 #if defined(INVARIANTS)
718         /*
719          * Make room for z_Bitmap.  An exact calculation is somewhat more
720          * complicated so don't make an exact calculation.
721          */
722         off = offsetof(SLZone, z_Bitmap[(ZoneSize / size + 31) / 32]);
723         bzero(z->z_Bitmap, (ZoneSize / size + 31) / 8);
724 #else
725         off = sizeof(SLZone);
726 #endif
727
728         /*
729          * Guarentee power-of-2 alignment for power-of-2-sized chunks.
730          * Otherwise just 8-byte align the data.
731          */
732         if ((size | (size - 1)) + 1 == (size << 1))
733             off = (off + size - 1) & ~(size - 1);
734         else
735             off = (off + MIN_CHUNK_MASK) & ~MIN_CHUNK_MASK;
736         z->z_Magic = ZALLOC_SLAB_MAGIC;
737         z->z_ZoneIndex = zi;
738         z->z_NMax = (ZoneSize - off) / size;
739         z->z_NFree = z->z_NMax - 1;
740         z->z_BasePtr = (char *)z + off;
741         z->z_UIndex = z->z_UEndIndex = slgd->JunkIndex % z->z_NMax;
742         z->z_ChunkSize = size;
743         z->z_CpuGd = gd;
744         z->z_Cpu = gd->gd_cpuid;
745         z->z_LChunksp = &z->z_LChunks;
746         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
747         z->z_Next = slgd->ZoneAry[zi];
748         slgd->ZoneAry[zi] = z;
749         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0) {
750             flags &= ~M_ZERO;   /* already zero'd */
751             flags |= M_PASSIVE_ZERO;
752         }
753         kup = btokup(z);
754         *kup = -(z->z_Cpu + 1); /* -1 to -(N+1) */
755         chunk_mark_allocated(z, chunk);
756
757         /*
758          * Slide the base index for initial allocations out of the next
759          * zone we create so we do not over-weight the lower part of the
760          * cpu memory caches.
761          */
762         slgd->JunkIndex = (slgd->JunkIndex + ZALLOC_SLAB_SLIDE)
763                                 & (ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE - 1);
764     }
765
766 done:
767     ++type->ks_inuse[gd->gd_cpuid];
768     type->ks_memuse[gd->gd_cpuid] += size;
769     type->ks_loosememuse += size;       /* not MP synchronized */
770     crit_exit();
771
772     if (flags & M_ZERO)
773         bzero(chunk, size);
774 #ifdef INVARIANTS
775     else if ((flags & (M_ZERO|M_PASSIVE_ZERO)) == 0) {
776         if (use_malloc_pattern) {
777             for (i = 0; i < size; i += sizeof(int)) {
778                 *(int *)((char *)chunk + i) = -1;
779             }
780         }
781         chunk->c_Next = (void *)-1; /* avoid accidental double-free check */
782     }
783 #endif
784     logmemory(malloc_end, chunk, type, size, flags);
785     return(chunk);
786 fail:
787     crit_exit();
788     logmemory(malloc_end, NULL, type, size, flags);
789     return(NULL);
790 }
791
792 /*
793  * kernel realloc.  (SLAB ALLOCATOR) (MP SAFE)
794  *
795  * Generally speaking this routine is not called very often and we do
796  * not attempt to optimize it beyond reusing the same pointer if the
797  * new size fits within the chunking of the old pointer's zone.
798  */
799 void *
800 krealloc(void *ptr, unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
801 {
802     unsigned long osize;
803     SLZone *z;
804     void *nptr;
805     int *kup;
806
807     KKASSERT((flags & M_ZERO) == 0);    /* not supported */
808
809     if (ptr == NULL || ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
810         return(kmalloc(size, type, flags));
811     if (size == 0) {
812         kfree(ptr, type);
813         return(NULL);
814     }
815
816     /*
817      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
818      * size be passed to free() instead of this nonsense.
