Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.118 2024/12/06 19:17:59 riastradh Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006,2007,2008,2009 YAMAMOTO Takashi,
      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 
     29 /*
     30  * reference:
     31  * -	Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator
     32  *	to Many CPUs and Arbitrary Resources
     33  *	http://www.usenix.org/event/usenix01/bonwick.html
     34  *
     35  * locking & the boundary tag pool:
     36  * - 	A pool(9) is used for vmem boundary tags
     37  * - 	During a pool get call the global vmem_btag_refill_lock is taken,
     38  *	to serialize access to the allocation reserve, but no other
     39  *	vmem arena locks.
     40  * -	During pool_put calls no vmem mutexes are locked.
     41  * - 	pool_drain doesn't hold the pool's mutex while releasing memory to
     42  * 	its backing therefore no interference with any vmem mutexes.
     43  * -	The boundary tag pool is forced to put page headers into pool pages
     44  *  	(PR_PHINPAGE) and not off page to avoid pool recursion.
     45  *  	(due to sizeof(bt_t) it should be the case anyway)
     46  */
     47 
     48 #include <sys/cdefs.h>
     49 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.118 2024/12/06 19:17:59 riastradh Exp $");
     50 
     51 #if defined(_KERNEL) && defined(_KERNEL_OPT)
     52 #include "opt_ddb.h"
     53 #endif /* defined(_KERNEL) && defined(_KERNEL_OPT) */
     54 
     55 #include <sys/param.h>
     56 #include <sys/types.h>
     57 
     58 #include <sys/bitops.h>
     59 #include <sys/hash.h>
     60 #include <sys/queue.h>
     61 
     62 #if defined(_KERNEL)
     63 
     64 #include <sys/atomic.h>
     65 #include <sys/callout.h>
     66 #include <sys/kernel.h>	/* hz */
     67 #include <sys/kmem.h>
     68 #include <sys/pool.h>
     69 #include <sys/sdt.h>
     70 #include <sys/systm.h>
     71 #include <sys/vmem.h>
     72 #include <sys/vmem_impl.h>
     73 #include <sys/workqueue.h>
     74 
     75 #include <uvm/uvm.h>
     76 #include <uvm/uvm_extern.h>
     77 #include <uvm/uvm_km.h>
     78 #include <uvm/uvm_page.h>
     79 #include <uvm/uvm_pdaemon.h>
     80 
     81 #else /* defined(_KERNEL) */
     82 
     83 #include <assert.h>
     84 #include <errno.h>
     85 #include <stdio.h>
     86 #include <stdlib.h>
     87 #include <string.h>
     88 
     89 #include "../sys/vmem.h"
     90 #include "../sys/vmem_impl.h"
     91 
     92 #define	SET_ERROR(E)	(E)
     93 
     94 #endif /* defined(_KERNEL) */
     95 
     96 #if defined(_KERNEL)
     97 
     98 #include <sys/evcnt.h>
     99 
    100 #define VMEM_EVCNT_DEFINE(name) \
    101 struct evcnt vmem_evcnt_##name = EVCNT_INITIALIZER(EVCNT_TYPE_MISC, NULL, \
    102     "vmem", #name); \
    103 EVCNT_ATTACH_STATIC(vmem_evcnt_##name)
    104 #define VMEM_EVCNT_INCR(ev)	(vmem_evcnt_##ev.ev_count++)
    105 #define VMEM_EVCNT_DECR(ev)	(vmem_evcnt_##ev.ev_count--)
    106 
    107 VMEM_EVCNT_DEFINE(static_bt_count);
    108 VMEM_EVCNT_DEFINE(static_bt_inuse);
    109 
    110 #define	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, wchan)	cv_init(&vm->vm_cv, wchan)
    111 #define	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm)	cv_destroy(&vm->vm_cv)
    112 #define	VMEM_CONDVAR_WAIT(vm)		cv_wait(&vm->vm_cv, &vm->vm_lock)
    113 #define	VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm)	cv_broadcast(&vm->vm_cv)
    114 
    115 #else /* defined(_KERNEL) */
    116 
    117 #define VMEM_EVCNT_INCR(ev)	__nothing
    118 #define VMEM_EVCNT_DECR(ev)	__nothing
    119 
    120 #define	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, wchan)	__nothing
    121 #define	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm)	__nothing
    122 #define	VMEM_CONDVAR_WAIT(vm)		__nothing
    123 #define	VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm)	__nothing
