sys/vm/vm_zone.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1997, 1998 John S. Dyson.  All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   8  *      notice immediately at the beginning of the file, without modification,
   9  *      this list of conditions, and the following disclaimer.
  10  * 2. Absolutely no warranty of function or purpose is made by the author
  11  *      John S. Dyson.
  12  *
  13  * $FreeBSD: src/sys/vm/vm_zone.c,v 1.30.2.6 2002/10/10 19:50:16 dillon Exp $
  14  *
  15  * Copyright (c) 2003-2017,2019 The DragonFly Project.  All rights reserved.
  16  *
  17  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
  18  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
  19  *
  20  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  21  * modification, are permitted provided that the following conditions
  22  * are met:
  23  *
  24  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  25  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  26  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  28  *    the documentation and/or other materials provided with the
  29  *    distribution.
  30  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  31  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  32  *    from this software without specific, prior written permission.
  33  *
  34  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  35  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  36  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  37  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  38  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  39  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  40  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  41  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  42  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  43  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  44  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  45  * SUCH DAMAGE.
  46  */
  47
  48 #include <sys/param.h>
  49 #include <sys/queue.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/kernel.h>
  52 #include <sys/lock.h>
  53 #include <sys/malloc.h>
  54 #include <sys/sysctl.h>
  55 #include <sys/vmmeter.h>
  56
  57 #include <vm/vm.h>
  58 #include <vm/vm_object.h>
  59 #include <vm/vm_page.h>
  60 #include <vm/vm_map.h>
  61 #include <vm/vm_kern.h>
  62 #include <vm/vm_extern.h>
  63 #include <vm/vm_zone.h>
  64
  65 #include <sys/spinlock2.h>
  66 #include <vm/vm_page2.h>
  67
  68 static MALLOC_DEFINE(M_ZONE, "ZONE", "Zone header");
  69
  70 #define ZONE_ERROR_INVALID 0
  71 #define ZONE_ERROR_NOTFREE 1
  72 #define ZONE_ERROR_ALREADYFREE 2
  73
  74 #define ZONE_ROUNDING   32
  75
  76 #define ZENTRY_FREE     0x12342378
  77
  78 long zone_burst = 128;
  79
  80 static void *zget(vm_zone_t z);
  81
  82 /*
  83  * Return an item from the specified zone.   This function is non-blocking for
  84  * ZONE_INTERRUPT zones.
  85  *
  86  * No requirements.
  87  */
  88 void *
  89 zalloc(vm_zone_t z)
  90 {
  91         globaldata_t gd = mycpu;
  92         vm_zpcpu_t *zpcpu;
  93         void *item;
  94         long n;
  95
  96 #ifdef INVARIANTS
  97         if (z == NULL)
  98                 zerror(ZONE_ERROR_INVALID);
  99 #endif
 100         zpcpu = &z->zpcpu[gd->gd_cpuid];
 101 retry:
 102         /*
 103          * Avoid spinlock contention by allocating from a per-cpu queue
 104          */
 105         if (zpcpu->zfreecnt > 0) {
 106                 crit_enter_gd(gd);
 107                 if (zpcpu->zfreecnt > 0) {
 108                         item = zpcpu->zitems;
 109 #ifdef INVARIANTS
 110                         KASSERT(item != NULL,
 111                                 ("zitems_pcpu unexpectedly NULL"));
 112                         if (((void **)item)[1] != (void *)ZENTRY_FREE)
 113                                 zerror(ZONE_ERROR_NOTFREE);
 114                         ((void **)item)[1] = NULL;
 115 #endif
 116                         zpcpu->zitems = ((void **) item)[0];
 117                         --zpcpu->zfreecnt;
 118                         ++zpcpu->znalloc;
 119                         crit_exit_gd(gd);
 120
 121                         return item;
 122                 }
 123                 crit_exit_gd(gd);
 124         }
 125
 126         /*
 127          * Per-zone spinlock for the remainder.  Always load at least one
 128          * item.