819      */
820     kup = btokup(ptr);
821     if (*kup > 0) {
822         osize = *kup << PAGE_SHIFT;
823         if (osize == round_page(size))
824             return(ptr);
825         if ((nptr = kmalloc(size, type, flags)) == NULL)
826             return(NULL);
827         bcopy(ptr, nptr, min(size, osize));
828         kfree(ptr, type);
829         return(nptr);
830     }
831
832     /*
833      * Get the original allocation's zone.  If the new request winds up
834      * using the same chunk size we do not have to do anything.
835      */
836     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ZoneMask);
837     kup = btokup(z);
838     KKASSERT(*kup < 0);
839     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
840
841     /*
842      * Allocate memory for the new request size.  Note that zoneindex has
843      * already adjusted the request size to the appropriate chunk size, which
844      * should optimize our bcopy().  Then copy and return the new pointer.
845      *
846      * Resizing a non-power-of-2 allocation to a power-of-2 size does not
847      * necessary align the result.
848      *
849      * We can only zoneindex (to align size to the chunk size) if the new
850      * size is not too large.
851      */
852     if (size < ZoneLimit) {
853         zoneindex(&size);
854         if (z->z_ChunkSize == size)
855             return(ptr);
856     }
857     if ((nptr = kmalloc(size, type, flags)) == NULL)
858         return(NULL);
859     bcopy(ptr, nptr, min(size, z->z_ChunkSize));
860     kfree(ptr, type);
861     return(nptr);
862 }
863
864 /*
865  * Return the kmalloc limit for this type, in bytes.
866  */
867 long
868 kmalloc_limit(struct malloc_type *type)
869 {
870     if (type->ks_limit == 0) {
871         crit_enter();
872         if (type->ks_limit == 0)
873             malloc_init(type);
874         crit_exit();
875     }
876     return(type->ks_limit);
877 }
878
879 /*
880  * Allocate a copy of the specified string.
881  *
882  * (MP SAFE) (MAY BLOCK)
883  */
884 char *
885 kstrdup(const char *str, struct malloc_type *type)
886 {
887     int zlen;   /* length inclusive of terminating NUL */
888     char *nstr;
889
890     if (str == NULL)
891         return(NULL);
892     zlen = strlen(str) + 1;
893     nstr = kmalloc(zlen, type, M_WAITOK);
894     bcopy(str, nstr, zlen);
895     return(nstr);
896 }
897
898 #ifdef SMP
899 /*
900  * Notify our cpu that a remote cpu has freed some chunks in a zone that
901  * we own.  RCount will be bumped so the memory should be good, but validate
902  * that it really is.
903  */
904 static
905 void
906 kfree_remote(void *ptr)
907 {
908     SLGlobalData *slgd;
909     SLChunk *bchunk;
910     SLZone *z;
911     int nfree;
912     int *kup;
913
914     slgd = &mycpu->gd_slab;
915     z = ptr;
916     kup = btokup(z);
917     KKASSERT(*kup == -((int)mycpuid + 1));
918     KKASSERT(z->z_RCount > 0);
919     atomic_subtract_int(&z->z_RCount, 1);
920
921     logmemory(free_rem_beg, z, NULL, 0, 0);
922     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
923     KKASSERT(z->z_Cpu  == mycpu->gd_cpuid);
924     nfree = z->z_NFree;
925
926     /*
927      * Indicate that we will no longer be off of the ZoneAry by
928      * clearing RSignal.
929      */
930     if (z->z_RChunks)
931         z->z_RSignal = 0;
932
933     /*
934      * Atomically extract the bchunks list and then process it back
935      * into the lchunks list.  We want to append our bchunks to the
936      * lchunks list and not prepend since we likely do not have
937      * cache mastership of the related data (not that it helps since
938      * we are using c_Next).
