]> git.saurik.com Git - apple/xnu.git/blobdiff - bsd/kern/uipc_mbuf.c
xnu-4570.20.62.tar.gz
[apple/xnu.git] / bsd / kern / uipc_mbuf.c
index be9cded69bf88b68ddf184698da6e0466d1194bf..57915610ceffa2d8566598e5312bed7c6d01bbc6 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (c) 1998-2014 Apple Inc. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 1998-2017 Apple Inc. All rights reserved.
  *
  * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_START@
  *
@@ -85,6 +85,7 @@
 #include <kern/simple_lock.h>
 #include <kern/queue.h>
 #include <kern/sched_prim.h>
+#include <kern/backtrace.h>
 #include <kern/cpu_number.h>
 #include <kern/zalloc.h>
 
 
 /* TODO: should be in header file */
 /* kernel translater */
-extern vm_offset_t kmem_mb_alloc(vm_map_t, int, int);
+extern vm_offset_t kmem_mb_alloc(vm_map_t, int, int, kern_return_t *);
 extern ppnum_t pmap_find_phys(pmap_t pmap, addr64_t va);
 extern vm_map_t mb_map;                /* special map */
 
+static uint32_t mb_kmem_contig_failed;
+static uint32_t mb_kmem_failed;
+static uint32_t mb_kmem_one_failed;
+/* Timestamp of allocation failures. */
+static uint64_t mb_kmem_contig_failed_ts;
+static uint64_t mb_kmem_failed_ts;
+static uint64_t mb_kmem_one_failed_ts;
+static uint64_t mb_kmem_contig_failed_size;
+static uint64_t mb_kmem_failed_size;
+static uint32_t mb_kmem_stats[6];
+static const char *mb_kmem_stats_labels[] = { "INVALID_ARGUMENT",
+                                             "INVALID_ADDRESS",
+                                             "RESOURCE_SHORTAGE",
+                                             "NO_SPACE",
+                                             "KERN_FAILURE",
+                                             "OTHERS" };
+
 /* Global lock */
 decl_lck_mtx_data(static, mbuf_mlock_data);
 static lck_mtx_t *mbuf_mlock = &mbuf_mlock_data;
@@ -314,11 +332,17 @@ static lck_grp_t *mbuf_mlock_grp;
 static lck_grp_attr_t *mbuf_mlock_grp_attr;
 
 /* Back-end (common) layer */
-static void *mbuf_worker_run;  /* wait channel for worker thread */
+static uint64_t mb_expand_cnt;
+static uint64_t mb_expand_cl_cnt;
+static uint64_t mb_expand_cl_total;
+static uint64_t mb_expand_bigcl_cnt;
+static uint64_t mb_expand_bigcl_total;
+static uint64_t mb_expand_16kcl_cnt;
+static uint64_t mb_expand_16kcl_total;
+static boolean_t mbuf_worker_needs_wakeup; /* wait channel for mbuf worker */
+static uint32_t mbuf_worker_run_cnt;
+static uint64_t mbuf_worker_last_runtime;
 static int mbuf_worker_ready;  /* worker thread is runnable */
-static int mbuf_expand_mcl;    /* number of cluster creation requets */
-static int mbuf_expand_big;    /* number of big cluster creation requests */
-static int mbuf_expand_16k;    /* number of 16KB cluster creation requests */
 static int ncpu;               /* number of CPUs */
 static ppnum_t *mcl_paddr;     /* Array of cluster physical addresses */
 static ppnum_t mcl_pages;      /* Size of array (# physical pages) */
@@ -495,7 +519,7 @@ static struct mleak_table mleak_table;
 static mleak_stat_t *mleak_stat;
 
 #define        MLEAK_STAT_SIZE(n) \
-       ((size_t)(&((mleak_stat_t *)0)->ml_trace[n]))
+       __builtin_offsetof(mleak_stat_t, ml_trace[n])
 
 struct mallocation {
        mcache_obj_t *element;  /* the alloc'ed element, NULL if unused */
@@ -558,6 +582,13 @@ static lck_attr_t *mleak_lock_attr;
 static lck_grp_t *mleak_lock_grp;
 static lck_grp_attr_t *mleak_lock_grp_attr;
 
+/* Lock to protect the completion callback table */
+static lck_grp_attr_t *mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp_attr = NULL;
+static lck_attr_t *mbuf_tx_compl_tbl_lck_attr = NULL;
+static lck_grp_t *mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp = NULL;
+decl_lck_rw_data(, mbuf_tx_compl_tbl_lck_rw_data);
+lck_rw_t *mbuf_tx_compl_tbl_lock = &mbuf_tx_compl_tbl_lck_rw_data;
+
 extern u_int32_t high_sb_max;
 
 /* The minimum number of objects that are allocated, to start. */
@@ -580,6 +611,7 @@ typedef struct {
        int             mtbl_maxlimit;  /* maximum allowed */
        u_int32_t       mtbl_wantpurge; /* purge during next reclaim */
        uint32_t        mtbl_avgtotal;  /* average total on iOS */
+       u_int32_t       mtbl_expand;    /* worker should expand the class */
 } mbuf_table_t;
 
 #define        m_class(c)      mbuf_table[c].mtbl_class
@@ -605,6 +637,7 @@ typedef struct {
 #define        m_ctotal(c)     mbuf_table[c].mtbl_stats->mbcl_ctotal
 #define        m_peak(c)       mbuf_table[c].mtbl_stats->mbcl_peak_reported
 #define        m_release_cnt(c) mbuf_table[c].mtbl_stats->mbcl_release_cnt
+#define        m_region_expand(c)      mbuf_table[c].mtbl_expand
 
 static mbuf_table_t mbuf_table[] = {
        /*
@@ -613,13 +646,13 @@ static mbuf_table_t mbuf_table[] = {
         * usage patterns on iOS.
         */
        { MC_MBUF, NULL, TAILQ_HEAD_INITIALIZER(m_slablist(MC_MBUF)),
-           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 3000 },
+           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 3000, 0 },
        { MC_CL, NULL, TAILQ_HEAD_INITIALIZER(m_slablist(MC_CL)),
-           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 2000 },
+           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 2000, 0 },
        { MC_BIGCL, NULL, TAILQ_HEAD_INITIALIZER(m_slablist(MC_BIGCL)),
-           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 1000 },
+           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 1000, 0 },
        { MC_16KCL, NULL, TAILQ_HEAD_INITIALIZER(m_slablist(MC_16KCL)),
-           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 1000 },
+           NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 200, 0 },
        /*
         * The following are special caches; they serve as intermediate
         * caches backed by the above rudimentary caches.  Each object
@@ -628,9 +661,9 @@ static mbuf_table_t mbuf_table[] = {
         * deal with the slab structures; instead, the constructed
         * cached elements are simply stored in the freelists.
         */
-       { MC_MBUF_CL, NULL, { NULL, NULL }, NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 2000 },
-       { MC_MBUF_BIGCL, NULL, { NULL, NULL }, NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 1000 },
-       { MC_MBUF_16KCL, NULL, { NULL, NULL }, NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 1000 },
+       { MC_MBUF_CL, NULL, { NULL, NULL }, NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 2000, 0 },
+       { MC_MBUF_BIGCL, NULL, { NULL, NULL }, NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 1000, 0 },
+       { MC_MBUF_16KCL, NULL, { NULL, NULL }, NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 200, 0 },
 };
 
 #define        NELEM(a)        (sizeof (a) / sizeof ((a)[0]))
@@ -648,7 +681,7 @@ boolean_t mb_peak_firstreport = FALSE;
 static struct timeval mb_wdtstart;     /* watchdog start timestamp */
 static char *mbuf_dump_buf;
 
-#define        MBUF_DUMP_BUF_SIZE      2048
+#define        MBUF_DUMP_BUF_SIZE      3072
 
 /*
  * mbuf watchdog is enabled by default on embedded platforms.  It is
@@ -657,8 +690,16 @@ static char *mbuf_dump_buf;
  * mb_drain_maxint controls the amount of time to wait (in seconds) before
  * consecutive calls to m_drain().
  */
+#if CONFIG_EMBEDDED
+static unsigned int mb_watchdog = 1;
+static unsigned int mb_drain_maxint = 60;
+#else
 static unsigned int mb_watchdog = 0;
 static unsigned int mb_drain_maxint = 0;
+#endif /* CONFIG_EMBEDDED */
+
+uintptr_t mb_obscure_extfree __attribute__((visibility("hidden")));
+uintptr_t mb_obscure_extref __attribute__((visibility("hidden")));
 
 /* Red zone */
 static u_int32_t mb_redzone_cookie;
@@ -679,7 +720,7 @@ static int mleak_table_sysctl SYSCTL_HANDLER_ARGS;
 static char *mbuf_dump(void);
 static void mbuf_table_init(void);
 static inline void m_incref(struct mbuf *);
-static inline u_int32_t m_decref(struct mbuf *);
+static inline u_int16_t m_decref(struct mbuf *);
 static int m_clalloc(const u_int32_t, const int, const u_int32_t);
 static void mbuf_worker_thread_init(void);
 static mcache_obj_t *slab_alloc(mbuf_class_t, int);
@@ -766,19 +807,43 @@ static boolean_t mbuf_report_usage(mbuf_class_t);
  * cleared.
  */
 #define        EXTF_READONLY   0x2
-#define        EXTF_MASK       (EXTF_COMPOSITE | EXTF_READONLY)
-
-#define        MEXT_RFA(m)             ((m)->m_ext.ext_refflags)
-#define        MEXT_REF(m)             (MEXT_RFA(m)->refcnt)
-#define        MEXT_FLAGS(m)           (MEXT_RFA(m)->flags)
-#define        MBUF_IS_COMPOSITE(m)    \
-       (MEXT_REF(m) == 0 && (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_MASK) == EXTF_COMPOSITE)
+/*
+ * This flag indicates that the external cluster is paired with the mbuf.
+ * Pairing implies an external free routine defined which will be invoked
+ * when the reference count drops to the minimum at m_free time.  This
+ * flag is never cleared.
+ */
+#define        EXTF_PAIRED     0x4
+
+#define        EXTF_MASK       \
+       (EXTF_COMPOSITE | EXTF_READONLY | EXTF_PAIRED)
+
+#define        MEXT_MINREF(m)          ((m_get_rfa(m))->minref)
+#define        MEXT_REF(m)             ((m_get_rfa(m))->refcnt)
+#define        MEXT_PREF(m)            ((m_get_rfa(m))->prefcnt)
+#define        MEXT_FLAGS(m)           ((m_get_rfa(m))->flags)
+#define        MEXT_PRIV(m)            ((m_get_rfa(m))->priv)
+#define        MEXT_PMBUF(m)           ((m_get_rfa(m))->paired)
+#define        MEXT_TOKEN(m)           ((m_get_rfa(m))->ext_token)
+#define        MBUF_IS_COMPOSITE(m)                                            \
+       (MEXT_REF(m) == MEXT_MINREF(m) &&                               \
+       (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_MASK) == EXTF_COMPOSITE)
+/*
+ * This macro can be used to test if the mbuf is paired to an external
+ * cluster.  The test for MEXT_PMBUF being equal to the mbuf in subject
+ * is important, as EXTF_PAIRED alone is insufficient since it is immutable,
+ * and thus survives calls to m_free_paired.
+ */
+#define        MBUF_IS_PAIRED(m)                                               \
+       (((m)->m_flags & M_EXT) &&                                      \
+       (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_MASK) == EXTF_PAIRED &&                   \
+       MEXT_PMBUF(m) == (m))
 