 129          */
 130         spin_lock(&z->zspin);
 131         if (z->zfreecnt > z->zfreemin) {
 132                 n = zone_burst;
 133                 do {
 134                         item = z->zitems;
 135 #ifdef INVARIANTS
 136                         KASSERT(item != NULL, ("zitems unexpectedly NULL"));
 137                         if (((void **)item)[1] != (void *)ZENTRY_FREE)
 138                                 zerror(ZONE_ERROR_NOTFREE);
 139 #endif
 140                         z->zitems = ((void **)item)[0];
 141                         --z->zfreecnt;
 142                         ((void **)item)[0] = zpcpu->zitems;
 143                         zpcpu->zitems = item;
 144                         ++zpcpu->zfreecnt;
 145                 } while (--n > 0 && z->zfreecnt > z->zfreemin);
 146                 spin_unlock(&z->zspin);
 147                 goto retry;
 148         } else {
 149                 spin_unlock(&z->zspin);
 150                 item = zget(z);
 151                 /*
 152                  * PANICFAIL allows the caller to assume that the zalloc()
 153                  * will always succeed.  If it doesn't, we panic here.
 154                  */
 155                 if (item == NULL && (z->zflags & ZONE_PANICFAIL))
 156                         panic("zalloc(%s) failed", z->zname);
 157         }
 158         return item;
 159 }
 160
 161 /*
 162  * Free an item to the specified zone.
 163  *
 164  * No requirements.
 165  */
 166 void
 167 zfree(vm_zone_t z, void *item)
 168 {
 169         globaldata_t gd = mycpu;
 170         vm_zpcpu_t *zpcpu;
 171         void *tail_item;
 172         long count;
 173         long zmax;
 174
 175         zpcpu = &z->zpcpu[gd->gd_cpuid];
 176
 177         /*
 178          * Avoid spinlock contention by freeing into a per-cpu queue
 179          */
 180         zmax = z->zmax_pcpu;
 181         if (zmax < 1024)
 182                 zmax = 1024;
 183
 184         /*
 185          * Add to pcpu cache
 186          */
 187         crit_enter_gd(gd);
 188         ((void **)item)[0] = zpcpu->zitems;
 189 #ifdef INVARIANTS
 190         if (((void **)item)[1] == (void *)ZENTRY_FREE)
 191                 zerror(ZONE_ERROR_ALREADYFREE);
 192         ((void **)item)[1] = (void *)ZENTRY_FREE;
 193 #endif
 194         zpcpu->zitems = item;
 195         ++zpcpu->zfreecnt;
 196
 197         if (zpcpu->zfreecnt < zmax) {
 198                 crit_exit_gd(gd);
 199                 return;
 200         }
 201
 202         /*
 203          * Hystereis, move (zmax) (calculated below) items to the pool.
 204          */
 205         zmax = zmax / 2;
 206         if (zmax > zone_burst)
 207                 zmax = zone_burst;
 208         tail_item = item;
 209         count = 1;
 210
 211         while (count < zmax) {
 212                 tail_item = ((void **)tail_item)[0];
 213                 ++count;
 214         }
 215         zpcpu->zitems = ((void **)tail_item)[0];
 216         zpcpu->zfreecnt -= count;
 217
 218         /*
 219          * Per-zone spinlock for the remainder.
 220          *
 221          * Also implement hysteresis by freeing a number of pcpu
 222          * entries.
 223          */
 224         spin_lock(&z->zspin);
 225         ((void **)tail_item)[0] = z->zitems;
 226         z->zitems = item;
 227         z->zfreecnt += count;
 228         spin_unlock(&z->zspin);
 229
 230         crit_exit_gd(gd);
 231 }
 232
 233 /*
 234  * This file comprises a very simple zone allocator.  This is used
 235  * in lieu of the malloc allocator, where needed or more optimal.
