The twe driver requires all requests, including non-data requests, to be
[dragonfly.git] / sys / kern / kern_slaballoc.c
1 /*
2  * KERN_SLABALLOC.C     - Kernel SLAB memory allocator
3  *
4  * Copyright (c) 2003 Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
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, this list of conditions and the following disclaimer.
12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
15  *
16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
26  * SUCH DAMAGE.
27  *
28  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_slaballoc.c,v 1.3 2003/08/28 17:24:38 dillon Exp $
29  *
30  * This module implements a slab allocator drop-in replacement for the
31  * kernel malloc().
32  *
33  * A slab allocator reserves a ZONE for each chunk size, then lays the
34  * chunks out in an array within the zone.  Allocation and deallocation
35  * is nearly instantanious, and fragmentation/overhead losses are limited
36  * to a fixed worst-case amount.
37  *
38  * The downside of this slab implementation is in the chunk size
39  * multiplied by the number of zones.  ~80 zones * 128K = 10MB of VM per cpu.
40  * In a kernel implementation all this memory will be physical so
41  * the zone size is adjusted downward on machines with less physical
42  * memory.  The upside is that overhead is bounded... this is the *worst*
43  * case overhead.
44  *
45  * Slab management is done on a per-cpu basis and no locking or mutexes
46  * are required, only a critical section.  When one cpu frees memory
47  * belonging to another cpu's slab manager an asynchronous IPI message
48  * will be queued to execute the operation.   In addition, both the
49  * high level slab allocator and the low level zone allocator optimize
50  * M_ZERO requests, and the slab allocator does not have to pre initialize
51  * the linked list of chunks.
52  *
53  * XXX Balancing is needed between cpus.  Balance will be handled through
54  * asynchronous IPIs primarily by reassigning the z_Cpu ownership of chunks.
55  *
56  * XXX If we have to allocate a new zone and M_USE_RESERVE is set, use of
57  * the new zone should be restricted to M_USE_RESERVE requests only.
58  *
59  *      Alloc Size      Chunking        Number of zones
60  *      0-127           8               16
61  *      128-255         16              8
62  *      256-511         32              8
63  *      512-1023        64              8
64  *      1024-2047       128             8
65  *      2048-4095       256             8
66  *      4096-8191       512             8
67  *      8192-16383      1024            8
68  *      16384-32767     2048            8
69  *      (if PAGE_SIZE is 4K the maximum zone allocation is 16383)
70  *
71  *      Allocations >= ZALLOC_ZONE_LIMIT go directly to kmem.
72  *
73  *                      API REQUIREMENTS AND SIDE EFFECTS
74  *
75  *    To operate as a drop-in replacement to the FreeBSD-4.x malloc() we
76  *    have remained compatible with the following API requirements:
77  *
78  *    + small power-of-2 sized allocations are power-of-2 aligned (kern_tty)
79  *    + malloc(0) is allowed and returns non-NULL (ahc driver)
80  *    + ability to allocate arbitrarily large chunks of memory
81  */
82
83 #include "opt_vm.h"
84
85 #if defined(USE_SLAB_ALLOCATOR)
86
87 #if !defined(NO_KMEM_MAP)
88 #error "NO_KMEM_MAP must be defined when USE_SLAB_ALLOCATOR is defined"
89 #endif
90
91 #include <sys/param.h>
92 #include <sys/systm.h>
93 #include <sys/kernel.h>
94 #include <sys/slaballoc.h>
95 #include <sys/mbuf.h>
96 #include <sys/vmmeter.h>
97 #include <sys/lock.h>
98 #include <sys/thread.h>
99 #include <sys/globaldata.h>
100
101 #include <vm/vm.h>
102 #include <vm/vm_param.h>
103 #include <vm/vm_kern.h>
104 #include <vm/vm_extern.h>
105 #include <vm/vm_object.h>
106 #include <vm/pmap.h>
107 #include <vm/vm_map.h>
108 #include <vm/vm_page.h>
109 #include <vm/vm_pageout.h>
110
111 #include <machine/cpu.h>
112
113 #include <sys/thread2.h>
114
115 #define arysize(ary)    (sizeof(ary)/sizeof((ary)[0]))
116
117 /*
118  * Fixed globals (not per-cpu)
119  */
120 static int ZoneSize;
121 static int ZonePageCount;
122 static int ZonePageLimit;
123 static int ZoneMask;
124 static struct malloc_type *kmemstatistics;
125 static struct kmemusage *kmemusage;
126 static int32_t weirdary[16];
127
128 static void *kmem_slab_alloc(vm_size_t bytes, vm_offset_t align, int flags);
129 static void kmem_slab_free(void *ptr, vm_size_t bytes);
130
131 /*
132  * Misc constants.  Note that allocations that are exact multiples of 
133  * PAGE_SIZE, or exceed the zone limit, fall through to the kmem module.