 /*
  * Macros used to verify the integrity of the mbuf.
  */
 #define        _MCHECK(m) {                                                    \
-       if ((m)->m_type != MT_FREE) {                                   \
+       if ((m)->m_type != MT_FREE && !MBUF_IS_PAIRED(m)) {             \
                if (mclaudit == NULL)                                   \
                        panic("MCHECK: m_type=%d m=%p",                 \
                            (u_int16_t)(m)->m_type, m);                 \
@@ -856,27 +921,31 @@ static boolean_t mbuf_report_usage(mbuf_class_t);
        }                                                               \
 }
 
-#define        MEXT_INIT(m, buf, size, free, arg, rfa, ref, flag) {            \
+#define        MEXT_INIT(m, buf, size, free, arg, rfa, min, ref, pref, flag,   \
+    priv, pm) {                                                                \
        (m)->m_data = (m)->m_ext.ext_buf = (buf);                       \
        (m)->m_flags |= M_EXT;                                          \
+       m_set_ext((m), (rfa), (free), (arg));                           \
        (m)->m_ext.ext_size = (size);                                   \
-       (m)->m_ext.ext_free = (free);                                   \
-       (m)->m_ext.ext_arg = (arg);                                     \
-       (m)->m_ext.ext_refs.forward = (m)->m_ext.ext_refs.backward =    \
-           &(m)->m_ext.ext_refs;                                       \
-       MEXT_RFA(m) = (rfa);                                            \
+       MEXT_MINREF(m) = (min);                                         \
        MEXT_REF(m) = (ref);                                            \
+       MEXT_PREF(m) = (pref);                                          \
        MEXT_FLAGS(m) = (flag);                                         \
+       MEXT_PRIV(m) = (priv);                                          \
+       MEXT_PMBUF(m) = (pm);                                           \
 }
 
 #define        MBUF_CL_INIT(m, buf, rfa, ref, flag)    \
-       MEXT_INIT(m, buf, m_maxsize(MC_CL), NULL, NULL, rfa, ref, flag)
+       MEXT_INIT(m, buf, m_maxsize(MC_CL), NULL, NULL, rfa, 0,         \
+           ref, 0, flag, 0, NULL)
 
 #define        MBUF_BIGCL_INIT(m, buf, rfa, ref, flag) \
-       MEXT_INIT(m, buf, m_maxsize(MC_BIGCL), m_bigfree, NULL, rfa, ref, flag)
+       MEXT_INIT(m, buf, m_maxsize(MC_BIGCL), m_bigfree, NULL, rfa, 0, \
+           ref, 0, flag, 0, NULL)
 
 #define        MBUF_16KCL_INIT(m, buf, rfa, ref, flag) \
-       MEXT_INIT(m, buf, m_maxsize(MC_16KCL), m_16kfree, NULL, rfa, ref, flag)
+       MEXT_INIT(m, buf, m_maxsize(MC_16KCL), m_16kfree, NULL, rfa, 0, \
+           ref, 0, flag, 0, NULL)
 
 /*
  * Macro to convert BSD malloc sleep flag to mcache's
@@ -893,7 +962,7 @@ struct mb_stat *mb_stat;
 struct omb_stat *omb_stat;     /* For backwards compatibility */
 
 #define        MB_STAT_SIZE(n) \
-       ((size_t)(&((mb_stat_t *)0)->mbs_class[n]))
+       __builtin_offsetof(mb_stat_t, mbs_class[n])
 #define        OMB_STAT_SIZE(n) \
        ((size_t)(&((struct omb_stat *)0)->mbs_class[n]))
 
@@ -960,7 +1029,7 @@ mbuf_mtypes_sync(boolean_t locked)
        mtypes_cpu_t mtc;
 
        if (locked)
-               lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+               LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        bzero(&mtc, sizeof (mtc));
        for (m = 0; m < ncpu; m++) {
@@ -998,7 +1067,7 @@ mbuf_stat_sync(void)
        mcache_t *cp;
        int k, m, bktsize;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        for (k = 0; k < NELEM(mbuf_table); k++) {
                cp = m_cache(k);
@@ -1149,35 +1218,35 @@ mleak_table_sysctl SYSCTL_HANDLER_ARGS
 static inline void
 m_incref(struct mbuf *m)
 {
-       UInt32 old, new;
-       volatile UInt32 *addr = (volatile UInt32 *)&MEXT_REF(m);
+       UInt16 old, new;
+       volatile UInt16 *addr = (volatile UInt16 *)&MEXT_REF(m);
 
        do {
                old = *addr;
                new = old + 1;
                ASSERT(new != 0);
-       } while (!OSCompareAndSwap(old, new, addr));
+       } while (!OSCompareAndSwap16(old, new, addr));
 
        /*
         * If cluster is shared, mark it with (sticky) EXTF_READONLY;
-        * we don't clear the flag when the refcount goes back to 1
-        * to simplify code calling m_mclhasreference().
+        * we don't clear the flag when the refcount goes back to the
+        * minimum, to simplify code calling m_mclhasreference().
         */
-       if (new > 1 && !(MEXT_FLAGS(m) & EXTF_READONLY))
-               (void) OSBitOrAtomic(EXTF_READONLY, &MEXT_FLAGS(m));
+       if (new > (MEXT_MINREF(m) + 1) && !(MEXT_FLAGS(m) & EXTF_READONLY))
+               (void) OSBitOrAtomic16(EXTF_READONLY, &MEXT_FLAGS(m));
 }
 
-static inline u_int32_t
+static inline u_int16_t
 m_decref(struct mbuf *m)
 {
-       UInt32 old, new;
-       volatile UInt32 *addr = (volatile UInt32 *)&MEXT_REF(m);
+       UInt16 old, new;
+       volatile UInt16 *addr = (volatile UInt16 *)&MEXT_REF(m);
 
        do {
                old = *addr;
                new = old - 1;
                ASSERT(old != 0);
-       } while (!OSCompareAndSwap(old, new, addr));
+       } while (!OSCompareAndSwap16(old, new, addr));
 
        return (new);
 }
@@ -1416,6 +1485,7 @@ mbinit(void)
        _CASSERT(MBUF_TSO_IPV6 == CSUM_TSO_IPV6);
        _CASSERT(MBUF_CSUM_REQ_SUM16 == CSUM_PARTIAL);
        _CASSERT(MBUF_CSUM_TCP_SUM16 == MBUF_CSUM_REQ_SUM16);
+       _CASSERT(MBUF_CSUM_REQ_ZERO_INVERT == CSUM_ZERO_INVERT);
        _CASSERT(MBUF_CSUM_REQ_IP == CSUM_IP);
        _CASSERT(MBUF_CSUM_REQ_TCP == CSUM_TCP);
        _CASSERT(MBUF_CSUM_REQ_UDP == CSUM_UDP);
@@ -1454,6 +1524,10 @@ mbinit(void)
        _CASSERT(sizeof (mb_redzone_cookie) ==
            sizeof (((struct pkthdr *)0)->redzone));
        read_random(&mb_redzone_cookie, sizeof (mb_redzone_cookie));
+       read_random(&mb_obscure_extref, sizeof (mb_obscure_extref));
+       read_random(&mb_obscure_extfree, sizeof (mb_obscure_extfree));
+       mb_obscure_extref |= 0x3;
+       mb_obscure_extfree |= 0x3;
 
        /* Make sure we don't save more than we should */
        _CASSERT(MCA_SAVED_MBUF_SIZE <= sizeof (struct mbuf));
@@ -1528,6 +1602,21 @@ mbinit(void)
 
        mleak_activate();
 
+       /*
+        * Allocate structure for per-CPU statistics that's aligned
+        * on the CPU cache boundary; this code assumes that we never
+        * uninitialize this framework, since the original address
+        * before alignment is not saved.
+        */
+       ncpu = ml_get_max_cpus();
+       MALLOC(buf, void *, MBUF_MTYPES_SIZE(ncpu) + CPU_CACHE_LINE_SIZE,
+           M_TEMP, M_WAITOK);
+       VERIFY(buf != NULL);
+
+       mbuf_mtypes = (mbuf_mtypes_t *)P2ROUNDUP((intptr_t)buf,
+           CPU_CACHE_LINE_SIZE);
+       bzero(mbuf_mtypes, MBUF_MTYPES_SIZE(ncpu));
+
        /* Calculate the number of pages assigned to the cluster pool */
        mcl_pages = (nmbclusters << MCLSHIFT) / PAGE_SIZE;
        MALLOC(mcl_paddr, ppnum_t *, mcl_pages * sizeof (ppnum_t),
@@ -1618,21 +1707,6 @@ mbinit(void)
                    (void *)(uintptr_t)m, flags, MCR_SLEEP);
        }
 
-       /*
-        * Allocate structure for per-CPU statistics that's aligned
-        * on the CPU cache boundary; this code assumes that we never
-        * uninitialize this framework, since the original address
-        * before alignment is not saved.
-        */
-       ncpu = ml_get_max_cpus();
-       MALLOC(buf, void *, MBUF_MTYPES_SIZE(ncpu) + CPU_CACHE_LINE_SIZE,
-           M_TEMP, M_WAITOK);
-       VERIFY(buf != NULL);
-
-       mbuf_mtypes = (mbuf_mtypes_t *)P2ROUNDUP((intptr_t)buf,
-           CPU_CACHE_LINE_SIZE);
-       bzero(mbuf_mtypes, MBUF_MTYPES_SIZE(ncpu));
-
        /*
         * Set the max limit on sb_max to be 1/16 th of the size of
         * memory allocated for mbuf clusters.
@@ -1667,6 +1741,27 @@ mbinit(void)
            (nmbclusters << MCLSHIFT) >> MBSHIFT,
            (nclusters << MCLSHIFT) >> MBSHIFT,
            (njcl << MCLSHIFT) >> MBSHIFT);
+
+       /* initialize lock form tx completion callback table */
+       mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp_attr = lck_grp_attr_alloc_init();
+       if (mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp_attr == NULL) {
+               panic("%s: lck_grp_attr_alloc_init failed", __func__);
+               /* NOTREACHED */
+       }
+       mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp = lck_grp_alloc_init("mbuf_tx_compl_tbl",
+           mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp_attr);
+       if (mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp == NULL) {
+               panic("%s: lck_grp_alloc_init failed", __func__);
+               /* NOTREACHED */
+       }
+       mbuf_tx_compl_tbl_lck_attr = lck_attr_alloc_init();
+       if (mbuf_tx_compl_tbl_lck_attr == NULL) {
+               panic("%s: lck_attr_alloc_init failed", __func__);
+               /* NOTREACHED */
+       }
+       lck_rw_init(mbuf_tx_compl_tbl_lock, mbuf_tx_compl_tbl_lck_grp,
+           mbuf_tx_compl_tbl_lck_attr);
+
 }
 