939      */
940     while ((bchunk = z->z_RChunks) != NULL) {
941         cpu_ccfence();
942         if (atomic_cmpset_ptr(&z->z_RChunks, bchunk, NULL)) {
943             *z->z_LChunksp = bchunk;
944             while (bchunk) {
945                     chunk_mark_free(z, bchunk);
946                     z->z_LChunksp = &bchunk->c_Next;
947                     bchunk = bchunk->c_Next;
948                     ++z->z_NFree;
949             }
950             break;
951         }
952     }
953     if (z->z_NFree && nfree == 0) {
954         z->z_Next = slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex];
955         slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] = z;
956     }
957
958     /*
959      * If the zone becomes totally free, and there are other zones we
960      * can allocate from, move this zone to the FreeZones list.  Since
961      * this code can be called from an IPI callback, do *NOT* try to mess
962      * with kernel_map here.  Hysteresis will be performed at malloc() time.
963      *
964      * Do not move the zone if there is an IPI inflight, otherwise MP
965      * races can result in our free_remote code accessing a destroyed
966      * zone.
967      */
968     if (z->z_NFree == z->z_NMax &&
969         (z->z_Next || slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] != z) &&
970         z->z_RCount == 0
971     ) {
972         SLZone **pz;
973         int *kup;
974
975         for (pz = &slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex];
976              z != *pz;
977              pz = &(*pz)->z_Next) {
978             ;
979         }
980         *pz = z->z_Next;
981         z->z_Magic = -1;
982         z->z_Next = slgd->FreeZones;
983         slgd->FreeZones = z;
984         ++slgd->NFreeZones;
985         kup = btokup(z);
986         *kup = 0;
987     }
988     logmemory(free_rem_end, z, bchunk, 0, 0);
989 }
990
991 #endif
992
993 /*
994  * free (SLAB ALLOCATOR)
995  *
996  * Free a memory block previously allocated by malloc.  Note that we do not
997  * attempt to update ks_loosememuse as MP races could prevent us from
998  * checking memory limits in malloc.
999  *
1000  * MPSAFE
1001  */
1002 void
1003 kfree(void *ptr, struct malloc_type *type)
1004 {
1005     SLZone *z;
1006     SLChunk *chunk;
1007     SLGlobalData *slgd;
1008     struct globaldata *gd;
1009     int *kup;
1010     unsigned long size;
1011 #ifdef SMP
1012     SLChunk *bchunk;
1013     int rsignal;
1014 #endif
1015
1016     logmemory_quick(free_beg);
1017     gd = mycpu;
1018     slgd = &gd->gd_slab;
1019
1020     if (ptr == NULL)
1021         panic("trying to free NULL pointer");
1022
1023     /*
1024      * Handle special 0-byte allocations
1025      */
1026     if (ptr == ZERO_LENGTH_PTR) {
1027         logmemory(free_zero, ptr, type, -1, 0);
1028         logmemory_quick(free_end);
1029         return;
1030     }
1031
1032     /*
1033      * Panic on bad malloc type
1034      */
1035     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
1036         panic("free: malloc type lacks magic");
1037
1038     /*
1039      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
1040      * size be passed to free() instead of this nonsense.
1041      *
1042      * This code is never called via an ipi.
1043      */
1044     kup = btokup(ptr);
1045     if (*kup > 0) {
1046         size = *kup << PAGE_SHIFT;
1047         *kup = 0;
1048 #ifdef INVARIANTS
1049         KKASSERT(sizeof(weirdary) <= size);
1050         bcopy(weirdary, ptr, sizeof(weirdary));
1051 #endif
1052         /*
1053          * NOTE: For oversized allocations we do not record the
1054          *           originating cpu.  It gets freed on the cpu calling
1055          *           kfree().  The statistics are in aggregate.
1056          *
1057          * note: XXX we have still inherited the interrupts-can't-block
1058          * assumption.  An interrupt thread does not bump
1059          * gd_intr_nesting_level so check TDF_INTTHREAD.  This is
1060          * primarily until we can fix softupdate's assumptions about free().