134  * IN_SAME_PAGE_MASK is used to sanity-check the per-page free lists.
135  */
136 #define MIN_CHUNK_SIZE          8               /* in bytes */
137 #define MIN_CHUNK_MASK          (MIN_CHUNK_SIZE - 1)
138 #define ZONE_RELS_THRESH        2               /* threshold number of zones */
139 #define IN_SAME_PAGE_MASK       (~(intptr_t)PAGE_MASK | MIN_CHUNK_MASK)
140
141 /*
142  * The WEIRD_ADDR is used as known text to copy into free objects to
143  * try to create deterministic failure cases if the data is accessed after
144  * free.
145  */    
146 #define WEIRD_ADDR      0xdeadc0de
147 #define MAX_COPY        sizeof(weirdary)
148 #define ZERO_LENGTH_PTR ((void *)-8)
149
150 /*
151  * Misc global malloc buckets
152  */
153
154 MALLOC_DEFINE(M_CACHE, "cache", "Various Dynamically allocated caches");
155 MALLOC_DEFINE(M_DEVBUF, "devbuf", "device driver memory");
156 MALLOC_DEFINE(M_TEMP, "temp", "misc temporary data buffers");
157  
158 MALLOC_DEFINE(M_IP6OPT, "ip6opt", "IPv6 options");
159 MALLOC_DEFINE(M_IP6NDP, "ip6ndp", "IPv6 Neighbor Discovery");
160
161 /*
162  * Initialize the slab memory allocator.  We have to choose a zone size based
163  * on available physical memory.  We choose a zone side which is approximately
164  * 1/1024th of our memory, so if we have 128MB of ram we have a zone size of
165  * 128K.  The zone size is limited to the bounds set in slaballoc.h
166  * (typically 32K min, 128K max). 
167  */
168 static void kmeminit(void *dummy);
169
170 SYSINIT(kmem, SI_SUB_KMEM, SI_ORDER_FIRST, kmeminit, NULL)
171
172 static void
173 kmeminit(void *dummy)
174 {
175     vm_poff_t limsize;
176     int usesize;
177     int i;
178     vm_pindex_t npg;
179
180     limsize = (vm_poff_t)vmstats.v_page_count * PAGE_SIZE;
181     if (limsize > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
182         limsize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
183
184     usesize = (int)(limsize / 1024);    /* convert to KB */
185
186     ZoneSize = ZALLOC_MIN_ZONE_SIZE;
187     while (ZoneSize < ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE && (ZoneSize << 1) < usesize)
188         ZoneSize <<= 1;
189     ZoneMask = ZoneSize - 1;
190     ZonePageLimit = PAGE_SIZE * 4;
191     ZonePageCount = ZoneSize / PAGE_SIZE;
192
193     npg = (VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) / PAGE_SIZE;
194     kmemusage = kmem_slab_alloc(npg * sizeof(struct kmemusage), PAGE_SIZE, M_ZERO);
195
196     for (i = 0; i < arysize(weirdary); ++i)
197         weirdary[i] = WEIRD_ADDR;
198
199     if (bootverbose)
200         printf("Slab ZoneSize set to %dKB\n", ZoneSize / 1024);
201 }
202
203 /*
204  * Initialize a malloc type tracking structure.  NOTE! counters and such
205  * need to be made per-cpu (maybe with a MAXCPU array).