 /*
@@ -1678,7 +1773,7 @@ slab_alloc(mbuf_class_t class, int wait)
        mcl_slab_t *sp;
        mcache_obj_t *buf;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        /* This should always be NULL for us */
        VERIFY(m_cobjlist(class) == NULL);
@@ -1744,7 +1839,7 @@ slab_alloc(mbuf_class_t class, int wait)
                 * A 4K cluster slab can have NBCLPG references.
                 */
                VERIFY(sp->sl_refcnt >= 1 && sp->sl_chunks == NBCLPG &&
-                   sp->sl_len == PAGE_SIZE && 
+                   sp->sl_len == PAGE_SIZE &&
                    (sp->sl_refcnt < NBCLPG || sp->sl_head == NULL));
        } else if (class == MC_16KCL) {
                mcl_slab_t *nsp;
@@ -1812,11 +1907,25 @@ slab_free(mbuf_class_t class, mcache_obj_t *buf)
        boolean_t reinit_supercl = false;
        mbuf_class_t super_class;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        VERIFY(class != MC_16KCL || njcl > 0);
        VERIFY(buf->obj_next == NULL);
 
+       /*
+        * Synchronizing with m_clalloc, as it reads m_total, while we here
+        * are modifying m_total.
+        */
+       while (mb_clalloc_busy) {
+               mb_clalloc_waiters++;
+               (void) msleep(mb_clalloc_waitchan, mbuf_mlock,
+                   (PZERO-1), "m_clalloc", NULL);
+               LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       }
+
+       /* We are busy now; tell everyone else to go away */
+       mb_clalloc_busy = TRUE;
+
        sp = slab_get(buf);
        VERIFY(sp->sl_class == class && slab_inrange(sp, buf) &&
            (sp->sl_flags & (SLF_MAPPED | SLF_PARTIAL)) == SLF_MAPPED);
@@ -2007,6 +2116,13 @@ slab_free(mbuf_class_t class, mcache_obj_t *buf)
        /* Reinsert the slab to the class's slab list */
        if (slab_is_detached(sp))
                slab_insert(sp, class);
+
+       /* We're done; let others enter */
+       mb_clalloc_busy = FALSE;
+       if (mb_clalloc_waiters > 0) {
+               mb_clalloc_waiters = 0;
+               wakeup(mb_clalloc_waitchan);
+       }
 }
 
 /*
@@ -2083,7 +2199,7 @@ mbuf_slab_alloc(void *arg, mcache_obj_t ***plist, unsigned int num, int wait)
                            mbuf_sleep(class, need, wait))
                                break;
 
-                       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+                       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
                }
        }
 
@@ -2216,7 +2332,7 @@ cslab_alloc(mbuf_class_t class, mcache_obj_t ***plist, unsigned int num)
 
        VERIFY(need > 0);
        VERIFY(class != MC_MBUF_16KCL || njcl > 0);
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        /* Get what we can from the freelist */
        while ((*list = m_cobjlist(class)) != NULL) {
@@ -2227,7 +2343,7 @@ cslab_alloc(mbuf_class_t class, mcache_obj_t ***plist, unsigned int num)
                cl = m->m_ext.ext_buf;
                clsp = slab_get(cl);
                VERIFY(m->m_flags == M_EXT && cl != NULL);
-               VERIFY(MEXT_RFA(m) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(m));
+               VERIFY(m_get_rfa(m) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(m));
 
                if (class == MC_MBUF_CL) {
                        VERIFY(clsp->sl_refcnt >= 1 &&
@@ -2280,7 +2396,7 @@ cslab_free(mbuf_class_t class, mcache_obj_t *list, int purged)
 
        ASSERT(MBUF_CLASS_VALID(class) && MBUF_CLASS_COMPOSITE(class));
        VERIFY(class != MC_MBUF_16KCL || njcl > 0);
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        if (class == MC_MBUF_CL) {
                cl_class = MC_CL;
@@ -2316,12 +2432,12 @@ cslab_free(mbuf_class_t class, mcache_obj_t *list, int purged)
                }
                VERIFY(ms->m_type == MT_FREE);
                VERIFY(ms->m_flags == M_EXT);
-               VERIFY(MEXT_RFA(ms) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
+               VERIFY(m_get_rfa(ms) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
                if (cl_class == MC_CL) {
                        VERIFY(clsp->sl_refcnt >= 1 &&
                            clsp->sl_refcnt <= NCLPG);
                } else {
-                       VERIFY(clsp->sl_refcnt >= 1 && 
+                       VERIFY(clsp->sl_refcnt >= 1 &&
                            clsp->sl_refcnt <= NBCLPG);
                }
                if (cl_class == MC_16KCL) {
@@ -2345,13 +2461,18 @@ cslab_free(mbuf_class_t class, mcache_obj_t *list, int purged)
                        if (mclaudit != NULL)
                                mcl_audit_restore_mbuf(m, mca, TRUE);
 
+                       MEXT_MINREF(m) = 0;
                        MEXT_REF(m) = 0;
+                       MEXT_PREF(m) = 0;
                        MEXT_FLAGS(m) = 0;
+                       MEXT_PRIV(m) = 0;
+                       MEXT_PMBUF(m) = NULL;
+                       MEXT_TOKEN(m) = 0;
 
-                       rfa = (mcache_obj_t *)(void *)MEXT_RFA(m);
+                       rfa = (mcache_obj_t *)(void *)m_get_rfa(m);
+                       m_set_ext(m, NULL, NULL, NULL);
                        rfa->obj_next = ref_list;
                        ref_list = rfa;
-                       MEXT_RFA(m) = NULL;
 
                        m->m_type = MT_FREE;
                        m->m_flags = m->m_len = 0;
@@ -2562,7 +2683,7 @@ mbuf_cslab_alloc(void *arg, mcache_obj_t ***plist, unsigned int needed,
                        MBUF_CL_INIT(ms, cl, rfa, 0, EXTF_COMPOSITE);
                }
                VERIFY(ms->m_flags == M_EXT);
-               VERIFY(MEXT_RFA(ms) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
+               VERIFY(m_get_rfa(ms) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
 
                *list = (mcache_obj_t *)m;
                (*list)->obj_next = NULL;
@@ -2673,7 +2794,7 @@ mbuf_cslab_audit(void *arg, mcache_obj_t *list, boolean_t alloc)
                cl = ms->m_ext.ext_buf;
                clsp = slab_get(cl);
                VERIFY(ms->m_flags == M_EXT && cl != NULL);
-               VERIFY(MEXT_RFA(ms) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
+               VERIFY(m_get_rfa(ms) != NULL && MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
                if (class == MC_MBUF_CL)
                        VERIFY(clsp->sl_refcnt >= 1 &&
                            clsp->sl_refcnt <= NCLPG);
@@ -2707,6 +2828,42 @@ mbuf_cslab_audit(void *arg, mcache_obj_t *list, boolean_t alloc)
        }
 }
 
+static void
+m_vm_error_stats(uint32_t *cnt, uint64_t *ts, uint64_t *size,
+                 uint64_t alloc_size, kern_return_t error)
+{
+
+       *cnt = *cnt + 1;
+       *ts = net_uptime();
+       if (size) {
+               *size = alloc_size;
+       }
+       _CASSERT(sizeof(mb_kmem_stats) / sizeof(mb_kmem_stats[0]) ==
+           sizeof(mb_kmem_stats_labels) / sizeof(mb_kmem_stats_labels[0]));
+       switch (error) {
+       case KERN_SUCCESS:
+               break;
+       case KERN_INVALID_ARGUMENT:
+               mb_kmem_stats[0]++;
+               break;
+       case KERN_INVALID_ADDRESS:
+               mb_kmem_stats[1]++;
+               break;
+       case KERN_RESOURCE_SHORTAGE:
+               mb_kmem_stats[2]++;
+               break;
+       case KERN_NO_SPACE:
+               mb_kmem_stats[3]++;
+               break;
+       case KERN_FAILURE:
+               mb_kmem_stats[4]++;
+               break;
+       default:
+               mb_kmem_stats[5]++;
+               break;
+       }
+}
+
 /*
  * Allocate some number of mbuf clusters and place on cluster freelist.
  */
@@ -2721,6 +2878,7 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
        mcache_obj_t *con_list = NULL;
        mcl_slab_t *sp;
        mbuf_class_t class;
+       kern_return_t error;
 
        /* Set if a buffer allocation needs allocation of multiple pages */
        large_buffer = ((bufsize == m_maxsize(MC_16KCL)) &&
@@ -2736,7 +2894,7 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
        else
                class = MC_16KCL;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        /*
         * Multiple threads may attempt to populate the cluster map one
@@ -2750,7 +2908,7 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
                mb_clalloc_waiters++;
                (void) msleep(mb_clalloc_waitchan, mbuf_mlock,
                    (PZERO-1), "m_clalloc", NULL);
-               lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+               LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
        }
 
        /* We are busy now; tell everyone else to go away */
@@ -2761,30 +2919,47 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
         * to grow the pool asynchronously using the mbuf worker thread.
         */
        i = m_howmany(num, bufsize);
-       if (i == 0 || (wait & M_DONTWAIT))
+       if (i <= 0 || (wait & M_DONTWAIT))
                goto out;
 
        lck_mtx_unlock(mbuf_mlock);
 
        size = round_page(i * bufsize);
-       page = kmem_mb_alloc(mb_map, size, large_buffer);
+       page = kmem_mb_alloc(mb_map, size, large_buffer, &error);
 
        /*
         * If we did ask for "n" 16KB physically contiguous chunks
         * and didn't get them, then please try again without this
         * restriction.
         */
-       if (large_buffer && page == 0)
-               page = kmem_mb_alloc(mb_map, size, 0);
+       net_update_uptime();
+       if (large_buffer && page == 0) {
+               m_vm_error_stats(&mb_kmem_contig_failed,
+                   &mb_kmem_contig_failed_ts,
+                   &mb_kmem_contig_failed_size,
+                   size, error);
+               page = kmem_mb_alloc(mb_map, size, 0, &error);
+       }
 
        if (page == 0) {
+               m_vm_error_stats(&mb_kmem_failed,
+                   &mb_kmem_failed_ts,
+                   &mb_kmem_failed_size,
+                   size, error);
+#if PAGE_SIZE == 4096
                if (bufsize == m_maxsize(MC_BIGCL)) {
+#else
+               if (bufsize >= m_maxsize(MC_BIGCL)) {
+#endif
                        /* Try for 1 page if failed */
                        size = PAGE_SIZE;
-                       page = kmem_mb_alloc(mb_map, size, 0);
+                       page = kmem_mb_alloc(mb_map, size, 0, &error);
                }
 
                if (page == 0) {
+                       m_vm_error_stats(&mb_kmem_one_failed,
+                           &mb_kmem_one_failed_ts,
+                           NULL, size, error);
                        lck_mtx_lock(mbuf_mlock);
                        goto out;
                }
@@ -2815,8 +2990,8 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
                } else {
                        /*
                         * if multiple 4K pages are being used for a
-                        * 16K cluster 
-                        */ 
+                        * 16K cluster
+                        */
                        needed = numpages / NSLABSP16KB;
                }
 