 236  *
 237  * Note that the initial implementation of this had coloring, and
 238  * absolutely no improvement (actually perf degradation) occurred.
 239  *
 240  * Note also that the zones are type stable.  The only restriction is
 241  * that the first two longwords of a data structure can be changed
 242  * between allocations.  Any data that must be stable between allocations
 243  * must reside in areas after the first two longwords.
 244  *
 245  * zinitna, zinit, zbootinit are the initialization routines.
 246  * zalloc, zfree, are the allocation/free routines.
 247  */
 248
 249 LIST_HEAD(zlist, vm_zone) zlist = LIST_HEAD_INITIALIZER(zlist);
 250 static int sysctl_vm_zone(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 251 static vm_pindex_t zone_kmem_pages, zone_kern_pages;
 252 static long zone_kmem_kvaspace;
 253
 254 /*
 255  * Create a zone, but don't allocate the zone structure.  If the
 256  * zone had been previously created by the zone boot code, initialize
 257  * various parts of the zone code.
 258  *
 259  * If waits are not allowed during allocation (e.g. during interrupt
 260  * code), a-priori allocate the kernel virtual space, and allocate
 261  * only pages when needed.
 262  *
 263  * Arguments:
 264  * z            pointer to zone structure.
 265  * obj          pointer to VM object (opt).
 266  * name         name of zone.
 267  * size         size of zone entries.
 268  * nentries     number of zone entries allocated (only ZONE_INTERRUPT.)
 269  * flags        ZONE_INTERRUPT -- items can be allocated at interrupt time.
 270  * zalloc       number of pages allocated when memory is needed.
 271  *
 272  * Note that when using ZONE_INTERRUPT, the size of the zone is limited
 273  * by the nentries argument.  The size of the memory allocatable is
 274  * unlimited if ZONE_INTERRUPT is not set.
 275  *
 276  * No requirements.
 277  */
 278 int
 279 zinitna(vm_zone_t z, char *name, size_t size, long nentries, uint32_t flags)
 280 {
 281         size_t totsize;
 282
 283         /*
 284          * Only zones created with zinit() are destroyable.
 285          */
 286         if (z->zflags & ZONE_DESTROYABLE)
 287                 panic("zinitna: can't create destroyable zone");
 288
 289         /*
 290          * NOTE: We can only adjust zsize if we previously did not
 291          *       use zbootinit().
 292          */
 293         if ((z->zflags & ZONE_BOOT) == 0) {
 294                 z->zsize = roundup2(size, ZONE_ROUNDING);
 295                 spin_init(&z->zspin, "zinitna");
 296                 z->zfreecnt = 0;
 297                 z->ztotal = 0;
 298                 z->zmax = 0;
 299                 z->zname = name;
 300                 z->zitems = NULL;
 301
 302                 lwkt_gettoken(&vm_token);
 303                 LIST_INSERT_HEAD(&zlist, z, zlink);
 304                 lwkt_reltoken(&vm_token);
 305
 306                 bzero(z->zpcpu, sizeof(z->zpcpu));
 307         }
 308
 309         z->zkmvec = NULL;
 310         z->zkmcur = z->zkmmax = 0;
 311         z->zflags |= flags;
 312
 313         /*
 314          * If we cannot wait, allocate KVA space up front, and we will fill
 315          * in pages as needed.  This is particularly required when creating
 316          * an allocation space for map entries in kernel_map, because we
 317          * do not want to go into a recursion deadlock with
 318          * vm_map_entry_reserve().