206  */
207 void
208 malloc_init(void *data)
209 {
210     struct malloc_type *type = data;
211     vm_poff_t limsize;
212
213     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
214         panic("malloc type lacks magic");
215                                            
216     if (type->ks_limit != 0)
217         return;
218
219     if (vmstats.v_page_count == 0)
220         panic("malloc_init not allowed before vm init");
221
222     limsize = (vm_poff_t)vmstats.v_page_count * PAGE_SIZE;
223     if (limsize > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
224         limsize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
225     type->ks_limit = limsize / 10;
226
227     type->ks_next = kmemstatistics;
228     kmemstatistics = type;
229 }
230
231 void
232 malloc_uninit(void *data)
233 {
234     struct malloc_type *type = data;
235     struct malloc_type *t;
236
237     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
238         panic("malloc type lacks magic");
239
240     if (vmstats.v_page_count == 0)
241         panic("malloc_uninit not allowed before vm init");
242
243     if (type->ks_limit == 0)
244         panic("malloc_uninit on uninitialized type");
245
246 #ifdef INVARIANTS
247     if (type->ks_memuse != 0) {
248         printf("malloc_uninit: %ld bytes of '%s' still allocated\n",
249                 type->ks_memuse, type->ks_shortdesc);
250     }
251 #endif
252     if (type == kmemstatistics) {
253         kmemstatistics = type->ks_next;
254     } else {
255         for (t = kmemstatistics; t->ks_next != NULL; t = t->ks_next) {
256             if (t->ks_next == type) {
257                 t->ks_next = type->ks_next;
258                 break;
259             }
260         }
261     }
262     type->ks_next = NULL;
263     type->ks_limit = 0;
264 }
265
266 /*
267  * Calculate the zone index for the allocation request size and set the
268  * allocation request size to that particular zone's chunk size.
269  */
270 static __inline int
271 zoneindex(unsigned long *bytes)
272 {
273     unsigned int n = (unsigned int)*bytes;      /* unsigned for shift opt */
274     if (n < 128) {
275         *bytes = n = (n + 7) & ~7;
276         return(n / 8 - 1);              /* 8 byte chunks, 16 zones */
277     }
278     if (n < 256) {
279         *bytes = n = (n + 15) & ~15;
280         return(n / 16 + 7);
281     }
282     if (n < 8192) {
283         if (n < 512) {
284             *bytes = n = (n + 31) & ~31;
285             return(n / 32 + 15);
286         }
287         if (n < 1024) {
288             *bytes = n = (n + 63) & ~63;
289             return(n / 64 + 23);
290         } 
291         if (n < 2048) {
292             *bytes = n = (n + 127) & ~127;
293             return(n / 128 + 31);
294         }
295         if (n < 4096) {
296             *bytes = n = (n + 255) & ~255;
297             return(n / 256 + 39);
298         }
299         *bytes = n = (n + 511) & ~511;
300         return(n / 512 + 47);
301     }
302 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 8192
303     if (n < 16384) {
304         *bytes = n = (n + 1023) & ~1023;
305         return(n / 1024 + 55);
306     }
307 #endif
308 #if ZALLOC_ZONE_LIMIT > 16384
309     if (n < 32768) {
310         *bytes = n = (n + 2047) & ~2047;
311         return(n / 2048 + 63);
312     }
313 #endif
314     panic("Unexpected byte count %d", n);
315     return(0);
316 }
317
318 /*
319  * malloc()     (SLAB ALLOCATOR)
320  *
321  *      Allocate memory via the slab allocator.  If the request is too large,
322  *      or if it page-aligned beyond a certain size, we fall back to the
323  *      KMEM subsystem.  A SLAB tracking descriptor must be specified, use
324  *      &SlabMisc if you don't care.