@@ -2884,7 +3059,7 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
                        union m16kcluster *m16kcl = (union m16kcluster *)page;
                        mcl_slab_t *nsp;
                        int k;
-                               
+
                        /* One for the entire 16KB */
                        sp = slab_get(m16kcl);
                        if (mclaudit != NULL)
@@ -2931,7 +3106,7 @@ m_clalloc(const u_int32_t num, const int wait, const u_int32_t bufsize)
 
        return (count);
 out:
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        /* We're done; let others enter */
        mb_clalloc_busy = FALSE;
@@ -2944,6 +3119,10 @@ out:
         * When non-blocking we kick a thread if we have to grow the
         * pool or if the number of free clusters is less than requested.
         */
+       if (i > 0 && mbuf_worker_ready && mbuf_worker_needs_wakeup) {
+               wakeup((caddr_t)&mbuf_worker_needs_wakeup);
+               mbuf_worker_needs_wakeup = FALSE;
+       }
        if (class == MC_BIGCL) {
                if (i > 0) {
                        /*
@@ -2951,13 +3130,10 @@ out:
                         * at this time.
                         */
                        i += m_total(MC_BIGCL);
-                       if (i > mbuf_expand_big) {
-                               mbuf_expand_big = i;
-                               if (mbuf_worker_ready)
-                                       wakeup((caddr_t)&mbuf_worker_run);
+                       if (i > m_region_expand(MC_BIGCL)) {
+                               m_region_expand(MC_BIGCL) = i;
                        }
                }
-
                if (m_infree(MC_BIGCL) >= num)
                        return (1);
        } else {
@@ -2967,13 +3143,10 @@ out:
                         * at this time.
                         */
                        i += m_total(MC_16KCL);
-                       if (i > mbuf_expand_16k) {
-                               mbuf_expand_16k = i;
-                               if (mbuf_worker_ready)
-                                       wakeup((caddr_t)&mbuf_worker_run);
+                       if (i > m_region_expand(MC_16KCL)) {
+                               m_region_expand(MC_16KCL) = i;
                        }
                }
-
                if (m_infree(MC_16KCL) >= num)
                        return (1);
        }
@@ -2993,7 +3166,7 @@ freelist_populate(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
        VERIFY(class == MC_MBUF || class == MC_CL || class == MC_BIGCL ||
            class == MC_16KCL);
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        VERIFY(PAGE_SIZE == m_maxsize(MC_BIGCL) ||
            PAGE_SIZE == m_maxsize(MC_16KCL));
@@ -3016,12 +3189,6 @@ freelist_populate(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
 
        i = m_clalloc(numpages, wait, m_maxsize(super_class));
 
-       /* Respect the minimum limit  of super class */
-       if (m_total(super_class) == m_maxlimit(super_class) &&
-           m_infree(super_class) <= m_minlimit(super_class))
-               if (wait & MCR_COMP)
-                               return (0);
-
        /* how many objects will we cut the page into? */
        int numobj = PAGE_SIZE / m_maxsize(class);
 
@@ -3045,7 +3212,7 @@ freelist_populate(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
                 * MC_CL, verify that the reference count will match that
                 * assumption
                 */
-               VERIFY(sp->sl_refcnt == 1 && slab_is_detached(sp)); 
+               VERIFY(sp->sl_refcnt == 1 && slab_is_detached(sp));
                VERIFY((sp->sl_flags & (SLF_MAPPED | SLF_PARTIAL)) == SLF_MAPPED);
                /*
                 * Make sure that the cluster is unmolested
@@ -3071,6 +3238,7 @@ freelist_populate(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
                        mbstat.m_bigclusters = m_total(MC_BIGCL);
 
                m_total(class) += numobj;
+               VERIFY(m_total(class) <= m_maxlimit(class));
                m_infree(class) += numobj;
 
                if (!mb_peak_newreport && mbuf_report_usage(class))
@@ -3137,7 +3305,7 @@ freelist_populate(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
 static void
 freelist_init(mbuf_class_t class)
 {
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        VERIFY(class == MC_CL || class == MC_BIGCL);
        VERIFY(m_total(class) == 0);
@@ -3202,7 +3370,7 @@ mbuf_steal(mbuf_class_t class, unsigned int num)
        mcache_obj_t **list = &top;
        unsigned int tot = 0;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        switch (class) {
        case MC_MBUF:
@@ -3238,7 +3406,7 @@ m_reclaim(mbuf_class_t class, unsigned int num, boolean_t comp)
 {
        int m, bmap = 0;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        VERIFY(m_total(MC_CL) <= m_maxlimit(MC_CL));
        VERIFY(m_total(MC_BIGCL) <= m_maxlimit(MC_BIGCL));
@@ -3400,6 +3568,78 @@ m_getclr(int wait, int type)
        return (m);
 }
 
+static int
+m_free_paired(struct mbuf *m)
+{
+       VERIFY((m->m_flags & M_EXT) && (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_PAIRED));
+
+       membar_sync();
+       if (MEXT_PMBUF(m) == m) {
+               volatile UInt16 *addr = (volatile UInt16 *)&MEXT_PREF(m);
+               int16_t oprefcnt, prefcnt;
+
+               /*
+                * Paired ref count might be negative in case we lose
+                * against another thread clearing MEXT_PMBUF, in the
+                * event it occurs after the above memory barrier sync.
+                * In that case just ignore as things have been unpaired.
+                */
+               do {
+                       oprefcnt = *addr;
+                       prefcnt = oprefcnt - 1;
+               } while (!OSCompareAndSwap16(oprefcnt, prefcnt, addr));
+
+               if (prefcnt > 1) {
+                       return (1);
+               } else if (prefcnt == 1) {
+                       (*(m_get_ext_free(m)))(m->m_ext.ext_buf,
+                           m->m_ext.ext_size, m_get_ext_arg(m));
+                       return (1);
+               } else if (prefcnt == 0) {
+                       VERIFY(MBUF_IS_PAIRED(m));
+
+                       /*
+                        * Restore minref to its natural value, so that
+                        * the caller will be able to free the cluster
+                        * as appropriate.
+                        */
+                       MEXT_MINREF(m) = 0;
+
+                       /*
+                        * Clear MEXT_PMBUF, but leave EXTF_PAIRED intact
+                        * as it is immutable.  atomic_set_ptr also causes
+                        * memory barrier sync.
+                        */
+                       atomic_set_ptr(&MEXT_PMBUF(m), NULL);
+
+                       switch (m->m_ext.ext_size) {
+                       case MCLBYTES:
+                               m_set_ext(m, m_get_rfa(m), NULL, NULL);
+                               break;
+
+                       case MBIGCLBYTES:
+                               m_set_ext(m, m_get_rfa(m), m_bigfree, NULL);
+                               break;
+
+                       case M16KCLBYTES:
+                               m_set_ext(m, m_get_rfa(m), m_16kfree, NULL);
+                               break;
+
+                       default:
+                               VERIFY(0);
+                               /* NOTREACHED */
+                       }
+               }
+       }
+
+       /*
+        * Tell caller the unpair has occurred, and that the reference
+        * count on the external cluster held for the paired mbuf should
+        * now be dropped.
+        */
+       return (0);
+}
+
 struct mbuf *
 m_free(struct mbuf *m)
 {
@@ -3413,30 +3653,39 @@ m_free(struct mbuf *m)
                m_redzone_verify(m);
                /* Free the aux data and tags if there is any */
                m_tag_delete_chain(m, NULL);
+
+               m_do_tx_compl_callback(m, NULL);
        }
 
        if (m->m_flags & M_EXT) {
-               u_int32_t refcnt;
+               u_int16_t refcnt;
                u_int32_t composite;
+               m_ext_free_func_t m_free_func;
+
+               if (MBUF_IS_PAIRED(m) && m_free_paired(m))
+                       return (n);
 
                refcnt = m_decref(m);
                composite = (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_COMPOSITE);
-               if (refcnt == 0 && !composite) {
-                       if (m->m_ext.ext_free == NULL) {
+               m_free_func = m_get_ext_free(m);
+
+               if (refcnt == MEXT_MINREF(m) && !composite) {
+                       if (m_free_func == NULL) {
                                mcache_free(m_cache(MC_CL), m->m_ext.ext_buf);
-                       } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+                       } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                                mcache_free(m_cache(MC_BIGCL),
                                    m->m_ext.ext_buf);
-                       } else if (m->m_ext.ext_free == m_16kfree) {
+                       } else if (m_free_func == m_16kfree) {
                                mcache_free(m_cache(MC_16KCL),
                                    m->m_ext.ext_buf);
                        } else {
-                               (*(m->m_ext.ext_free))(m->m_ext.ext_buf,
-                                   m->m_ext.ext_size, m->m_ext.ext_arg);
+                               (*m_free_func)(m->m_ext.ext_buf,
+                                   m->m_ext.ext_size, m_get_ext_arg(m));
                        }
-                       mcache_free(ref_cache, MEXT_RFA(m));
-                       MEXT_RFA(m) = NULL;
-               } else if (refcnt == 0 && composite) {
+                       mcache_free(ref_cache, m_get_rfa(m));
+                       m_set_ext(m, NULL, NULL, NULL);
+               } else if (refcnt == MEXT_MINREF(m) && composite) {
+                       VERIFY(!(MEXT_FLAGS(m) & EXTF_PAIRED));
                        VERIFY(m->m_type != MT_FREE);
 
                        mtype_stat_dec(m->m_type);
@@ -3450,12 +3699,12 @@ m_free(struct mbuf *m)
                        MEXT_FLAGS(m) &= ~EXTF_READONLY;
 
                        /* "Free" into the intermediate cache */
-                       if (m->m_ext.ext_free == NULL) {
+                       if (m_free_func == NULL) {
                                mcache_free(m_cache(MC_MBUF_CL), m);
-                       } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+                       } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                                mcache_free(m_cache(MC_MBUF_BIGCL), m);
                        } else {
-                               VERIFY(m->m_ext.ext_free == m_16kfree);
+                               VERIFY(m_free_func == m_16kfree);
                                mcache_free(m_cache(MC_MBUF_16KCL), m);
                        }
                        return (n);
@@ -3479,35 +3728,44 @@ m_free(struct mbuf *m)
 __private_extern__ struct mbuf *
 m_clattach(struct mbuf *m, int type, caddr_t extbuf,
     void (*extfree)(caddr_t, u_int, caddr_t), u_int extsize, caddr_t extarg,
-    int wait)
+    int wait, int pair)
 {
        struct ext_ref *rfa = NULL;
 
-       if (m == NULL && (m = _M_GETHDR(wait, type)) == NULL)
+       /*
+        * If pairing is requested and an existing mbuf is provided, reject
+        * it if it's already been paired to another cluster.  Otherwise,
+        * allocate a new one or free any existing below.
+        */
+       if ((m != NULL && MBUF_IS_PAIRED(m)) ||
+           (m == NULL && (m = _M_GETHDR(wait, type)) == NULL))
                return (NULL);
 
        if (m->m_flags & M_EXT) {
-               u_int32_t refcnt;
+               u_int16_t refcnt;
                u_int32_t composite;
+               m_ext_free_func_t m_free_func;
 
                refcnt = m_decref(m);
                composite = (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_COMPOSITE);
-               if (refcnt == 0 && !composite) {
-                       if (m->m_ext.ext_free == NULL) {
+               VERIFY(!(MEXT_FLAGS(m) & EXTF_PAIRED) && MEXT_PMBUF(m) == NULL);
+               m_free_func = m_get_ext_free(m);
+               if (refcnt == MEXT_MINREF(m) && !composite) {
+                       if (m_free_func == NULL) {
                                mcache_free(m_cache(MC_CL), m->m_ext.ext_buf);
-                       } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+                       } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                                mcache_free(m_cache(MC_BIGCL),
                                    m->m_ext.ext_buf);
-                       } else if (m->m_ext.ext_free == m_16kfree) {
+                       } else if (m_free_func == m_16kfree) {
                                mcache_free(m_cache(MC_16KCL),
                                    m->m_ext.ext_buf);
                        } else {
-                               (*(m->m_ext.ext_free))(m->m_ext.ext_buf,
-                                   m->m_ext.ext_size, m->m_ext.ext_arg);
+                               (*m_free_func)(m->m_ext.ext_buf,
+                                   m->m_ext.ext_size, m_get_ext_arg(m));
                        }
                        /* Re-use the reference structure */
-                       rfa = MEXT_RFA(m);
-               } else if (refcnt == 0 && composite) {
+                       rfa = m_get_rfa(m);
+               } else if (refcnt == MEXT_MINREF(m) && composite) {
                        VERIFY(m->m_type != MT_FREE);
 