 319          */
 320         if (z->zflags & ZONE_INTERRUPT) {
 321                 totsize = round_page((size_t)z->zsize * nentries);
 322                 atomic_add_long(&zone_kmem_kvaspace, totsize);
 323
 324                 z->zkva = kmem_alloc_pageable(&kernel_map, totsize,
 325                                               VM_SUBSYS_ZALLOC);
 326                 if (z->zkva == 0) {
 327                         LIST_REMOVE(z, zlink);
 328                         return 0;
 329                 }
 330
 331                 z->zpagemax = totsize / PAGE_SIZE;
 332                 z->zallocflag = VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT |
 333                                 VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY;
 334                 z->zmax += nentries;
 335
 336                 /*
 337                  * Set reasonable pcpu cache bounds.  Low-memory systems
 338                  * might try to cache too little, large-memory systems
 339                  * might try to cache more than necessarsy.
 340                  *
 341                  * In particular, pvzone can wind up being excessive and
 342                  * waste memory unnecessarily.
 343                  */
 344                 z->zmax_pcpu = z->zmax / ncpus / 64;
 345                 if (z->zmax_pcpu < 1024)
 346                         z->zmax_pcpu = 1024;
 347                 if (z->zmax_pcpu * z->zsize > 16*1024*1024)
 348                         z->zmax_pcpu = 16*1024*1024 / z->zsize;
 349         } else {
 350                 z->zallocflag = VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM;
 351                 z->zmax = 0;
 352                 z->zmax_pcpu = 8192;
 353         }
 354
 355
 356         if (z->zsize > PAGE_SIZE)
 357                 z->zfreemin = 1;
 358         else
 359                 z->zfreemin = PAGE_SIZE / z->zsize;
 360
 361         z->zpagecount = 0;
 362
 363         /*
 364          * Reduce kernel_map spam by allocating in chunks.
 365          */
 366         z->zalloc = ZONE_MAXPGLOAD;
 367
 368         /*
 369          * Populate the interrrupt zone at creation time rather than
 370          * on first allocation, as this is a potentially long operation.
 371          */
 372         if (z->zflags & ZONE_INTERRUPT) {
 373                 void *buf;
 374
 375                 buf = zget(z);
 376                 if (buf)
 377                         zfree(z, buf);
 378         }
 379
 380         return 1;
 381 }
 382
 383 /*
 384  * Subroutine same as zinitna, except zone data structure is allocated
 385  * automatically by malloc.  This routine should normally be used, except
 386  * in certain tricky startup conditions in the VM system -- then
 387  * zbootinit and zinitna can be used.  Zinit is the standard zone
 388  * initialization call.
 389  *
 390  * No requirements.
 391  */
 392 vm_zone_t
 393 zinit(char *name, size_t size, long nentries, uint32_t flags)
 394 {
 395         vm_zone_t z;
 396
 397         z = (vm_zone_t) kmalloc(sizeof (struct vm_zone), M_ZONE, M_NOWAIT);
 398         if (z == NULL)
 399                 return NULL;
 400
 401         z->zflags = 0;
 402         if (zinitna(z, name, size, nentries, flags & ~ZONE_DESTROYABLE) == 0) {
 403                 kfree(z, M_ZONE);
 404                 return NULL;
 405         }
 406
 407         if (flags & ZONE_DESTROYABLE)
 408                 z->zflags |= ZONE_DESTROYABLE;
 409
 410         return z;
 411 }
 412
 413 /*
 414  * Initialize a zone before the system is fully up.  This routine should
 415  * only be called before full VM startup.
 416  *
 417  * Called from the low level boot code only.