1061          */
1062         crit_enter();
1063         --type->ks_inuse[gd->gd_cpuid];
1064         type->ks_memuse[gd->gd_cpuid] -= size;
1065         if (mycpu->gd_intr_nesting_level ||
1066             (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD))
1067         {
1068             logmemory(free_ovsz_delayed, ptr, type, size, 0);
1069             z = (SLZone *)ptr;
1070             z->z_Magic = ZALLOC_OVSZ_MAGIC;
1071             z->z_Next = slgd->FreeOvZones;
1072             z->z_ChunkSize = size;
1073             slgd->FreeOvZones = z;
1074             crit_exit();
1075         } else {
1076             crit_exit();
1077             logmemory(free_ovsz, ptr, type, size, 0);
1078             kmem_slab_free(ptr, size);  /* may block */
1079             atomic_add_int(&ZoneBigAlloc, -(int)size / 1024);
1080         }
1081         logmemory_quick(free_end);
1082         return;
1083     }
1084
1085     /*
1086      * Zone case.  Figure out the zone based on the fact that it is
1087      * ZoneSize aligned. 
1088      */
1089     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ZoneMask);
1090     kup = btokup(z);
1091     KKASSERT(*kup < 0);
1092     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
1093
1094     /*
1095      * If we do not own the zone then use atomic ops to free to the
1096      * remote cpu linked list and notify the target zone using a
1097      * passive message.
1098      *
1099      * The target zone cannot be deallocated while we own a chunk of it,
1100      * so the zone header's storage is stable until the very moment
1101      * we adjust z_RChunks.  After that we cannot safely dereference (z).
1102      *
1103      * (no critical section needed)
1104      */
1105     if (z->z_CpuGd != gd) {
1106 #ifdef SMP
1107         /*
1108          * Making these adjustments now allow us to avoid passing (type)
1109          * to the remote cpu.  Note that ks_inuse/ks_memuse is being
1110          * adjusted on OUR cpu, not the zone cpu, but it should all still
1111          * sum up properly and cancel out.
1112          */
1113         crit_enter();
1114         --type->ks_inuse[gd->gd_cpuid];
1115         type->ks_memuse[gd->gd_cpuid] -= z->z_ChunkSize;
1116         crit_exit();
1117
1118         /*
1119          * WARNING! This code competes with other cpus.  Once we
1120          *          successfully link the chunk to RChunks the remote
1121          *          cpu can rip z's storage out from under us.
1122          *
1123          *          Bumping RCount prevents z's storage from getting
1124          *          ripped out.
1125          */
1126         rsignal = z->z_RSignal;
1127         cpu_lfence();
1128         if (rsignal)
1129                 atomic_add_int(&z->z_RCount, 1);
1130
1131         chunk = ptr;
1132         for (;;) {
1133             bchunk = z->z_RChunks;
1134             cpu_ccfence();
1135             chunk->c_Next = bchunk;
1136             cpu_sfence();
1137
1138             if (atomic_cmpset_ptr(&z->z_RChunks, bchunk, chunk))
1139                 break;
1140         }
1141
1142         /*
1143          * We have to signal the remote cpu if our actions will cause
1144          * the remote zone to be placed back on ZoneAry so it can
1145          * move the zone back on.
1146          *
1147          * We only need to deal with NULL->non-NULL RChunk transitions
1148          * and only if z_RSignal is set.  We interlock by reading rsignal
1149          * before adding our chunk to RChunks.  This should result in
1150          * virtually no IPI traffic.
1151          *
1152          * We can use a passive IPI to reduce overhead even further.
1153          */
1154         if (bchunk == NULL && rsignal) {
1155             logmemory(free_request, ptr, type, z->z_ChunkSize, 0);
1156             lwkt_send_ipiq_passive(z->z_CpuGd, kfree_remote, z);
1157             /* z can get ripped out from under us from this point on */
1158         } else if (rsignal) {
1159             atomic_subtract_int(&z->z_RCount, 1);
1160             /* z can get ripped out from under us from this point on */
1161         }
1162 #else
1163         panic("Corrupt SLZone");
1164 #endif
1165         logmemory_quick(free_end);
1166         return;
1167     }
1168
1169     /*
1170      * kfree locally
1171      */
1172     logmemory(free_chunk, ptr, type, z->z_ChunkSize, 0);
1173
1174     crit_enter();
1175     chunk = ptr;
1176     chunk_mark_free(z, chunk);
1177
1178     /*
1179      * Put weird data into the memory to detect modifications after freeing,
1180      * illegal pointer use after freeing (we should fault on the odd address),
1181      * and so forth.  XXX needs more work, see the old malloc code.