                        mtype_stat_dec(m->m_type);
@@ -3521,12 +3779,12 @@ m_clattach(struct mbuf *m, int type, caddr_t extbuf,
                        MEXT_FLAGS(m) &= ~EXTF_READONLY;
 
                        /* "Free" into the intermediate cache */
-                       if (m->m_ext.ext_free == NULL) {
+                       if (m_free_func == NULL) {
                                mcache_free(m_cache(MC_MBUF_CL), m);
-                       } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+                       } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                                mcache_free(m_cache(MC_MBUF_BIGCL), m);
                        } else {
-                               VERIFY(m->m_ext.ext_free == m_16kfree);
+                               VERIFY(m_free_func == m_16kfree);
                                mcache_free(m_cache(MC_MBUF_16KCL), m);
                        }
                        /*
@@ -3544,7 +3802,13 @@ m_clattach(struct mbuf *m, int type, caddr_t extbuf,
                return (NULL);
        }
 
-       MEXT_INIT(m, extbuf, extsize, extfree, extarg, rfa, 1, 0);
+       if (!pair) {
+               MEXT_INIT(m, extbuf, extsize, extfree, extarg, rfa,
+                   0, 1, 0, 0, 0, NULL);
+       } else {
+               MEXT_INIT(m, extbuf, extsize, extfree, (caddr_t)m, rfa,
+                   1, 1, 1, EXTF_PAIRED, 0, m);
+       }
 
        return (m);
 }
@@ -3566,16 +3830,16 @@ m_getcl(int wait, int type, int flags)
 
        m = mcache_alloc(m_cache(MC_MBUF_CL), mcflags);
        if (m != NULL) {
-               u_int32_t flag;
+               u_int16_t flag;
                struct ext_ref *rfa;
                void *cl;
 
                VERIFY(m->m_type == MT_FREE && m->m_flags == M_EXT);
                cl = m->m_ext.ext_buf;
-               rfa = MEXT_RFA(m);
+               rfa = m_get_rfa(m);
 
                ASSERT(cl != NULL && rfa != NULL);
-               VERIFY(MBUF_IS_COMPOSITE(m) && m->m_ext.ext_free == NULL);
+               VERIFY(MBUF_IS_COMPOSITE(m) && m_get_ext_free(m) == NULL);
 
                flag = MEXT_FLAGS(m);
 
@@ -3642,7 +3906,7 @@ m_mclhasreference(struct mbuf *m)
        if (!(m->m_flags & M_EXT))
                return (0);
 
-       ASSERT(MEXT_RFA(m) != NULL);
+       ASSERT(m_get_rfa(m) != NULL);
 
        return ((MEXT_FLAGS(m) & EXTF_READONLY) ? 1 : 0);
 }
@@ -3778,10 +4042,10 @@ m_dup_pkthdr(struct mbuf *to, struct mbuf *from, int how)
 void
 m_copy_pftag(struct mbuf *to, struct mbuf *from)
 {
-       to->m_pkthdr.pf_mtag = from->m_pkthdr.pf_mtag;
+       memcpy(m_pftag(to), m_pftag(from), sizeof(struct pf_mtag));
 #if PF_ECN
-       to->m_pkthdr.pf_mtag.pftag_hdr = NULL;
-       to->m_pkthdr.pf_mtag.pftag_flags &= ~(PF_TAG_HDR_INET|PF_TAG_HDR_INET6);
+       m_pftag(to)->pftag_hdr = NULL;
+       m_pftag(to)->pftag_flags &= ~(PF_TAG_HDR_INET|PF_TAG_HDR_INET6);
 #endif /* PF_ECN */
 }
 
@@ -3799,10 +4063,11 @@ m_classifier_init(struct mbuf *m, uint32_t pktf_mask)
                (void) m_set_service_class(m, MBUF_SC_BE);
        if (!(m->m_pkthdr.pkt_flags & PKTF_IFAINFO))
                m->m_pkthdr.pkt_ifainfo = 0;
-#if MEASURE_BW
-       m->m_pkthdr.pkt_bwseq  = 0;
-#endif /* MEASURE_BW */
-       m->m_pkthdr.pkt_enqueue_ts = 0;
+       /*
+        * Preserve timestamp if requested
+        */
+       if (!(m->m_pkthdr.pkt_flags & PKTF_TS_VALID))
+               m->m_pkthdr.pkt_timestamp = 0;
 }
 
 void
@@ -3817,9 +4082,6 @@ m_copy_classifier(struct mbuf *to, struct mbuf *from)
        to->m_pkthdr.pkt_flags = from->m_pkthdr.pkt_flags;
        (void) m_set_service_class(to, from->m_pkthdr.pkt_svc);
        to->m_pkthdr.pkt_ifainfo  = from->m_pkthdr.pkt_ifainfo;
-#if MEASURE_BW
-       to->m_pkthdr.pkt_bwseq  = from->m_pkthdr.pkt_bwseq;
-#endif /* MEASURE_BW */
 }
 
 /*
@@ -3839,7 +4101,7 @@ m_getpackets_internal(unsigned int *num_needed, int num_with_pkthdrs,
        unsigned int pnum, needed = *num_needed;
        mcache_obj_t *mp_list = NULL;
        int mcflags = MSLEEPF(wait);
-       u_int32_t flag;
+       u_int16_t flag;
        struct ext_ref *rfa;
        mcache_t *cp;
        void *cl;
@@ -3882,7 +4144,7 @@ m_getpackets_internal(unsigned int *num_needed, int num_with_pkthdrs,
 
                VERIFY(m->m_type == MT_FREE && m->m_flags == M_EXT);
                cl = m->m_ext.ext_buf;
-               rfa = MEXT_RFA(m);
+               rfa = m_get_rfa(m);
 
                ASSERT(cl != NULL && rfa != NULL);
                VERIFY(MBUF_IS_COMPOSITE(m));
@@ -3933,7 +4195,7 @@ m_getpackets_internal(unsigned int *num_needed, int num_with_pkthdrs,
                printf("%s: File a radar related to <rdar://10146739>. \
                        needed = %u, pnum = %u, num_needed = %u \n",
                        __func__, needed, pnum, *num_needed);
-       }               
+       }
 
        *num_needed = pnum;
        return (top);
@@ -4183,10 +4445,11 @@ m_allocpacket_internal(unsigned int *numlist, size_t packetlen,
 
        for (;;) {
                struct mbuf *m;
-               u_int32_t flag;
+               u_int16_t flag;
                struct ext_ref *rfa;
                void *cl;
                int pkthdr;
+               m_ext_free_func_t m_free_func;
 
                ++num;
                if (nsegs == 1 || (num % nsegs) != 0 || resid == 0) {
@@ -4196,14 +4459,14 @@ m_allocpacket_internal(unsigned int *numlist, size_t packetlen,
                        m = (struct mbuf *)rmp_list;
                        rmp_list = rmp_list->obj_next;
                }
+               m_free_func = m_get_ext_free(m);
                ASSERT(m != NULL);
                VERIFY(m->m_type == MT_FREE && m->m_flags == M_EXT);
-               VERIFY(m->m_ext.ext_free == NULL ||
-                   m->m_ext.ext_free == m_bigfree ||
-                   m->m_ext.ext_free == m_16kfree);
+               VERIFY(m_free_func == NULL || m_free_func == m_bigfree ||
+                   m_free_func == m_16kfree);
 
                cl = m->m_ext.ext_buf;
-               rfa = MEXT_RFA(m);
+               rfa = m_get_rfa(m);
 
                ASSERT(cl != NULL && rfa != NULL);
                VERIFY(MBUF_IS_COMPOSITE(m));
@@ -4214,9 +4477,9 @@ m_allocpacket_internal(unsigned int *numlist, size_t packetlen,
                if (pkthdr)
                        first = m;
                MBUF_INIT(m, pkthdr, MT_DATA);
-               if (m->m_ext.ext_free == m_16kfree) {
+               if (m_free_func == m_16kfree) {
                        MBUF_16KCL_INIT(m, cl, rfa, 1, flag);
-               } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+               } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                        MBUF_BIGCL_INIT(m, cl, rfa, 1, flag);
                } else {
                        MBUF_CL_INIT(m, cl, rfa, 1, flag);
@@ -4361,14 +4624,13 @@ m_freem_list(struct mbuf *m)
                while (m != NULL) {
                        struct mbuf *next = m->m_next;
                        mcache_obj_t *o, *rfa;
-                       u_int32_t refcnt, composite;
+                       u_int32_t composite;
+                       u_int16_t refcnt;
+                       m_ext_free_func_t m_free_func;
 
                        if (m->m_type == MT_FREE)
                                panic("m_free: freeing an already freed mbuf");
 
-                       if (m->m_type != MT_FREE)
-                               mt_free++;
-
                        if (m->m_flags & M_PKTHDR) {
                                /* Check for scratch area overflow */
                                m_redzone_verify(m);
@@ -4376,32 +4638,43 @@ m_freem_list(struct mbuf *m)
                                m_tag_delete_chain(m, NULL);
                        }
 
-                       if (!(m->m_flags & M_EXT))
+                       if (!(m->m_flags & M_EXT)) {
+                               mt_free++;
                                goto simple_free;
+                       }
+
+                       if (MBUF_IS_PAIRED(m) && m_free_paired(m)) {
+                               m = next;
+                               continue;
+                       }
+
+                       mt_free++;
 