 418  */
 419 void
 420 zbootinit(vm_zone_t z, char *name, size_t size, void *item, long nitems)
 421 {
 422         long i;
 423
 424         spin_init(&z->zspin, "zbootinit");
 425         bzero(z->zpcpu, sizeof(z->zpcpu));
 426         z->zname = name;
 427         z->zsize = size;
 428         z->zpagemax = 0;
 429         z->zflags = ZONE_BOOT;
 430         z->zfreemin = 0;
 431         z->zallocflag = 0;
 432         z->zpagecount = 0;
 433         z->zalloc = 0;
 434
 435         bzero(item, (size_t)nitems * z->zsize);
 436         z->zitems = NULL;
 437         for (i = 0; i < nitems; i++) {
 438                 ((void **)item)[0] = z->zitems;
 439 #ifdef INVARIANTS
 440                 ((void **)item)[1] = (void *)ZENTRY_FREE;
 441 #endif
 442                 z->zitems = item;
 443                 item = (uint8_t *)item + z->zsize;
 444         }
 445         z->zfreecnt = nitems;
 446         z->zmax = nitems;
 447         z->ztotal = nitems;
 448
 449         lwkt_gettoken(&vm_token);
 450         LIST_INSERT_HEAD(&zlist, z, zlink);
 451         lwkt_reltoken(&vm_token);
 452 }
 453
 454 /*
 455  * Release all resources owned by zone created with zinit().
 456  *
 457  * No requirements.
 458  */
 459 void
 460 zdestroy(vm_zone_t z)
 461 {
 462         vm_pindex_t i;
 463
 464         if (z == NULL)
 465                 panic("zdestroy: null zone");
 466         if ((z->zflags & ZONE_DESTROYABLE) == 0)
 467                 panic("zdestroy: undestroyable zone");
 468
 469         lwkt_gettoken(&vm_token);
 470         LIST_REMOVE(z, zlink);
 471         lwkt_reltoken(&vm_token);
 472
 473         /*
 474          * Release virtual mappings, physical memory and update sysctl stats.
 475          */
 476         KKASSERT((z->zflags & ZONE_INTERRUPT) == 0);
 477         for (i = 0; i < z->zkmcur; i++) {
 478                 kmem_free(&kernel_map, z->zkmvec[i],
 479                           (size_t)z->zalloc * PAGE_SIZE);
 480                 atomic_subtract_long(&zone_kern_pages, z->zalloc);
 481         }
 482         if (z->zkmvec != NULL)
 483                 kfree(z->zkmvec, M_ZONE);
 484
 485         spin_uninit(&z->zspin);
 486         kfree(z, M_ZONE);
 487 }
 488
 489
 490 /*
 491  * void *zalloc(vm_zone_t zone) --
 492  *      Returns an item from a specified zone.  May not be called from a
 493  *      FAST interrupt or IPI function.
 494  *
 495  * void zfree(vm_zone_t zone, void *item) --
 496  *      Frees an item back to a specified zone.  May not be called from a
 497  *      FAST interrupt or IPI function.
 498  */
 499
 500 /*
 501  * Internal zone routine.  Not to be called from external (non vm_zone) code.
 502  *
 503  * This function may return NULL.
 504  *
 505  * No requirements.
 506  */
 507 static void *
 508 zget(vm_zone_t z)
 509 {
 510         vm_page_t pgs[ZONE_MAXPGLOAD];
 511         vm_page_t m;
 512         long nitems;
 513         long savezpc;
 514         size_t nbytes;
 515         size_t noffset;
 516         void *item;
 517         vm_pindex_t npages;
 518         vm_pindex_t nalloc;
 519         vm_pindex_t i;
 520
 521         if (z == NULL)
 522                 panic("zget: null zone");
 523
 524         if (z->zflags & ZONE_INTERRUPT) {
 525                 /*
 526                  * Interrupt zones do not mess with the kernel_map, they
 527                  * simply populate an existing mapping.
 528                  *
 529                  * First allocate as many pages as we can, stopping at
 530                  * our limit or if the page allocation fails.  Try to
 531                  * avoid exhausting the interrupt free minimum by backing
 532                  * off to normal page allocations after a certain point.
 533                  */
 534                 for (i = 0; i < ZONE_MAXPGLOAD && i < z->zalloc; ++i) {
 535                         if (i < 4) {
 536                                 m = vm_page_alloc(NULL,
 537                                                   mycpu->gd_rand_incr++,
 538                                                   z->zallocflag);
 539                         } else {
 540                                 m = vm_page_alloc(NULL,
 541                                                   mycpu->gd_rand_incr++,
 542                                                   VM_ALLOC_NORMAL |
 543                                                   VM_ALLOC_SYSTEM);
 544                         }
 545                         if (m == NULL)
 546                                 break;
 547                         pgs[i] = m;
 548                 }
 549                 nalloc = i;
 550
 551                 /*
 552                  * Account for the pages.