    124 
    125 #define	UNITTEST
    126 #define	KASSERT(a)		assert(a)
    127 #define	KASSERTMSG(a, m, ...)	assert(a)
    128 #define	mutex_init(a, b, c)	__nothing
    129 #define	mutex_destroy(a)	__nothing
    130 #define	mutex_enter(a)		__nothing
    131 #define	mutex_tryenter(a)	true
    132 #define	mutex_exit(a)		__nothing
    133 #define	mutex_owned(a)		true
    134 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	__nothing
    135 #define	panic(...)		(printf(__VA_ARGS__), abort())
    136 
    137 #endif /* defined(_KERNEL) */
    138 
    139 #if defined(VMEM_SANITY)
    140 static void vmem_check(vmem_t *);
    141 #else /* defined(VMEM_SANITY) */
    142 #define vmem_check(vm)	__nothing
    143 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
    144 
    145 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
    146 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	65536	/* XXX */
    147 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	1
    148 
    149 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
    150 
    151 #if defined(_KERNEL)
    152 static bool vmem_bootstrapped = false;
    153 static kmutex_t vmem_list_lock;
    154 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    155 #endif /* defined(_KERNEL) */
    156 
    157 /* ---- misc */
    158 
    159 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&(vm)->vm_lock)
    160 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&(vm)->vm_lock)
    161 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&(vm)->vm_lock)
    162 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&(vm)->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, (ipl))
    163 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&(vm)->vm_lock)
    164 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&(vm)->vm_lock))
    165 
    166 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    167 	(-(-(addr) & -(align)))
    168 
    169 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    170 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    171 
    172 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    173 #define	SIZE2ORDER(size)	((int)ilog2(size))
    174 
    175 static void
    176 vmem_kick_pdaemon(void)
    177 {
    178 #if defined(_KERNEL)
    179 	uvm_kick_pdaemon();
    180 #endif
    181 }
    182 
    183 static void vmem_xfree_bt(vmem_t *, bt_t *);
    184 
    185 #if !defined(_KERNEL)
    186 #define	xmalloc(sz, flags)	malloc(sz)
    187 #define	xfree(p, sz)		free(p)
    188 #define	bt_alloc(vm, flags)	malloc(sizeof(bt_t))
    189 #define	bt_free(vm, bt)		free(bt)
    190 #define	bt_freetrim(vm, l)	__nothing
    191 #else /* defined(_KERNEL) */
    192 
    193 #define	xmalloc(sz, flags) \
    194     kmem_alloc(sz, ((flags) & VM_SLEEP) ? KM_SLEEP : KM_NOSLEEP);
    195 #define	xfree(p, sz)		kmem_free(p, sz);
    196 
    197 /*
    198  * BT_RESERVE calculation:
    199  * we allocate memory for boundary tags with vmem; therefore we have
    200  * to keep a reserve of bts used to allocated memory for bts.
    201  * This reserve is 4 for each arena involved in allocating vmems memory.
    202  * BT_MAXFREE: don't cache excessive counts of bts in arenas
    203  */
    204 #define STATIC_BT_COUNT 200
    205 #define BT_MINRESERVE 4
    206 #define BT_MAXFREE 64
    207 
    208 static struct vmem_btag static_bts[STATIC_BT_COUNT];
    209 static int static_bt_count = STATIC_BT_COUNT;
    210 
    211 static struct vmem kmem_va_meta_arena_store;
    212 vmem_t *kmem_va_meta_arena;
    213 static struct vmem kmem_meta_arena_store;
    214 vmem_t *kmem_meta_arena = NULL;
    215 
    216 static kmutex_t vmem_btag_refill_lock;
    217 static kmutex_t vmem_btag_lock;
    218 static LIST_HEAD(, vmem_btag) vmem_btag_freelist;
    219 static size_t vmem_btag_freelist_count = 0;