                        o = (mcache_obj_t *)(void *)m->m_ext.ext_buf;
                        refcnt = m_decref(m);
                        composite = (MEXT_FLAGS(m) & EXTF_COMPOSITE);
-                       if (refcnt == 0 && !composite) {
-                               if (m->m_ext.ext_free == NULL) {
+                       m_free_func = m_get_ext_free(m);
+                       if (refcnt == MEXT_MINREF(m) && !composite) {
+                               if (m_free_func == NULL) {
                                        o->obj_next = mcl_list;
                                        mcl_list = o;
-                               } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+                               } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                                        o->obj_next = mbc_list;
                                        mbc_list = o;
-                               } else if (m->m_ext.ext_free == m_16kfree) {
+                               } else if (m_free_func == m_16kfree) {
                                        o->obj_next = m16k_list;
                                        m16k_list = o;
                                } else {
-                                       (*(m->m_ext.ext_free))((caddr_t)o,
+                                       (*(m_free_func))((caddr_t)o,
                                            m->m_ext.ext_size,
-                                           m->m_ext.ext_arg);
+                                           m_get_ext_arg(m));
                                }
-                               rfa = (mcache_obj_t *)(void *)MEXT_RFA(m);
+                               rfa = (mcache_obj_t *)(void *)m_get_rfa(m);
                                rfa->obj_next = ref_list;
                                ref_list = rfa;
-                               MEXT_RFA(m) = NULL;
-                       } else if (refcnt == 0 && composite) {
+                               m_set_ext(m, NULL, NULL, NULL);
+                       } else if (refcnt == MEXT_MINREF(m) && composite) {
+                               VERIFY(!(MEXT_FLAGS(m) & EXTF_PAIRED));
                                VERIFY(m->m_type != MT_FREE);
                                /*
                                 * Amortize the costs of atomic operations
@@ -4427,14 +4700,14 @@ m_freem_list(struct mbuf *m)
 
                                /* "Free" into the intermediate cache */
                                o = (mcache_obj_t *)m;
-                               if (m->m_ext.ext_free == NULL) {
+                               if (m_free_func == NULL) {
                                        o->obj_next = m_mcl_list;
                                        m_mcl_list = o;
-                               } else if (m->m_ext.ext_free == m_bigfree) {
+                               } else if (m_free_func == m_bigfree) {
                                        o->obj_next = m_mbc_list;
                                        m_mbc_list = o;
                                } else {
-                                       VERIFY(m->m_ext.ext_free == m_16kfree);
+                                       VERIFY(m_free_func == m_16kfree);
                                        o->obj_next = m_m16k_list;
                                        m_m16k_list = o;
                                }
@@ -4685,7 +4958,7 @@ m_copym_mode(struct mbuf *m, int off0, int len, int wait, uint32_t mode)
                                n->m_len = MIN(n->m_len, MLEN);
 
                        if (MTOD(n, char *) + n->m_len > ((char *)n) + MSIZE)
-                               panic("%s n %p copy overflow", 
+                               panic("%s n %p copy overflow",
                                        __func__, n);
 
                        bcopy(MTOD(m, caddr_t)+off, MTOD(n, caddr_t),
@@ -4737,7 +5010,7 @@ m_copym_with_hdrs(struct mbuf *m0, int off0, int len0, int wait,
 
        if (off == 0 && (m->m_flags & M_PKTHDR))
                copyhdr = 1;
-       
+
        if (m_lastm != NULL && *m_lastm != NULL) {
                m = *m_lastm;
                off = *m_off;
@@ -4817,7 +5090,7 @@ m_copym_with_hdrs(struct mbuf *m0, int off0, int len0, int wait,
                        n->m_flags |= M_EXT;
                } else {
                        if (MTOD(n, char *) + n->m_len > ((char *)n) + MSIZE)
-                               panic("%s n %p copy overflow", 
+                               panic("%s n %p copy overflow",
                                        __func__, n);
 
                        bcopy(MTOD(m, caddr_t)+off, MTOD(n, caddr_t),
@@ -4865,23 +5138,33 @@ nospace:
 void
 m_copydata(struct mbuf *m, int off, int len, void *vp)
 {
+       int off0 = off, len0 = len;
+       struct mbuf *m0 = m;
        unsigned count;
        char *cp = vp;
 
-       if (off < 0 || len < 0)
-               panic("m_copydata: invalid offset %d or len %d", off, len);
+       if (__improbable(off < 0 || len < 0)) {
+               panic("%s: invalid offset %d or len %d", __func__, off, len);
+               /* NOTREACHED */
+       }
 
        while (off > 0) {
-               if (m == NULL)
-                       panic("m_copydata: invalid mbuf chain");
+               if (__improbable(m == NULL)) {
+                       panic("%s: invalid mbuf chain %p [off %d, len %d]",
+                           __func__, m0, off0, len0);
+                       /* NOTREACHED */
+               }
                if (off < m->m_len)
                        break;
                off -= m->m_len;
                m = m->m_next;
        }
        while (len > 0) {
-               if (m == NULL)
-                       panic("m_copydata: invalid mbuf chain");
+               if (__improbable(m == NULL)) {
+                       panic("%s: invalid mbuf chain %p [off %d, len %d]",
+                           __func__, m0, off0, len0);
+                       /* NOTREACHED */
+               }
                count = MIN(m->m_len - off, len);
                bcopy(MTOD(m, caddr_t) + off, cp, count);
                len -= count;
@@ -5271,7 +5554,7 @@ m_howmany(int num, size_t bufsize)
        VERIFY(bufsize == m_maxsize(MC_BIGCL) ||
            bufsize == m_maxsize(MC_16KCL));
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        /* Numbers in 2K cluster units */
        m_mbclusters = m_total(MC_MBUF) >> NMBPCLSHIFT;
@@ -5361,9 +5644,8 @@ m_howmany(int num, size_t bufsize)
                i = MAX(i, j);
 
                /* Check to ensure we don't go over limit */
-               if (i + m_16kclusters >= m_maxlimit(MC_16KCL))
-                       i = m_maxlimit(MC_16KCL) - m_16kclusters;
-               VERIFY((m_total(MC_16KCL) + i) <= m_maxlimit(MC_16KCL));
+               if ((i + m_total(MC_16KCL)) >= m_maxlimit(MC_16KCL))
+                       i = m_maxlimit(MC_16KCL) - m_total(MC_16KCL);
        }
        return (i);
 }
@@ -5727,7 +6009,7 @@ m_dup(struct mbuf *m, int how)
        }
        while (m != NULL) {
 #if BLUE_DEBUG
-               kprintf("<%x: %x, %x, %x\n", m, m->m_flags, m->m_len,
+               printf("<%x: %x, %x, %x\n", m, m->m_flags, m->m_len,
                    m->m_data);
 #endif
                if (copyhdr)
@@ -5766,7 +6048,7 @@ m_dup(struct mbuf *m, int how)
                m = m->m_next;
                np = &n->m_next;
 #if BLUE_DEBUG
-               kprintf(">%x: %x, %x, %x\n", n, n->m_flags, n->m_len,
+               printf(">%x: %x, %x, %x\n", n, n->m_flags, n->m_len,
                    n->m_data);
 #endif
        }
@@ -5904,7 +6186,8 @@ m_append(struct mbuf *m0, int len, caddr_t cp)
                        space = remainder;
                bcopy(cp, mtod(m, caddr_t) + m->m_len, space);
                m->m_len += space;
-               cp += space, remainder -= space;
+               cp += space;
+               remainder -= space;
        }
        while (remainder > 0) {
                /*
@@ -6021,6 +6304,8 @@ m_defrag_offset(struct mbuf *m0, u_int32_t off, int how)
                if (length > MCLBYTES)
                        length = MCLBYTES;
                length -= ((m_new == m_final) ? off : 0);
+               if (length < 0)
+                       goto nospace;
 
                if (m_new == NULL) {
                        if (length > MLEN)
@@ -6182,7 +6467,7 @@ mbuf_sleep(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
 {
        boolean_t mcache_retry = FALSE;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        /* Check if there's anything at the cache layer */
        if (mbuf_cached_above(class, wait)) {
@@ -6224,6 +6509,14 @@ mbuf_sleep(mbuf_class_t class, unsigned int num, int wait)
                mbuf_watchdog();
 
        mb_waiters++;
+       m_region_expand(class) += m_total(class) + num;
+       /* wake up the worker thread */
+       if (class > MC_MBUF && mbuf_worker_ready &&
+           mbuf_worker_needs_wakeup) {
+               wakeup((caddr_t)&mbuf_worker_needs_wakeup);
+               mbuf_worker_needs_wakeup = FALSE;
+       }
+
        (void) msleep(mb_waitchan, mbuf_mlock, (PZERO-1), m_cname(class), NULL);
 
        /* We are now up; stop getting notified until next round */
@@ -6241,6 +6534,7 @@ done:
        return (mcache_retry);
 }
 
+__attribute__((noreturn))
 static void
 mbuf_worker_thread(void)
 {
@@ -6248,43 +6542,52 @@ mbuf_worker_thread(void)
 
        while (1) {
                lck_mtx_lock(mbuf_mlock);
-
+               mbuf_worker_run_cnt++;
                mbuf_expand = 0;
-               if (mbuf_expand_mcl) {
+               if (m_region_expand(MC_CL) > 0) {
                        int n;
-
+                       mb_expand_cl_cnt++;
                        /* Adjust to current number of cluster in use */
-                       n = mbuf_expand_mcl -
+                       n = m_region_expand(MC_CL) -
                            (m_total(MC_CL) - m_infree(MC_CL));
                        if ((n + m_total(MC_CL)) > m_maxlimit(MC_CL))
                                n = m_maxlimit(MC_CL) - m_total(MC_CL);
-                       mbuf_expand_mcl = 0;
+                       if (n > 0) {
+                               mb_expand_cl_total += n;
+                       }
+                       m_region_expand(MC_CL) = 0;
 
                        if (n > 0 && freelist_populate(MC_CL, n, M_WAIT) > 0)
                                mbuf_expand++;
                }
-               if (mbuf_expand_big) {
+               if (m_region_expand(MC_BIGCL) > 0) {
                        int n;
-
+                       mb_expand_bigcl_cnt++;
                        /* Adjust to current number of 4 KB cluster in use */
-                       n = mbuf_expand_big -
+                       n = m_region_expand(MC_BIGCL) -
                            (m_total(MC_BIGCL) - m_infree(MC_BIGCL));
                        if ((n + m_total(MC_BIGCL)) > m_maxlimit(MC_BIGCL))
                                n = m_maxlimit(MC_BIGCL) - m_total(MC_BIGCL);
-                       mbuf_expand_big = 0;
+                       if (n > 0) {
+                               mb_expand_bigcl_total += n;
+                       }
+                       m_region_expand(MC_BIGCL) = 0;
 
                        if (n > 0 && freelist_populate(MC_BIGCL, n, M_WAIT) > 0)
                                mbuf_expand++;
                }
-               if (mbuf_expand_16k) {
+               if (m_region_expand(MC_16KCL) > 0) {
                        int n;
-
+                       mb_expand_16kcl_cnt++;
                        /* Adjust to current number of 16 KB cluster in use */
-                       n = mbuf_expand_16k -
+                       n = m_region_expand(MC_16KCL) -
                            (m_total(MC_16KCL) - m_infree(MC_16KCL));
                        if ((n + m_total(MC_16KCL)) > m_maxlimit(MC_16KCL))
                                n = m_maxlimit(MC_16KCL) - m_total(MC_16KCL);
-                       mbuf_expand_16k = 0;
+                       if (n > 0) {
+                               mb_expand_16kcl_total += n;
+                       }
+                       m_region_expand(MC_16KCL) = 0;
 
                        if (n > 0)
                                (void) freelist_populate(MC_16KCL, n, M_WAIT);
@@ -6299,18 +6602,28 @@ mbuf_worker_thread(void)
                if (mbuf_expand) {
                        while (m_total(MC_MBUF) <
                            (m_total(MC_BIGCL) + m_total(MC_CL))) {
+                               mb_expand_cnt++;
                                if (freelist_populate(MC_MBUF, 1, M_WAIT) == 0)
                                        break;
                        }
                }
 