 553                  *
 554                  * NOTE! Do not allow overlap with a prior page as it
 555                  *       may still be undergoing allocation on another
 556                  *       cpu.
 557                  */
 558                 spin_lock(&z->zspin);
 559                 noffset = (size_t)z->zpagecount * PAGE_SIZE;
 560                 /* noffset -= noffset % z->zsize; */
 561                 savezpc = z->zpagecount;
 562
 563                 /*
 564                  * Track total memory use and kmem offset.
 565                  */
 566                 if (z->zpagecount + nalloc > z->zpagemax)
 567                         z->zpagecount = z->zpagemax;
 568                 else
 569                         z->zpagecount += nalloc;
 570
 571                 item = (char *)z->zkva + noffset;
 572                 npages = z->zpagecount - savezpc;
 573                 nitems = ((size_t)(savezpc + npages) * PAGE_SIZE - noffset) /
 574                          z->zsize;
 575                 atomic_add_long(&zone_kmem_pages, npages);
 576                 spin_unlock(&z->zspin);
 577
 578                 /*
 579                  * Enter the pages into the reserved KVA space.
 580                  */
 581                 for (i = 0; i < npages; ++i) {
 582                         vm_offset_t zkva;
 583
 584                         m = pgs[i];
 585                         KKASSERT(m->queue == PQ_NONE);
 586                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 587                         vm_page_wire(m);
 588                         vm_page_wakeup(m);
 589
 590                         zkva = z->zkva + (size_t)(savezpc + i) * PAGE_SIZE;
 591                         pmap_kenter(zkva, VM_PAGE_TO_PHYS(m));
 592                         bzero((void *)zkva, PAGE_SIZE);
 593                 }
 594                 for (i = npages; i < nalloc; ++i) {
 595                         m = pgs[i];
 596                         vm_page_free(m);
 597                 }
 598         } else if (z->zflags & ZONE_SPECIAL) {
 599                 /*
 600                  * The special zone is the one used for vm_map_entry_t's.
 601                  * We have to avoid an infinite recursion in
 602                  * vm_map_entry_reserve() by using vm_map_entry_kreserve()
 603                  * instead.  The map entries are pre-reserved by the kernel
 604                  * by vm_map_entry_reserve_cpu_init().
 605                  */
 606                 nbytes = (size_t)z->zalloc * PAGE_SIZE;
 607                 z->zpagecount += z->zalloc;     /* Track total memory use */
 608
 609                 item = (void *)kmem_alloc3(&kernel_map, nbytes,
 610                                            VM_SUBSYS_ZALLOC, KM_KRESERVE);
 611
 612                 /* note: z might be modified due to blocking */
 613                 if (item != NULL) {
 614                         atomic_add_long(&zone_kern_pages, z->zalloc);
 615                         bzero(item, nbytes);
 616                 } else {
 617                         nbytes = 0;
 618                 }
 619                 nitems = nbytes / z->zsize;
 620         } else {
 621                 /*
 622                  * Otherwise allocate KVA from the kernel_map.