    220 static struct pool vmem_btag_pool;
    221 static bool vmem_btag_pool_initialized __read_mostly;
    222 
    223 /* ---- boundary tag */
    224 
    225 static int bt_refill(vmem_t *vm);
    226 static int bt_refill_locked(vmem_t *vm);
    227 
    228 static void *
    229 pool_page_alloc_vmem_meta(struct pool *pp, int flags)
    230 {
    231 	const vm_flag_t vflags = (flags & PR_WAITOK) ? VM_SLEEP: VM_NOSLEEP;
    232 	vmem_addr_t va;
    233 	int ret;
    234 
    235 	ret = vmem_alloc(kmem_meta_arena, pp->pr_alloc->pa_pagesz,
    236 	    (vflags & ~VM_FITMASK) | VM_INSTANTFIT | VM_POPULATING, &va);
    237 
    238 	return ret ? NULL : (void *)va;
    239 }
    240 
    241 static void
    242 pool_page_free_vmem_meta(struct pool *pp, void *v)
    243 {
    244 
    245 	vmem_free(kmem_meta_arena, (vmem_addr_t)v, pp->pr_alloc->pa_pagesz);
    246 }
    247 
    248 /* allocator for vmem-pool metadata */
    249 struct pool_allocator pool_allocator_vmem_meta = {
    250 	.pa_alloc = pool_page_alloc_vmem_meta,
    251 	.pa_free = pool_page_free_vmem_meta,
    252 	.pa_pagesz = 0
    253 };
    254 
    255 static int
    256 bt_refill_locked(vmem_t *vm)
    257 {
    258 	bt_t *bt;
    259 
    260 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    261 
    262 	if (vm->vm_nfreetags > BT_MINRESERVE) {
    263 		return 0;
    264 	}
    265 
    266 	mutex_enter(&vmem_btag_lock);
    267 	while (!LIST_EMPTY(&vmem_btag_freelist) &&
    268 	    vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE &&
    269 	    (vm->vm_flags & VM_PRIVTAGS) == 0) {
    270 		bt = LIST_FIRST(&vmem_btag_freelist);
    271 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    272 		bt->bt_flags = 0;
    273 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    274 		vm->vm_nfreetags++;
    275 		vmem_btag_freelist_count--;
    276 		VMEM_EVCNT_INCR(static_bt_inuse);
    277 	}
    278 	mutex_exit(&vmem_btag_lock);
    279 
    280 	while (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    281 		VMEM_UNLOCK(vm);
    282 		KASSERT(vmem_btag_pool_initialized);
    283 		mutex_enter(&vmem_btag_refill_lock);
    284 		bt = pool_get(&vmem_btag_pool, PR_NOWAIT);
    285 		mutex_exit(&vmem_btag_refill_lock);
    286 		VMEM_LOCK(vm);
    287 		if (bt == NULL)
    288 			break;
    289 		bt->bt_flags = 0;
    290 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    291 		vm->vm_nfreetags++;
    292 	}
    293 
    294 	if (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    295 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    296 	}
    297 
    298 	if (kmem_meta_arena != NULL) {
    299 		VMEM_UNLOCK(vm);
    300 		(void)bt_refill(kmem_arena);
    301 		(void)bt_refill(kmem_va_meta_arena);
    302 		(void)bt_refill(kmem_meta_arena);
    303 		VMEM_LOCK(vm);
    304 	}
    305 
    306 	return 0;
    307 }
    308 
    309 static int
    310 bt_refill(vmem_t *vm)
    311 {
    312 	int rv;
    313 
    314 	VMEM_LOCK(vm);
    315 	rv = bt_refill_locked(vm);
    316 	VMEM_UNLOCK(vm);
    317 	return rv;
    318 }
    319 
    320 static bt_t *
    321 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    322 {
    323 	bt_t *bt;
    324 
    325 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    326 
    327 	while (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE && (flags & VM_POPULATING) == 0) {
    328 		if (bt_refill_locked(vm)) {
    329 			if ((flags & VM_NOSLEEP) != 0) {
    330 				return NULL;
    331 			}
    332 
    333 			/*
    334 			 * It would be nice to wait for something specific here
    335 			 * but there are multiple ways that a retry could
    336 			 * succeed and we can't wait for multiple things
    337 			 * simultaneously.  So we'll just sleep for an arbitrary
    338 			 * short period of time and retry regardless.
    339 			 * This should be a very rare case.