325  *
326  *      M_NOWAIT        - return NULL instead of blocking.
327  *      M_ZERO          - zero the returned memory.
328  *      M_USE_RESERVE   - allocate out of the system reserve if necessary
329  */
330 void *
331 malloc(unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
332 {
333     SLZone *z;
334     SLChunk *chunk;
335     SLGlobalData *slgd;
336     int zi;
337
338     slgd = &mycpu->gd_slab;
339
340     /*
341      * XXX silly to have this in the critical path.
342      */
343     if (type->ks_limit == 0) {
344         crit_enter();
345         if (type->ks_limit == 0)
346             malloc_init(type);
347         crit_exit();
348     }
349     ++type->ks_calls;
350
351     /*
352      * Handle the case where the limit is reached.  Panic if can't return
353      * NULL.  XXX the original malloc code looped, but this tended to
354      * simply deadlock the computer.
355      */
356     while (type->ks_memuse >= type->ks_limit) {
357         if (flags & (M_NOWAIT|M_NULLOK))
358             return(NULL);
359         panic("%s: malloc limit exceeded", type->ks_shortdesc);
360     }
361
362     /*
363      * Handle the degenerate size == 0 case.  Yes, this does happen.
364      * Return a special pointer.  This is to maintain compatibility with
365      * the original malloc implementation.  Certain devices, such as the
366      * adaptec driver, not only allocate 0 bytes, they check for NULL and
367      * also realloc() later on.  Joy.
368      */
369     if (size == 0)
370         return(ZERO_LENGTH_PTR);
371
372     /*
373      * Handle large allocations directly.  There should not be very many of
374      * these so performance is not a big issue.
375      *
376      * Guarentee page alignment for allocations in multiples of PAGE_SIZE
377      */
378     if (size >= ZALLOC_ZONE_LIMIT || (size & PAGE_MASK) == 0) {
379         struct kmemusage *kup;
380
381         size = round_page(size);
382         chunk = kmem_slab_alloc(size, PAGE_SIZE, flags);
383         if (chunk == NULL)
384             return(NULL);
385         flags &= ~M_ZERO;       /* result already zero'd if M_ZERO was set */
386         kup = btokup(chunk);
387         kup->ku_pagecnt = size / PAGE_SIZE;
388         crit_enter();
389         goto done;
390     }
391
392     /*
393      * Attempt to allocate out of an existing zone.  First try the free list,
394      * then allocate out of unallocated space.  If we find a good zone move
395      * it to the head of the list so later allocations find it quickly
396      * (we might have thousands of zones in the list).
397      *
398      * Note: zoneindex() will panic of size is too large.
399      */
400     zi = zoneindex(&size);
401     KKASSERT(zi < NZONES);
402     crit_enter();
403     if ((z = slgd->ZoneAry[zi]) != NULL) {
404         KKASSERT(z->z_NFree > 0);
405
406         /*
407          * Remove us from the ZoneAry[] when we become empty
408          */
409         if (--z->z_NFree == 0) {
410             slgd->ZoneAry[zi] = z->z_Next;
411             z->z_Next = NULL;
412         }
413
414         /*
415          * Locate a chunk in a free page.  This attempts to localize
416          * reallocations into earlier pages without us having to sort
417          * the chunk list.  A chunk may still overlap a page boundary.
418          */
419         while (z->z_FirstFreePg < ZonePageCount) {
420             if ((chunk = z->z_PageAry[z->z_FirstFreePg]) != NULL) {
421 #ifdef DIAGNOSTIC
422                 /*
423                  * Diagnostic: c_Next is not total garbage.