+               mbuf_worker_needs_wakeup = TRUE;
+               /*
+                * If there's a deadlock and we're not sending / receiving
+                * packets, net_uptime() won't be updated.  Update it here
+                * so we are sure it's correct.
+                */
+               net_update_uptime();
+               mbuf_worker_last_runtime = net_uptime();
+               assert_wait((caddr_t)&mbuf_worker_needs_wakeup,
+                   THREAD_UNINT);
                lck_mtx_unlock(mbuf_mlock);
-
-               assert_wait(&mbuf_worker_run, THREAD_UNINT);
                (void) thread_block((thread_continue_t)mbuf_worker_thread);
        }
 }
 
+__attribute__((noreturn))
 static void
 mbuf_worker_thread_init(void)
 {
@@ -6324,7 +6637,7 @@ slab_get(void *buf)
        mcl_slabg_t *slg;
        unsigned int ix, k;
 
-       lck_mtx_assert(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
+       LCK_MTX_ASSERT(mbuf_mlock, LCK_MTX_ASSERT_OWNED);
 
        VERIFY(MBUF_IN_MAP(buf));
        ix = ((unsigned char *)buf - mbutl) >> MBSHIFT;
@@ -6332,7 +6645,7 @@ slab_get(void *buf)
 
        if ((slg = slabstbl[ix]) == NULL) {
                /*
-                * In the current implementation, we never shrink the slabs 
+                * In the current implementation, we never shrink the slabs
                 * table; if we attempt to reallocate a cluster group when
                 * it's already allocated, panic since this is a sign of a
                 * memory corruption (slabstbl[ix] got nullified).
@@ -6509,7 +6822,7 @@ mcl_audit_init(void *buf, mcache_audit_t **mca_list,
        VERIFY(ix < maxclaudit);
 
        /* Make sure we haven't been here before */
-       for (i = 0; i < NMBPG; i++)
+       for (i = 0; i < num; i++)
                VERIFY(mclaudit[ix].cl_audit[i] == NULL);
 
        mca = mca_tail = *mca_list;
@@ -6557,7 +6870,7 @@ mcl_audit_free(void *buf, unsigned int num)
 
        ix = MTOPG(buf);
        VERIFY(ix < maxclaudit);
-       
+
        if (mclaudit[ix].cl_audit[0] != NULL) {
                mca_list = mclaudit[ix].cl_audit[0];
                for (i = 0; i < num; i++) {
@@ -6670,7 +6983,7 @@ mcl_audit_restore_mbuf(struct mbuf *m, mcache_audit_t *mca, boolean_t composite)
 
        if (composite) {
                struct mbuf *next = m->m_next;
-               VERIFY(ms->m_flags == M_EXT && MEXT_RFA(ms) != NULL &&
+               VERIFY(ms->m_flags == M_EXT && m_get_rfa(ms) != NULL &&
                    MBUF_IS_COMPOSITE(ms));
                VERIFY(mca->mca_contents_size == AUDIT_CONTENTS_SIZE);
                /*
@@ -6823,7 +7136,7 @@ mleak_logger(u_int32_t num, mcache_obj_t *addr, boolean_t alloc)
 
        if ((temp % mleak_table.mleak_sample_factor) == 0 && addr != NULL) {
                uintptr_t bt[MLEAK_STACK_DEPTH];
-               int logged = fastbacktrace(bt, MLEAK_STACK_DEPTH);
+               int logged = backtrace(bt, MLEAK_STACK_DEPTH);
                mleak_log(bt, addr, logged, num);
        }
 }
@@ -7062,7 +7375,8 @@ static struct mbtypes {
 static char *
 mbuf_dump(void)
 {
-       unsigned long totmem = 0, totfree = 0, totmbufs, totused, totpct;
+       unsigned long totmem = 0, totfree = 0, totmbufs, totused, totpct,
+           totreturned = 0;
        u_int32_t m_mbufs = 0, m_clfree = 0, m_bigclfree = 0;
        u_int32_t m_mbufclfree = 0, m_mbufbigclfree = 0;
        u_int32_t m_16kclusters = 0, m_16kclfree = 0, m_mbuf16kclfree = 0;
@@ -7105,6 +7419,7 @@ mbuf_dump(void)
                totmem += mem;
                totfree += (sp->mbcl_mc_cached + sp->mbcl_infree) *
                    sp->mbcl_size;
+               totreturned += sp->mbcl_release_cnt;
 
        }
 
@@ -7169,6 +7484,52 @@ mbuf_dump(void)
        k = snprintf(c, clen, "%lu KB allocated to network (approx. %lu%% "
            "in use)\n", totmem / 1024, totpct);
        MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+       k = snprintf(c, clen, "%lu KB returned to the system\n",
+           totreturned / 1024);
+       MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+
+       net_update_uptime();
+       k = snprintf(c, clen,
+           "VM allocation failures: contiguous %u, normal %u, one page %u\n",
+           mb_kmem_contig_failed, mb_kmem_failed, mb_kmem_one_failed);
+       MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+       if (mb_kmem_contig_failed_ts || mb_kmem_failed_ts ||
+           mb_kmem_one_failed_ts) {
+               k = snprintf(c, clen,
+                   "VM allocation failure timestamps: contiguous %llu "
+                   "(size %llu), normal %llu (size %llu), one page %llu "
+                   "(now %llu)\n",
+                   mb_kmem_contig_failed_ts, mb_kmem_contig_failed_size,
+                   mb_kmem_failed_ts, mb_kmem_failed_size,
+                   mb_kmem_one_failed_ts, net_uptime());
+               MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+               k = snprintf(c, clen,
+                   "VM return codes: ");
+               MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+               for (i = 0;
+                    i < sizeof(mb_kmem_stats) / sizeof(mb_kmem_stats[0]);
+                    i++) {
+                       k = snprintf(c, clen, "%s: %u ", mb_kmem_stats_labels[i],
+                           mb_kmem_stats[i]);
+                       MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+               }
+               k = snprintf(c, clen, "\n");
+               MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+       }
+       k = snprintf(c, clen,
+           "worker thread runs: %u, expansions: %llu, cl %llu/%llu, "
+           "bigcl %llu/%llu, 16k %llu/%llu\n", mbuf_worker_run_cnt,
+           mb_expand_cnt, mb_expand_cl_cnt, mb_expand_cl_total,
+           mb_expand_bigcl_cnt, mb_expand_bigcl_total, mb_expand_16kcl_cnt,
+           mb_expand_16kcl_total);
+       MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+       if (mbuf_worker_last_runtime != 0) {
+               k = snprintf(c, clen, "worker thread last run time: "
+                   "%llu (%llu seconds ago)\n",
+                   mbuf_worker_last_runtime,
+                   net_uptime() - mbuf_worker_last_runtime);
+               MBUF_DUMP_BUF_CHK();
+       }
 
        /* mbuf leak detection statistics */
        mleak_update_stats();
@@ -7293,6 +7654,59 @@ m_reinit(struct mbuf *m, int hdr)
        return (ret);
 }
 
+int
+m_ext_set_prop(struct mbuf *m, uint32_t o, uint32_t n)
+{
+       ASSERT(m->m_flags & M_EXT);
+       return (atomic_test_set_32(&MEXT_PRIV(m), o, n));
+}
+
+uint32_t
+m_ext_get_prop(struct mbuf *m)
+{
+       ASSERT(m->m_flags & M_EXT);
+       return (MEXT_PRIV(m));
+}
+
+int
+m_ext_paired_is_active(struct mbuf *m)
+{
+       return (MBUF_IS_PAIRED(m) ? (MEXT_PREF(m) > MEXT_MINREF(m)) : 1);
+}
+
+void
+m_ext_paired_activate(struct mbuf *m)
+{
+       struct ext_ref *rfa;
+       int hdr, type;
+       caddr_t extbuf;
+       m_ext_free_func_t extfree;
+       u_int extsize;
+
+       VERIFY(MBUF_IS_PAIRED(m));
+       VERIFY(MEXT_REF(m) == MEXT_MINREF(m));
+       VERIFY(MEXT_PREF(m) == MEXT_MINREF(m));
+
+       hdr = (m->m_flags & M_PKTHDR);
+       type = m->m_type;
+       extbuf = m->m_ext.ext_buf;
+       extfree = m_get_ext_free(m);
+       extsize = m->m_ext.ext_size;
+       rfa = m_get_rfa(m);
+
+       VERIFY(extbuf != NULL && rfa != NULL);
+
+       /*
+        * Safe to reinitialize packet header tags, since it's
+        * already taken care of at m_free() time.  Similar to
+        * what's done in m_clattach() for the cluster.  Bump
+        * up MEXT_PREF to indicate activation.
+        */
+       MBUF_INIT(m, hdr, type);
+       MEXT_INIT(m, extbuf, extsize, extfree, (caddr_t)m, rfa,
+           1, 1, 2, EXTF_PAIRED, MEXT_PRIV(m), m);
+}
+
 void
 m_scratch_init(struct mbuf *m)
 {
@@ -7372,13 +7786,102 @@ m_redzone_verify(struct mbuf *m)
        }
 }
 
+__private_extern__ inline void
+m_set_ext(struct mbuf *m, struct ext_ref *rfa, m_ext_free_func_t ext_free,
+    caddr_t ext_arg)
+{
+       VERIFY(m->m_flags & M_EXT);
+       if (rfa != NULL) {
+               m->m_ext.ext_refflags =
+                   (struct ext_ref *)(((uintptr_t)rfa) ^ mb_obscure_extref);
+               if (ext_free != NULL) {
+                       rfa->ext_token = ((uintptr_t)&rfa->ext_token) ^
+                           mb_obscure_extfree;
+                       m->m_ext.ext_free = (m_ext_free_func_t)
+                           (((uintptr_t)ext_free) ^ rfa->ext_token);
+                       if (ext_arg != NULL) {
+                               m->m_ext.ext_arg =
+                                   (caddr_t)(((uintptr_t)ext_arg) ^ rfa->ext_token);
+                       } else {
+                               m->m_ext.ext_arg = NULL;
+                       }
+               } else {
+                       rfa->ext_token = 0;
+                       m->m_ext.ext_free = NULL;
+                       m->m_ext.ext_arg = NULL;
+               }
+       } else {
+               /*
+                * If we are going to loose the cookie in ext_token by
+                * resetting the rfa, we should use the global cookie
+                * to obscure the ext_free and ext_arg pointers.
+                */
+               if (ext_free != NULL) {
+                       m->m_ext.ext_free =
+                           (m_ext_free_func_t)((uintptr_t)ext_free ^
+                           mb_obscure_extfree);
+                       if (ext_arg != NULL) {
+                               m->m_ext.ext_arg =
+                                   (caddr_t)((uintptr_t)ext_arg ^
+                                   mb_obscure_extfree);
+                       } else {
+                               m->m_ext.ext_arg = NULL;
+                       }
+               } else {
+                       m->m_ext.ext_free = NULL;
+                       m->m_ext.ext_arg = NULL;
+               }
+               m->m_ext.ext_refflags = NULL;
+       }
+}
+
+__private_extern__ inline struct ext_ref *
+m_get_rfa(struct mbuf *m)
+{
+       if (m->m_ext.ext_refflags == NULL)
+               return (NULL);
+       else
+               return ((struct ext_ref *)(((uintptr_t)m->m_ext.ext_refflags) ^ mb_obscure_extref));
+}
+
+__private_extern__ inline m_ext_free_func_t
+m_get_ext_free(struct mbuf *m)
+{
+       struct ext_ref *rfa;
+       if (m->m_ext.ext_free == NULL)
+               return (NULL);
+
+       rfa = m_get_rfa(m);
+       if (rfa == NULL)
+               return ((m_ext_free_func_t)((uintptr_t)m->m_ext.ext_free ^ mb_obscure_extfree));
+       else
+               return ((m_ext_free_func_t)(((uintptr_t)m->m_ext.ext_free)
+                   ^ rfa->ext_token));
+}
+
+__private_extern__ inline caddr_t
+m_get_ext_arg(struct mbuf *m)
+{
+       struct ext_ref *rfa;
+       if (m->m_ext.ext_arg == NULL)
+               return (NULL);
+
+       rfa = m_get_rfa(m);
+       if (rfa == NULL) {
+               return ((caddr_t)((uintptr_t)m->m_ext.ext_arg ^ mb_obscure_extfree));
+       } else {
+               return ((caddr_t)(((uintptr_t)m->m_ext.ext_arg) ^
+                   rfa->ext_token));
+       }
+}
+
 /*
  * Send a report of mbuf usage if the usage is at least 6% of max limit
  * or if there has been at least 3% increase since the last report.
  *
  * The values 6% and 3% are chosen so that we can do simple arithmetic
  * with shift operations.
- */ 
+ */
 static boolean_t
 mbuf_report_usage(mbuf_class_t cl)
 {
@@ -7396,16 +7899,17 @@ mbuf_report_usage(mbuf_class_t cl)
 __private_extern__ void
 mbuf_report_peak_usage(void)
 {
-       int i = 0; 
+       int i = 0;
        u_int64_t uptime;
        struct nstat_sysinfo_data ns_data;
        uint32_t memreleased = 0;
+       static uint32_t prevmemreleased;
 