 623                  */
 624                 nbytes = (size_t)z->zalloc * PAGE_SIZE;
 625                 z->zpagecount += z->zalloc;     /* Track total memory use */
 626
 627                 item = (void *)kmem_alloc3(&kernel_map, nbytes,
 628                                            VM_SUBSYS_ZALLOC, 0);
 629
 630                 /* note: z might be modified due to blocking */
 631                 if (item != NULL) {
 632                         atomic_add_long(&zone_kern_pages, z->zalloc);
 633                         bzero(item, nbytes);
 634
 635                         if (z->zflags & ZONE_DESTROYABLE) {
 636                                 if (z->zkmcur == z->zkmmax) {
 637                                         z->zkmmax =
 638                                                 z->zkmmax==0 ? 1 : z->zkmmax*2;
 639                                         z->zkmvec = krealloc(z->zkmvec,
 640                                             z->zkmmax * sizeof(z->zkmvec[0]),
 641                                             M_ZONE, M_WAITOK);
 642                                 }
 643                                 z->zkmvec[z->zkmcur++] = (vm_offset_t)item;
 644                         }
 645                 } else {
 646                         nbytes = 0;
 647                 }
 648                 nitems = nbytes / z->zsize;
 649         }
 650
 651         /*
 652          * Enter any new pages into the pool, reserving one, or get the
 653          * item from the existing pool.
 654          */
 655         spin_lock(&z->zspin);
 656         z->ztotal += nitems;
 657
 658         /*
 659          * The zone code may need to allocate kernel memory, which can
 660          * recurse zget() infinitely if we do not handle it properly.
 661          * We deal with this by directly repopulating the pcpu vm_map_entry
 662          * cache.
 663          */
 664         if (nitems > 1 && (z->zflags & ZONE_SPECIAL)) {
 665                 struct globaldata *gd = mycpu;
 666                 vm_map_entry_t entry;
 667
 668                 /*
 669                  * Make sure we have enough structures in gd_vme_base to handle
 670                  * the reservation request.
 671                  *
 672                  * The critical section protects access to the per-cpu gd.
 673                  */
 674                 crit_enter();
 675                 while (gd->gd_vme_avail < 2 && nitems > 1) {
 676                         entry = item;
 677                         MAPENT_FREELIST(entry) = gd->gd_vme_base;
 678                         gd->gd_vme_base = entry;
 679                         atomic_add_int(&gd->gd_vme_avail, 1);
 680                         item = (uint8_t *)item + z->zsize;
 681                         --nitems;
 682                 }
 683                 crit_exit();
 684         }
 685
 686         if (nitems != 0) {
 687                 /*
 688                  * Enter pages into the pool saving one for immediate
 689                  * allocation.
 690                  */
 691                 nitems -= 1;
 692                 for (i = 0; i < nitems; i++) {
 693                         ((void **)item)[0] = z->zitems;
 694 #ifdef INVARIANTS
 695                         ((void **)item)[1] = (void *)ZENTRY_FREE;
 696 #endif
 697                         z->zitems = item;
 698                         item = (uint8_t *)item + z->zsize;
 699                 }
 700                 z->zfreecnt += nitems;
 701                 ++z->znalloc;
 702         } else if (z->zfreecnt > 0) {
 703                 /*
 704                  * Get an item from the existing pool.
 705                  */
 706                 item = z->zitems;
 707                 z->zitems = ((void **)item)[0];
 708 #ifdef INVARIANTS
 709                 if (((void **)item)[1] != (void *)ZENTRY_FREE)
 710                         zerror(ZONE_ERROR_NOTFREE);
 711                 ((void **) item)[1] = NULL;
 712 #endif
 713                 --z->zfreecnt;
 714                 ++z->znalloc;
 715         } else {
 716                 /*
 717                  * No items available.
 718                  */
 719                 item = NULL;
 720         }
 721         spin_unlock(&z->zspin);
 722
 723         return item;
 724 }
 725
 726 /*
 727  * No requirements.