424                  */
425                 KKASSERT(chunk->c_Next == NULL ||
426                         ((intptr_t)chunk->c_Next & IN_SAME_PAGE_MASK) ==
427                         ((intptr_t)chunk & IN_SAME_PAGE_MASK));
428 #endif
429 #ifdef INVARIANTS
430                 if ((uintptr_t)chunk < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
431                         panic("chunk %p FFPG %d/%d", chunk, z->z_FirstFreePg, ZonePageCount);
432                 if (chunk->c_Next && (uintptr_t)chunk->c_Next < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
433                         panic("chunkNEXT %p %p FFPG %d/%d", chunk, chunk->c_Next, z->z_FirstFreePg, ZonePageCount);
434 #endif
435                 z->z_PageAry[z->z_FirstFreePg] = chunk->c_Next;
436                 goto done;
437             }
438             ++z->z_FirstFreePg;
439         }
440
441         /*
442          * No chunks are available but NFree said we had some memory, so
443          * it must be available in the never-before-used-memory area
444          * governed by UIndex.  The consequences are very serious if our zone
445          * got corrupted so we use an explicit panic rather then a KASSERT.
446          */
447         if (z->z_UIndex + 1 != z->z_NMax)
448             z->z_UIndex = z->z_UIndex + 1;
449         else
450             z->z_UIndex = 0;
451         if (z->z_UIndex == z->z_UEndIndex)
452             panic("slaballoc: corrupted zone");
453         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
454         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0)
455             flags &= ~M_ZERO;
456         goto done;
457     }
458
459     /*
460      * If all zones are exhausted we need to allocate a new zone for this
461      * index.  Use M_ZERO to take advantage of pre-zerod pages.  Also see
462      * UAlloc use above in regards to M_ZERO.  Note that when we are reusing
463      * a zone from the FreeZones list UAlloc'd data will not be zero'd, and
464      * we do not pre-zero it because we do not want to mess up the L1 cache.
465      *
466      * At least one subsystem, the tty code (see CROUND) expects power-of-2
467      * allocations to be power-of-2 aligned.  We maintain compatibility by
468      * adjusting the base offset below.
469      */
470     {
471         int off;
472
473         if ((z = slgd->FreeZones) != NULL) {
474             slgd->FreeZones = z->z_Next;
475             --slgd->NFreeZones;
476             bzero(z, sizeof(SLZone));
477             z->z_Flags |= SLZF_UNOTZEROD;
478         } else {
479             z = kmem_slab_alloc(ZoneSize, ZoneSize, flags|M_ZERO);
480             if (z == NULL)
481                 goto fail;
482         }
483
484         /*
485          * Guarentee power-of-2 alignment for power-of-2-sized chunks.
486          * Otherwise just 8-byte align the data.
487          */
488         if ((size | (size - 1)) + 1 == (size << 1))
489             off = (sizeof(SLZone) + size - 1) & ~(size - 1);
490         else
491             off = (sizeof(SLZone) + MIN_CHUNK_MASK) & ~MIN_CHUNK_MASK;
492         z->z_Magic = ZALLOC_SLAB_MAGIC;
493         z->z_ZoneIndex = zi;
494         z->z_NMax = (ZoneSize - off) / size;
495         z->z_NFree = z->z_NMax - 1;
496         z->z_BasePtr = (char *)z + off;
497         z->z_UIndex = z->z_UEndIndex = slgd->JunkIndex % z->z_NMax;
498         z->z_ChunkSize = size;
499         z->z_FirstFreePg = ZonePageCount;
500         z->z_Cpu = mycpu->gd_cpuid;
501         chunk = (SLChunk *)(z->z_BasePtr + z->z_UIndex * size);
502         z->z_Next = slgd->ZoneAry[zi];
503         slgd->ZoneAry[zi] = z;
504         if ((z->z_Flags & SLZF_UNOTZEROD) == 0)
505             flags &= ~M_ZERO;   /* already zero'd */
506
507         /*
508          * Slide the base index for initial allocations out of the next
509          * zone we create so we do not over-weight the lower part of the
510          * cpu memory caches.