        uptime = net_uptime();
        lck_mtx_lock(mbuf_mlock);
 
        /* Generate an initial report after 1 week of uptime */
-       if (!mb_peak_firstreport && 
+       if (!mb_peak_firstreport &&
            uptime > MBUF_PEAK_FIRST_REPORT_THRESHOLD) {
                mb_peak_newreport = TRUE;
                mb_peak_firstreport = TRUE;
@@ -7417,7 +7921,7 @@ mbuf_report_peak_usage(void)
        }
 
        /*
-        * Since a report is being generated before 1 week, 
+        * Since a report is being generated before 1 week,
         * we do not need to force another one later
         */
        if (uptime < MBUF_PEAK_FIRST_REPORT_THRESHOLD)
@@ -7426,8 +7930,9 @@ mbuf_report_peak_usage(void)
        for (i = 0; i < NELEM(mbuf_table); i++) {
                m_peak(m_class(i)) = m_total(m_class(i));
                memreleased += m_release_cnt(i);
-               m_release_cnt(i) = 0;
        }
+       memreleased = memreleased - prevmemreleased;
+       prevmemreleased = memreleased;
        mb_peak_newreport = FALSE;
        lck_mtx_unlock(mbuf_mlock);
 
@@ -7441,8 +7946,17 @@ mbuf_report_peak_usage(void)
        ns_data.u.mb_stats.sb_atmbuflimit = sbmb_limreached;
        ns_data.u.mb_stats.draincnt = mbstat.m_drain;
        ns_data.u.mb_stats.memreleased = memreleased;
+       ns_data.u.mb_stats.sbmb_floor = total_sbmb_cnt_floor;
 
        nstat_sysinfo_send_data(&ns_data);
+
+       /*
+        * Reset the floor whenever we report a new
+        * peak to track the trend (increase peek usage
+        * is not a leak if mbufs get released
+        * between reports and the floor stays low)
+        */
+       total_sbmb_cnt_floor = total_sbmb_cnt_peak;
 }
 
 /*
@@ -7454,11 +7968,11 @@ m_drain(void)
        mbuf_class_t mc;
        mcl_slab_t *sp, *sp_tmp, *nsp;
        unsigned int num, k, interval, released = 0;
-       unsigned int total_mem = 0, use_mem = 0;
+       unsigned long total_mem = 0, use_mem = 0;
        boolean_t ret, purge_caches = FALSE;
        ppnum_t offset;
        mcache_obj_t *obj;
-       float per;
+       unsigned long per;
        static uint64_t last_drain = 0;
        static unsigned char scratch[32];
        static ppnum_t scratch_pa = 0;
@@ -7488,11 +8002,11 @@ m_drain(void)
                lck_mtx_unlock(mbuf_mlock);
                return;
        }
-       interval = net_uptime() - last_drain; 
+       interval = net_uptime() - last_drain;
        if (interval <= mb_drain_maxint) {
                lck_mtx_unlock(mbuf_mlock);
                return;
-       } 
+       }
        if (interval <= mb_drain_maxint * 5)
                purge_caches = TRUE;
        last_drain = net_uptime();
@@ -7503,8 +8017,8 @@ m_drain(void)
                total_mem += m_total(mc) * m_maxsize(mc);
                use_mem += m_active(mc) * m_maxsize(mc);
        }
-       per = (float)use_mem / (float)total_mem;
-       if (per >= 0.6) {
+       per = (use_mem * 100) / total_mem;
+       if (per >= 60) {
                lck_mtx_unlock(mbuf_mlock);
                return;
        }
@@ -7529,7 +8043,7 @@ m_drain(void)
         * total in the freelist.
         */
        for (mc = 0; mc < NELEM(mbuf_table); mc++) {
-               while (m_cobjlist(mc) && 
+               while (m_cobjlist(mc) &&
                    m_total(mc) < m_avgtotal(mc) &&
                    m_infree(mc) > 0.1 * m_avgtotal(mc) + m_minlimit(mc)) {
                        obj = m_cobjlist(mc);
@@ -7586,15 +8100,21 @@ m_drain(void)
                                m_total(mc)--;
                                for (nsp = sp, k = 1; k < NSLABSP16KB; k++) {
                                        nsp = nsp->sl_next;
-                                       VERIFY(nsp->sl_refcnt == 0 && 
+                                       VERIFY(nsp->sl_refcnt == 0 &&
                                            nsp->sl_base != NULL &&
                                            nsp->sl_len == 0);
                                        slab_init(nsp, 0, 0, NULL, NULL, 0, 0,
                                            0);
                                        nsp->sl_flags = 0;
                                }
-                               if (mclaudit != NULL)
-                                       mcl_audit_free(sp->sl_base, 1);
+                               if (mclaudit != NULL) {
+                                       if (sp->sl_len == PAGE_SIZE) {
+                                               mcl_audit_free(sp->sl_base,
+                                                   NMBPG);
+                                       } else {
+                                               mcl_audit_free(sp->sl_base, 1);
+                                       }
+                               }
                                break;
                        default:
                                /*
@@ -7616,7 +8136,7 @@ m_drain(void)
                         */
                        IOMapperInsertPage(mcl_paddr_base, offset, scratch_pa);
                        mcl_paddr[offset] = 0;
-                       kmem_free(mb_map, (vm_offset_t)sp->sl_base, 
+                       kmem_free(mb_map, (vm_offset_t)sp->sl_base,
                            sp->sl_len);
                        slab_init(sp, 0, 0, NULL, NULL, 0, 0, 0);
                        sp->sl_flags = 0;
@@ -7636,7 +8156,7 @@ m_drain_force_sysctl SYSCTL_HANDLER_ARGS
 {
 #pragma unused(arg1, arg2)
        int val = 0, err;
-       
+
        err = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
        if (err != 0 || req->newptr == USER_ADDR_NULL)
                return (err);
@@ -7646,7 +8166,83 @@ m_drain_force_sysctl SYSCTL_HANDLER_ARGS
        return (err);
 }
 
+#if DEBUG || DEVELOPMENT
+
+static int mbtest_val;
+static int mbtest_running;
+
+static void mbtest_thread(__unused void *arg)
+{
+       int i;
+
+       printf("%s thread starting\n", __func__);
+
+       for (i = 0; i < 1000; i++) {
+               unsigned int needed = 100000;
+               struct mbuf *m1, *m2, *m3;
+
+               if (njcl > 0) {
+                       needed = 100000;
+                       m3 = m_getpackets_internal(&needed, 0, M_DONTWAIT, 0, M16KCLBYTES);
+                       m_freem_list(m3);
+               }
+
+               needed = 100000;
+               m2 = m_getpackets_internal(&needed, 0, M_DONTWAIT, 0, MBIGCLBYTES);
+               m_freem_list(m2);
+
+               m1 = m_getpackets_internal(&needed, 0, M_DONTWAIT, 0, MCLBYTES);
+               m_freem_list(m1);
+       }
+
+       printf("%s thread ending\n", __func__);
+
+       OSDecrementAtomic(&mbtest_running);
+       wakeup_one((caddr_t)&mbtest_running);
+}
+
+static void sysctl_mbtest(void)
+{
+       /* We launch three threads - wait for all of them */
+       OSIncrementAtomic(&mbtest_running);
+       OSIncrementAtomic(&mbtest_running);
+       OSIncrementAtomic(&mbtest_running);
+
+       thread_call_func_delayed((thread_call_func_t)mbtest_thread, NULL, 10);
+       thread_call_func_delayed((thread_call_func_t)mbtest_thread, NULL, 10);
+       thread_call_func_delayed((thread_call_func_t)mbtest_thread, NULL, 10);
+
+       while (mbtest_running) {
+               msleep((caddr_t)&mbtest_running, NULL, PUSER, "mbtest_running", NULL);
+       }
+}
+
+static int
+mbtest SYSCTL_HANDLER_ARGS
+{
+#pragma unused(arg1, arg2)
+       int error = 0, val, oldval = mbtest_val;
+
+       val = oldval;
+       error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
+       if (error || !req->newptr)
+               return (error);
+
+       if (val != oldval)
+               sysctl_mbtest();
+
+       mbtest_val = val;
+
+       return (error);
+}
+#endif
+
 SYSCTL_DECL(_kern_ipc);
+#if DEBUG || DEVELOPMENT
+SYSCTL_PROC(_kern_ipc, OID_AUTO, mbtest,
+    CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_LOCKED, &mbtest_val, 0, &mbtest, "I",
+    "Toggle to test mbufs");
+#endif
 SYSCTL_PROC(_kern_ipc, KIPC_MBSTAT, mbstat,
     CTLTYPE_STRUCT | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_LOCKED,
     0, 0, mbstat_sysctl, "S,mbstat", "");
@@ -7666,7 +8262,7 @@ SYSCTL_INT(_kern_ipc, OID_AUTO, mb_normalized,
 SYSCTL_INT(_kern_ipc, OID_AUTO, mb_watchdog,
     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_LOCKED, &mb_watchdog, 0, "");
 SYSCTL_PROC(_kern_ipc, OID_AUTO, mb_drain_force,
-    CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_LOCKED, NULL, 0, 
+    CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_LOCKED, NULL, 0,
     m_drain_force_sysctl, "I",
     "Forces the mbuf garbage collection to run");
 SYSCTL_INT(_kern_ipc, OID_AUTO, mb_drain_maxint,