1182      */
1183 #ifdef INVARIANTS
1184     if (z->z_ChunkSize < sizeof(weirdary))
1185         bcopy(weirdary, chunk, z->z_ChunkSize);
1186     else
1187         bcopy(weirdary, chunk, sizeof(weirdary));
1188 #endif
1189
1190     /*
1191      * Add this free non-zero'd chunk to a linked list for reuse.  Add
1192      * to the front of the linked list so it is more likely to be
1193      * reallocated, since it is already in our L1 cache.
1194      */
1195 #ifdef INVARIANTS
1196     if ((vm_offset_t)chunk < KvaStart || (vm_offset_t)chunk >= KvaEnd)
1197         panic("BADFREE %p", chunk);
1198 #endif
1199     chunk->c_Next = z->z_LChunks;
1200     z->z_LChunks = chunk;
1201     if (chunk->c_Next == NULL)
1202             z->z_LChunksp = &chunk->c_Next;
1203
1204 #ifdef INVARIANTS
1205     if (chunk->c_Next && (vm_offset_t)chunk->c_Next < KvaStart)
1206         panic("BADFREE2");
1207 #endif
1208
1209     /*
1210      * Bump the number of free chunks.  If it becomes non-zero the zone
1211      * must be added back onto the appropriate list.
1212      */
1213     if (z->z_NFree++ == 0) {
1214         z->z_Next = slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex];
1215         slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] = z;
1216     }
1217
1218     --type->ks_inuse[z->z_Cpu];
1219     type->ks_memuse[z->z_Cpu] -= z->z_ChunkSize;
1220
1221     /*
1222      * If the zone becomes totally free, and there are other zones we
1223      * can allocate from, move this zone to the FreeZones list.  Since
1224      * this code can be called from an IPI callback, do *NOT* try to mess
1225      * with kernel_map here.  Hysteresis will be performed at malloc() time.
1226      */
1227     if (z->z_NFree == z->z_NMax && 
1228         (z->z_Next || slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] != z) &&
1229         z->z_RCount == 0
1230     ) {
1231         SLZone **pz;
1232         int *kup;
1233
1234         for (pz = &slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex]; z != *pz; pz = &(*pz)->z_Next)
1235             ;
1236         *pz = z->z_Next;
1237         z->z_Magic = -1;
1238         z->z_Next = slgd->FreeZones;
1239         slgd->FreeZones = z;
1240         ++slgd->NFreeZones;
1241         kup = btokup(z);
1242         *kup = 0;
1243     }
1244     logmemory_quick(free_end);
1245     crit_exit();
1246 }
1247
1248 #if defined(INVARIANTS)
1249
1250 /*
1251  * Helper routines for sanity checks
1252  */
1253 static
1254 void
1255 chunk_mark_allocated(SLZone *z, void *chunk)
1256 {
1257     int bitdex = ((char *)chunk - (char *)z->z_BasePtr) / z->z_ChunkSize;
1258     __uint32_t *bitptr;
1259
1260     KKASSERT((((intptr_t)chunk ^ (intptr_t)z) & ZoneMask) == 0);
1261     KASSERT(bitdex >= 0 && bitdex < z->z_NMax,
1262             ("memory chunk %p bit index %d is illegal", chunk, bitdex));
1263     bitptr = &z->z_Bitmap[bitdex >> 5];
1264     bitdex &= 31;
1265     KASSERT((*bitptr & (1 << bitdex)) == 0,
1266             ("memory chunk %p is already allocated!", chunk));
1267     *bitptr |= 1 << bitdex;
1268 }
1269
1270 static
1271 void
1272 chunk_mark_free(SLZone *z, void *chunk)
1273 {
1274     int bitdex = ((char *)chunk - (char *)z->z_BasePtr) / z->z_ChunkSize;
1275     __uint32_t *bitptr;
1276
1277     KKASSERT((((intptr_t)chunk ^ (intptr_t)z) & ZoneMask) == 0);
1278     KASSERT(bitdex >= 0 && bitdex < z->z_NMax,
1279             ("memory chunk %p bit index %d is illegal!", chunk, bitdex));
1280     bitptr = &z->z_Bitmap[bitdex >> 5];
1281     bitdex &= 31;
1282     KASSERT((*bitptr & (1 << bitdex)) != 0,
1283             ("memory chunk %p is already free!", chunk));
1284     *bitptr &= ~(1 << bitdex);
1285 }
1286
1287 #endif
1288
1289 /*
1290  * kmem_slab_alloc()
1291  *
1292  *      Directly allocate and wire kernel memory in PAGE_SIZE chunks with the
1293  *      specified alignment.  M_* flags are expected in the flags field.