511          */
512         slgd->JunkIndex = (slgd->JunkIndex + ZALLOC_SLAB_SLIDE)
513                                 & (ZALLOC_MAX_ZONE_SIZE - 1);
514     }
515 done:
516     crit_exit();
517     if (flags & M_ZERO)
518         bzero(chunk, size);
519     ++type->ks_inuse;
520     type->ks_memuse += size;
521     return(chunk);
522 fail:
523     crit_exit();
524     return(NULL);
525 }
526
527 void *
528 realloc(void *ptr, unsigned long size, struct malloc_type *type, int flags)
529 {
530     SLZone *z;
531     void *nptr;
532     unsigned long osize;
533
534     if (ptr == NULL || ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
535         return(malloc(size, type, flags));
536     if (size == 0) {
537         free(ptr, type);
538         return(NULL);
539     }
540
541     /*
542      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
543      * size be passed to free() instead of this nonsense.
544      */
545     {
546         struct kmemusage *kup;
547
548         kup = btokup(ptr);
549         if (kup->ku_pagecnt) {
550             osize = kup->ku_pagecnt << PAGE_SHIFT;
551             if (osize == round_page(size))
552                 return(ptr);
553             if ((nptr = malloc(size, type, flags)) == NULL)
554                 return(NULL);
555             bcopy(ptr, nptr, min(size, osize));
556             free(ptr, type);
557             return(nptr);
558         }
559     }
560
561     /*
562      * Get the original allocation's zone.  If the new request winds up
563      * using the same chunk size we do not have to do anything.
564      */
565     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ~(uintptr_t)ZoneMask);
566     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
567
568     zoneindex(&size);
569     if (z->z_ChunkSize == size)
570         return(ptr);
571
572     /*
573      * Allocate memory for the new request size.  Note that zoneindex has
574      * already adjusted the request size to the appropriate chunk size, which
575      * should optimize our bcopy().  Then copy and return the new pointer.
576      */
577     if ((nptr = malloc(size, type, flags)) == NULL)
578         return(NULL);
579     bcopy(ptr, nptr, min(size, z->z_ChunkSize));
580     free(ptr, type);
581     return(nptr);
582 }
583
584 /*
585  * free()       (SLAB ALLOCATOR)
586  *
587  *      Free the specified chunk of memory.  The byte count is not strictly
588  *      required but if DIAGNOSTIC is set we use it as a sanity check.
589  */
590 static
591 void
592 free_remote(void *ptr)
593 {
594     free(ptr, *(struct malloc_type **)ptr);
595 }
596
597 void
598 free(void *ptr, struct malloc_type *type)
599 {
600     SLZone *z;
601     SLChunk *chunk;
602     SLGlobalData *slgd;
603     int pgno;
604
605     slgd = &mycpu->gd_slab;
606
607     /*
608      * Handle special 0-byte allocations
609      */
610     if (ptr == ZERO_LENGTH_PTR)
611         return;
612
613     /*
614      * Handle oversized allocations.  XXX we really should require that a
615      * size be passed to free() instead of this nonsense.
616      */
617     {
618         struct kmemusage *kup;
619         unsigned long size;
620
621         kup = btokup(ptr);
622         if (kup->ku_pagecnt) {
623             size = kup->ku_pagecnt << PAGE_SHIFT;
624             kup->ku_pagecnt = 0;
625             --type->ks_inuse;
626             type->ks_memuse -= size;
627 #ifdef INVARIANTS
628             KKASSERT(sizeof(weirdary) <= size);
629             bcopy(weirdary, ptr, sizeof(weirdary));
630 #endif
631             kmem_slab_free(ptr, size);  /* may block */
632             return;
633         }
634     }
635
636     /*
637      * Zone case.  Figure out the zone based on the fact that it is
638      * ZoneSize aligned. 
639      */
640     z = (SLZone *)((uintptr_t)ptr & ~(uintptr_t)ZoneMask);
641     KKASSERT(z->z_Magic == ZALLOC_SLAB_MAGIC);
642
643     /*
644      * If we do not own the zone then forward the request to the
645      * cpu that does.  The freeing code does not need the byte count
646      * unless DIAGNOSTIC is set.