    340 			 */
    341 
    342 			vmem_kick_pdaemon();
    343 			kpause("btalloc", false, 1, &vm->vm_lock);
    344 		}
    345 	}
    346 	bt = LIST_FIRST(&vm->vm_freetags);
    347 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    348 	vm->vm_nfreetags--;
    349 
    350 	return bt;
    351 }
    352 
    353 static void
    354 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    355 {
    356 
    357 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    358 
    359 	LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    360 	vm->vm_nfreetags++;
    361 }
    362 
    363 static void
    364 bt_freetrim(vmem_t *vm, int freelimit)
    365 {
    366 	bt_t *bt, *next_bt;
    367 	LIST_HEAD(, vmem_btag) tofree;
    368 
    369 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    370 
    371 	LIST_INIT(&tofree);
    372 
    373 	LIST_FOREACH_SAFE(bt, &vm->vm_freetags, bt_freelist, next_bt) {
    374 		if (vm->vm_nfreetags <= freelimit) {
    375 			break;
    376 		}
    377 		if (bt->bt_flags & BT_F_PRIVATE) {
    378 			continue;
    379 		}
    380 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    381 		vm->vm_nfreetags--;
    382 		if (bt >= static_bts
    383 		    && bt < &static_bts[STATIC_BT_COUNT]) {
    384 			mutex_enter(&vmem_btag_lock);
    385 			LIST_INSERT_HEAD(&vmem_btag_freelist, bt, bt_freelist);
    386 			vmem_btag_freelist_count++;
    387 			mutex_exit(&vmem_btag_lock);
    388 			VMEM_EVCNT_DECR(static_bt_inuse);
    389 		} else {
    390 			LIST_INSERT_HEAD(&tofree, bt, bt_freelist);
    391 		}
    392 	}
    393 
    394 	VMEM_UNLOCK(vm);
    395 	while (!LIST_EMPTY(&tofree)) {
    396 		bt = LIST_FIRST(&tofree);
    397 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    398 		pool_put(&vmem_btag_pool, bt);
    399 	}
    400 }
    401 
    402 /*
    403  * Add private boundary tags (statically-allocated by the caller)
    404  * to a vmem arena's free tag list.
    405  */
    406 void
    407 vmem_add_bts(vmem_t *vm, struct vmem_btag *bts, unsigned int nbts)
    408 {
    409 	VMEM_LOCK(vm);
    410 	while (nbts != 0) {
    411 		bts->bt_flags = BT_F_PRIVATE;
    412 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bts, bt_freelist);
    413 		vm->vm_nfreetags++;
    414 		bts++;
    415 		nbts--;
    416 	}
    417 	VMEM_UNLOCK(vm);
    418 }
    419 #endif	/* defined(_KERNEL) */
    420 
    421 /*
    422  * freelist[0] ... [1, 1]
    423  * freelist[1] ... [2, 3]
    424  * freelist[2] ... [4, 7]
    425  * freelist[3] ... [8, 15]
    426  *  :
    427  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    428  *  :
    429  */
    430 
    431 static struct vmem_freelist *
    432 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    433 {
    434 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    435 	const int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    436 
    437 	KASSERT(size != 0);
    438 	KASSERT(qsize != 0);
    439 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    440 	KASSERT(idx >= 0);
    441 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    442 
    443 	return &vm->vm_freelist[idx];
    444 }
    445 
    446 /*
    447  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    448  * strategy.
    449  *
    450  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    451  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    452  * large enough for the requested size.
    453  */
    454 
    455 static struct vmem_freelist *
    456 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    457 {
    458 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    459 	int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    460 
    461 	KASSERT(size != 0);
    462 	KASSERT(qsize != 0);
    463 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    464 
    465 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    466 		idx++;
    467 		/* check too large request? */
    468 	}
    469 	KASSERT(idx >= 0);
    470 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    471 
    472 	return &vm->vm_freelist[idx];
    473 }
    474 
    475 /* ---- boundary tag hash */
    476 
    477 static struct vmem_hashlist *
    478 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    479 {
    480 	struct vmem_hashlist *list;
    481 	unsigned int hash;
    482 
    483 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    484 	list = &vm->vm_hashlist[hash & vm->vm_hashmask];
    485 
    486 	return list;
    487 }
    488 
    489 static bt_t *
    490 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    491 {
    492 	struct vmem_hashlist *list;
    493 	bt_t *bt;
    494 
    495 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    496 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    497 		if (bt->bt_start == addr) {
    498 			break;
    499 		}
    500 	}
    501 
    502 	return bt;
    503 }
    504 
    505 static void
    506 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    507 {
    508 
    509 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    510 	vm->vm_inuse -= bt->bt_size;
    511 	vm->vm_nbusytag--;
    512 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    513 }
    514 
    515 static void
    516 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    517 {
    518 	struct vmem_hashlist *list;
    519 
    520 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    521 
    522 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    523 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    524 	if (++vm->vm_nbusytag > vm->vm_maxbusytag) {
    525 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    526 	}
    527 	vm->vm_inuse += bt->bt_size;
    528 }
    529 
    530 /* ---- boundary tag list */
    531 
    532 static void
    533 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    534 {
    535 
    536 	TAILQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    537 }
    538 
    539 static void
    540 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    541 {
    542 
    543 	TAILQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    544 }
    545 
    546 static void
    547 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    548 {
    549 