1294  *
1295  *      Alignment must be a multiple of PAGE_SIZE.
1296  *
1297  *      NOTE! XXX For the moment we use vm_map_entry_reserve/release(),
1298  *      but when we move zalloc() over to use this function as its backend
1299  *      we will have to switch to kreserve/krelease and call reserve(0)
1300  *      after the new space is made available.
1301  *
1302  *      Interrupt code which has preempted other code is not allowed to
1303  *      use PQ_CACHE pages.  However, if an interrupt thread is run
1304  *      non-preemptively or blocks and then runs non-preemptively, then
1305  *      it is free to use PQ_CACHE pages.
1306  */
1307 static void *
1308 kmem_slab_alloc(vm_size_t size, vm_offset_t align, int flags)
1309 {
1310     vm_size_t i;
1311     vm_offset_t addr;
1312     int count, vmflags, base_vmflags;
1313     vm_page_t mp[ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE / PAGE_SIZE];
1314     thread_t td;
1315
1316     size = round_page(size);
1317     addr = vm_map_min(&kernel_map);
1318
1319     /*
1320      * Reserve properly aligned space from kernel_map.  RNOWAIT allocations
1321      * cannot block.
1322      */
1323     if (flags & M_RNOWAIT) {
1324         if (lwkt_trytoken(&vm_token) == 0)
1325             return(NULL);
1326     } else {
1327         lwkt_gettoken(&vm_token);
1328     }
1329     count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
1330     crit_enter();
1331     vm_map_lock(&kernel_map);
1332     if (vm_map_findspace(&kernel_map, addr, size, align, 0, &addr)) {
1333         vm_map_unlock(&kernel_map);
1334         if ((flags & M_NULLOK) == 0)
1335             panic("kmem_slab_alloc(): kernel_map ran out of space!");
1336         vm_map_entry_release(count);
1337         crit_exit();
1338         lwkt_reltoken(&vm_token);
1339         return(NULL);
1340     }
1341
1342     /*
1343      * kernel_object maps 1:1 to kernel_map.
1344      */
1345     vm_object_reference(&kernel_object);
1346     vm_map_insert(&kernel_map, &count, 
1347                     &kernel_object, addr, addr, addr + size,
1348                     VM_MAPTYPE_NORMAL,
1349                     VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
1350                     0);
1351
1352     td = curthread;
1353
1354     base_vmflags = 0;
1355     if (flags & M_ZERO)
1356         base_vmflags |= VM_ALLOC_ZERO;
1357     if (flags & M_USE_RESERVE)
1358         base_vmflags |= VM_ALLOC_SYSTEM;
1359     if (flags & M_USE_INTERRUPT_RESERVE)
1360         base_vmflags |= VM_ALLOC_INTERRUPT;
1361     if ((flags & (M_RNOWAIT|M_WAITOK)) == 0) {
1362         panic("kmem_slab_alloc: bad flags %08x (%p)",
1363               flags, ((int **)&size)[-1]);
1364     }
1365
1366
1367     /*
1368      * Allocate the pages.  Do not mess with the PG_ZERO flag yet.
1369      */
1370     for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
1371         vm_page_t m;
1372
1373         /*
1374          * VM_ALLOC_NORMAL can only be set if we are not preempting.
1375          *
1376          * VM_ALLOC_SYSTEM is automatically set if we are preempting and
1377          * M_WAITOK was specified as an alternative (i.e. M_USE_RESERVE is
1378          * implied in this case), though I'm not sure if we really need to
1379          * do that.