647      */
648     if (z->z_Cpu != mycpu->gd_cpuid) {
649         *(struct malloc_type **)ptr = type;
650         lwkt_send_ipiq(z->z_Cpu, free_remote, ptr);
651         return;
652     }
653
654     if (type->ks_magic != M_MAGIC)
655         panic("free: malloc type lacks magic");
656
657     crit_enter();
658     pgno = ((char *)ptr - (char *)z) >> PAGE_SHIFT;
659     chunk = ptr;
660
661 #ifdef DIAGNOSTIC
662     /*
663      * Diagnostic: attempt to detect a double-free (not perfect).
664      */
665     if (((intptr_t)chunk->c_Next - (intptr_t)z) >> PAGE_SHIFT == pgno) {
666         SLChunk *scan;
667         for (scan = z->z_PageAry[pgno]; scan; scan = scan->c_Next) {
668             if (scan == chunk)
669                 panic("Double free at %p", chunk);
670         }
671     }
672 #endif
673
674     /*
675      * Put weird data into the memory to detect modifications after freeing,
676      * illegal pointer use after freeing (we should fault on the odd address),
677      * and so forth.  XXX needs more work, see the old malloc code.
678      */
679 #ifdef INVARIANTS
680     if (z->z_ChunkSize < sizeof(weirdary))
681         bcopy(weirdary, chunk, z->z_ChunkSize);
682     else
683         bcopy(weirdary, chunk, sizeof(weirdary));
684 #endif
685
686     /*
687      * Add this free non-zero'd chunk to a linked list for reuse, adjust
688      * z_FirstFreePg.
689      */
690 #ifdef INVARIANTS
691     if ((uintptr_t)chunk < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
692         panic("BADFREE %p\n", chunk);
693 #endif
694     chunk->c_Next = z->z_PageAry[pgno];
695     z->z_PageAry[pgno] = chunk;
696 #ifdef INVARIANTS
697     if (chunk->c_Next && (uintptr_t)chunk->c_Next < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
698         panic("BADFREE2");
699 #endif
700     if (z->z_FirstFreePg > pgno)
701         z->z_FirstFreePg = pgno;
702
703     /*
704      * Bump the number of free chunks.  If it becomes non-zero the zone
705      * must be added back onto the appropriate list.
706      */
707     if (z->z_NFree++ == 0) {
708         z->z_Next = slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex];
709         slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] = z;
710     }
711
712     --type->ks_inuse;
713     type->ks_memuse -= z->z_ChunkSize;
714
715     /*
716      * If the zone becomes totally free, and there are other zones we
717      * can allocate from, move this zone to the FreeZones list.  Implement
718      * hysteresis on the FreeZones list to improve performance.
719      *
720      * XXX try not to block on the kernel_map lock.
721      */
722     if (z->z_NFree == z->z_NMax && 
723         (z->z_Next || slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex] != z)
724     ) {
725         SLZone **pz;
726
727         for (pz = &slgd->ZoneAry[z->z_ZoneIndex]; z != *pz; pz = &(*pz)->z_Next)
728             ;
729         *pz = z->z_Next;
730         z->z_Magic = -1;
731         if (slgd->NFreeZones == ZONE_RELS_THRESH &&
732             lockstatus(&kernel_map->lock, NULL) == 0) {
733             SLZone *oz;
734
735             z->z_Next = slgd->FreeZones->z_Next;
736             oz = slgd->FreeZones;
737             slgd->FreeZones = z;
738             kmem_slab_free(oz, ZoneSize);       /* may block */
739         } else {
740             z->z_Next = slgd->FreeZones;
741             slgd->FreeZones = z;
742             ++slgd->NFreeZones;
743         }
744     }
745     crit_exit();
746 }
747
748 /*
749  * kmem_slab_alloc()
750  *
751  *      Directly allocate and wire kernel memory in PAGE_SIZE chunks with the
752  *      specified alignment.  M_* flags are expected in the flags field.
753  *
754  *      Alignment must be a multiple of PAGE_SIZE.