 728  */
 729 static int
 730 sysctl_vm_zone(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 731 {
 732         vm_zone_t curzone;
 733         char tmpbuf[128];
 734         char tmpname[14];
 735         int error = 0;
 736
 737         ksnprintf(tmpbuf, sizeof(tmpbuf),
 738             "\nITEM            SIZE     LIMIT    USED    FREE  REQUESTS\n");
 739         error = SYSCTL_OUT(req, tmpbuf, strlen(tmpbuf));
 740         if (error)
 741                 return (error);
 742
 743         lwkt_gettoken(&vm_token);
 744         LIST_FOREACH(curzone, &zlist, zlink) {
 745                 size_t i;
 746                 size_t len;
 747                 int offset;
 748                 long freecnt;
 749                 long znalloc;
 750                 int n;
 751
 752                 len = strlen(curzone->zname);
 753                 if (len >= (sizeof(tmpname) - 1))
 754                         len = (sizeof(tmpname) - 1);
 755                 for(i = 0; i < sizeof(tmpname) - 1; i++)
 756                         tmpname[i] = ' ';
 757                 tmpname[i] = 0;
 758                 memcpy(tmpname, curzone->zname, len);
 759                 tmpname[len] = ':';
 760                 offset = 0;
 761                 if (curzone == LIST_FIRST(&zlist)) {
 762                         offset = 1;
 763                         tmpbuf[0] = '\n';
 764                 }
 765                 freecnt = curzone->zfreecnt;
 766                 znalloc = curzone->znalloc;
 767                 for (n = 0; n < ncpus; ++n) {
 768                         freecnt += curzone->zpcpu[n].zfreecnt;
 769                         znalloc += curzone->zpcpu[n].znalloc;
 770                 }
 771
 772                 ksnprintf(tmpbuf + offset, sizeof(tmpbuf) - offset,
 773                         "%s %6.6lu, %8.8lu, %6.6lu, %6.6lu, %8.8lu\n",
 774                         tmpname, curzone->zsize, curzone->zmax,
 775                         (curzone->ztotal - freecnt),
 776                         freecnt, znalloc);
 777
 778                 len = strlen((char *)tmpbuf);
 779                 if (LIST_NEXT(curzone, zlink) == NULL)
 780                         tmpbuf[len - 1] = 0;
 781
 782                 error = SYSCTL_OUT(req, tmpbuf, len);
 783
 784                 if (error)
 785                         break;
 786         }
 787         lwkt_reltoken(&vm_token);
 788         return (error);
 789 }
 790
 791 #if defined(INVARIANTS)
 792
 793 /*
 794  * Debugging only.
 795  */
 796 void
 797 zerror(int error)
 798 {
 799         char *msg;
 800
 801         switch (error) {
 802         case ZONE_ERROR_INVALID:
 803                 msg = "zone: invalid zone";
 804                 break;
 805         case ZONE_ERROR_NOTFREE:
 806                 msg = "zone: entry not free";
 807                 break;
 808         case ZONE_ERROR_ALREADYFREE:
 809                 msg = "zone: freeing free entry";
 810                 break;
 811         default:
 812                 msg = "zone: invalid error";
 813                 break;
 814         }
 815         panic("%s", msg);
 816 }
 817 #endif
 818
 819 SYSCTL_OID(_vm, OID_AUTO, zone, CTLTYPE_STRING|CTLFLAG_RD, \
 820         NULL, 0, sysctl_vm_zone, "A", "Zone Info");
 821
 822 SYSCTL_LONG(_vm, OID_AUTO, zone_kmem_pages,
 823         CTLFLAG_RD, &zone_kmem_pages, 0, "Number of interrupt safe pages allocated by zone");
 824 SYSCTL_LONG(_vm, OID_AUTO, zone_burst,
 825         CTLFLAG_RW, &zone_burst, 0, "Burst from depot to pcpu cache");
 826 SYSCTL_LONG(_vm, OID_AUTO, zone_kmem_kvaspace,
 827         CTLFLAG_RD, &zone_kmem_kvaspace, 0, "KVA space allocated by zone");
 828 SYSCTL_LONG(_vm, OID_AUTO, zone_kern_pages,
 829         CTLFLAG_RD, &zone_kern_pages, 0, "Number of non-interrupt safe pages allocated by zone");