1380          */
1381         vmflags = base_vmflags;
1382         if (flags & M_WAITOK) {
1383             if (td->td_preempted)
1384                 vmflags |= VM_ALLOC_SYSTEM;
1385             else
1386                 vmflags |= VM_ALLOC_NORMAL;
1387         }
1388
1389         m = vm_page_alloc(&kernel_object, OFF_TO_IDX(addr + i), vmflags);
1390         if (i / PAGE_SIZE < NELEM(mp))
1391                 mp[i / PAGE_SIZE] = m;
1392
1393         /*
1394          * If the allocation failed we either return NULL or we retry.
1395          *
1396          * If M_WAITOK is specified we wait for more memory and retry.
1397          * If M_WAITOK is specified from a preemption we yield instead of
1398          * wait.  Livelock will not occur because the interrupt thread
1399          * will not be preempting anyone the second time around after the
1400          * yield.
1401          */
1402         if (m == NULL) {
1403             if (flags & M_WAITOK) {
1404                 if (td->td_preempted) {
1405                     vm_map_unlock(&kernel_map);
1406                     lwkt_switch();
1407                     vm_map_lock(&kernel_map);
1408                 } else {
1409                     vm_map_unlock(&kernel_map);
1410                     vm_wait(0);
1411                     vm_map_lock(&kernel_map);
1412                 }
1413                 i -= PAGE_SIZE; /* retry */
1414                 continue;
1415             }
1416
1417             /*
1418              * We were unable to recover, cleanup and return NULL
1419              *
1420              * (vm_token already held)
1421              */
1422             while (i != 0) {
1423                 i -= PAGE_SIZE;
1424                 m = vm_page_lookup(&kernel_object, OFF_TO_IDX(addr + i));
1425                 /* page should already be busy */
1426                 vm_page_free(m);
1427             }
1428             vm_map_delete(&kernel_map, addr, addr + size, &count);
1429             vm_map_unlock(&kernel_map);
1430             vm_map_entry_release(count);
1431             crit_exit();
1432             lwkt_reltoken(&vm_token);
1433             return(NULL);
1434         }
1435     }
1436
1437     /*
1438      * Success!
1439      *
1440      * Mark the map entry as non-pageable using a routine that allows us to
1441      * populate the underlying pages.
1442      *
1443      * The pages were busied by the allocations above.
1444      */
1445     vm_map_set_wired_quick(&kernel_map, addr, size, &count);
1446     crit_exit();
1447
1448     /*
1449      * Enter the pages into the pmap and deal with PG_ZERO and M_ZERO.
1450      */
1451     for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
1452         vm_page_t m;
1453
1454         if (i / PAGE_SIZE < NELEM(mp))
1455            m = mp[i / PAGE_SIZE];
1456         else 
1457            m = vm_page_lookup(&kernel_object, OFF_TO_IDX(addr + i));
1458         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1459         /* page should already be busy */
1460         vm_page_wire(m);
1461         pmap_enter(&kernel_pmap, addr + i, m, VM_PROT_ALL, 1);
1462         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0 && (flags & M_ZERO))
1463             bzero((char *)addr + i, PAGE_SIZE);
1464         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1465         KKASSERT(m->flags & (PG_WRITEABLE | PG_MAPPED));
1466         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1467         vm_page_wakeup(m);
1468     }
1469     vm_map_unlock(&kernel_map);
1470     vm_map_entry_release(count);
1471     lwkt_reltoken(&vm_token);
1472     return((void *)addr);
1473 }
1474
1475 /*
1476  * kmem_slab_free()
1477  */
1478 static void
1479 kmem_slab_free(void *ptr, vm_size_t size)
1480 {
1481     crit_enter();
1482     lwkt_gettoken(&vm_token);
1483     vm_map_remove(&kernel_map, (vm_offset_t)ptr, (vm_offset_t)ptr + size);
1484     lwkt_reltoken(&vm_token);
1485     crit_exit();
1486 }
1487