755  *
756  *      NOTE! XXX For the moment we use vm_map_entry_reserve/release(),
757  *      but when we move zalloc() over to use this function as its backend
758  *      we will have to switch to kreserve/krelease and call reserve(0)
759  *      after the new space is made available.
760  */
761 static void *
762 kmem_slab_alloc(vm_size_t size, vm_offset_t align, int flags)
763 {
764     vm_size_t i;
765     vm_offset_t addr;
766     vm_offset_t offset;
767     int count;
768     vm_map_t map = kernel_map;
769
770     size = round_page(size);
771     addr = vm_map_min(map);
772
773     /*
774      * Reserve properly aligned space from kernel_map
775      */
776     count = vm_map_entry_reserve(MAP_RESERVE_COUNT);
777     crit_enter();
778     vm_map_lock(map);
779     if (vm_map_findspace(map, vm_map_min(map), size, align, &addr)) {
780         vm_map_unlock(map);
781         if ((flags & (M_NOWAIT|M_NULLOK)) == 0)
782             panic("kmem_slab_alloc(): kernel_map ran out of space!");
783         crit_exit();
784         vm_map_entry_release(count);
785         return(NULL);
786     }
787     offset = addr - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
788     vm_object_reference(kernel_object);
789     vm_map_insert(map, &count, 
790                     kernel_object, offset, addr, addr + size,
791                     VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, 0);
792
793     /*
794      * Allocate the pages.  Do not mess with the PG_ZERO flag yet.
795      */
796     for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
797         vm_page_t m;
798         vm_pindex_t idx = OFF_TO_IDX(offset + i);
799         int zero = (flags & M_ZERO) ? VM_ALLOC_ZERO : 0;
800
801         if ((flags & (M_NOWAIT|M_USE_RESERVE)) == M_NOWAIT)
802             m = vm_page_alloc(kernel_object, idx, VM_ALLOC_INTERRUPT|zero);
803         else
804             m = vm_page_alloc(kernel_object, idx, VM_ALLOC_SYSTEM|zero);
805         if (m == NULL) {
806             if ((flags & M_NOWAIT) == 0) {
807                 vm_map_unlock(map);
808                 vm_wait();
809                 vm_map_lock(map);
810                 i -= PAGE_SIZE; /* retry */
811                 continue;
812             }
813             while (i != 0) {
814                 i -= PAGE_SIZE;
815                 m = vm_page_lookup(kernel_object, OFF_TO_IDX(offset + i));
816                 vm_page_free(m);
817             }
818             vm_map_delete(map, addr, addr + size, &count);
819             vm_map_unlock(map);
820             crit_exit();
821             vm_map_entry_release(count);
822             return(NULL);
823         }
824     }
825
826     /*
827      * Mark the map entry as non-pageable using a routine that allows us to
828      * populate the underlying pages.
829      */
830     vm_map_set_wired_quick(map, addr, size, &count);
831     crit_exit();
832
833     /*
834      * Enter the pages into the pmap and deal with PG_ZERO and M_ZERO.
835      */
836     for (i = 0; i < size; i += PAGE_SIZE) {
837         vm_page_t m;
838
839         m = vm_page_lookup(kernel_object, OFF_TO_IDX(offset + i));
840         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
841         vm_page_wire(m);
842         vm_page_wakeup(m);
843         pmap_enter(kernel_pmap, addr + i, m, VM_PROT_ALL, 1);
844         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0 && (flags & M_ZERO))
845             bzero((char *)addr + i, PAGE_SIZE);
846         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
847         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE | PG_REFERENCED);
848     }
849     vm_map_unlock(map);
850     vm_map_entry_release(count);
851     return((void *)addr);
852 }
853
854 static void
855 kmem_slab_free(void *ptr, vm_size_t size)
856 {
857     crit_enter();
858     vm_map_remove(kernel_map, (vm_offset_t)ptr, (vm_offset_t)ptr + size);
859     crit_exit();
860 }
861
862 #endif