    550 	TAILQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    551 }
    552 
    553 static void
    554 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    555 {
    556 
    557 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    558 
    559 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    560 }
    561 
    562 static void
    563 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    564 {
    565 	struct vmem_freelist *list;
    566 
    567 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    568 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    569 }
    570 
    571 /* ---- vmem internal functions */
    572 
    573 #if defined(QCACHE)
    574 static inline vm_flag_t
    575 prf_to_vmf(int prflags)
    576 {
    577 	vm_flag_t vmflags;
    578 
    579 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    580 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    581 		vmflags = VM_SLEEP;
    582 	} else {
    583 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    584 	}
    585 	return vmflags;
    586 }
    587 
    588 static inline int
    589 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    590 {
    591 	int prflags;
    592 
    593 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    594 		prflags = PR_WAITOK;
    595 	} else {
    596 		prflags = PR_NOWAIT;
    597 	}
    598 	return prflags;
    599 }
    600 
    601 static size_t
    602 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    603 {
    604 	int i;
    605 
    606 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    607 		/* nothing */
    608 	}
    609 	return ORDER2SIZE(i);
    610 }
    611 
    612 static void *
    613 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    614 {
    615 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    616 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    617 	vmem_addr_t addr;
    618 
    619 	if (vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    620 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT, &addr) != 0)
    621 		return NULL;
    622 	return (void *)addr;
    623 }
    624 
    625 static void
    626 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    627 {
    628 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    629 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    630 
    631 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    632 }
    633 
    634 static void
    635 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    636 {
    637 	qcache_t *prevqc;
    638 	struct pool_allocator *pa;
    639 	int qcache_idx_max;
    640 	int i;
    641 
    642 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    643 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    644 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    645 	}
    646 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    647 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    648 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    649 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    650 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    651 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    652 
    653 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    654 	prevqc = NULL;
    655 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    656 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    657 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    658 		pool_cache_t pc;
    659 
    660 		qc->qc_vmem = vm;
    661 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    662 		    vm->vm_name, size);
    663 
    664 		pc = pool_cache_init(size,
    665 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    666 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH | PR_RECURSIVE /* XXX */,
    667 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    668 
    669 		KASSERT(pc);
    670 
    671 		qc->qc_cache = pc;
    672 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    673 		if (prevqc != NULL &&
    674 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    675 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    676 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    677 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    678 			continue;
    679 		}
    680 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    681 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    682 		prevqc = qc;
    683 	}
    684 }
    685 
    686 static void
    687 qc_destroy(vmem_t *vm)
    688 {
    689 	const qcache_t *prevqc;
    690 	int i;
    691 	int qcache_idx_max;
    692 
    693 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    694 	prevqc = NULL;
    695 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    696 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    697 
    698 		if (prevqc == qc) {
    699 			continue;
    700 		}
    701 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    702 		prevqc = qc;
    703 	}
    704 }
    705 #endif
    706 
    707 #if defined(_KERNEL)
    708 static void
    709 vmem_bootstrap(void)
    710 {
    711 
    712 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    713 	mutex_init(&vmem_btag_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    714 	mutex_init(&vmem_btag_refill_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    715 
    716 	while (static_bt_count-- > 0) {
    717 		bt_t *bt = &static_bts[static_bt_count];
    718 		LIST_INSERT_HEAD(&vmem_btag_freelist, bt, bt_freelist);
    719 		VMEM_EVCNT_INCR(static_bt_count);
    720 		vmem_btag_freelist_count++;
    721 	}
    722 	vmem_bootstrapped = TRUE;
    723 }
    724 
    725 void
    726 vmem_subsystem_init(vmem_t *vm)
    727 {
    728 
    729 	kmem_va_meta_arena = vmem_init(&kmem_va_meta_arena_store, "vmem-va",
    730 	    0, 0, PAGE_SIZE, vmem_alloc, vmem_free, vm,
    731 	    0, VM_NOSLEEP | VM_BOOTSTRAP | VM_LARGEIMPORT,
    732 	    IPL_VM);
    733 
    734 	kmem_meta_arena = vmem_init(&kmem_meta_arena_store, "vmem-meta",
    735 	    0, 0, PAGE_SIZE,
    736 	    uvm_km_kmem_alloc, uvm_km_kmem_free, kmem_va_meta_arena,
    737 	    0, VM_NOSLEEP | VM_BOOTSTRAP, IPL_VM);
    738 
    739 	pool_init(&vmem_btag_pool, sizeof(bt_t), coherency_unit, 0,
    740 	    PR_PHINPAGE, "vmembt", &pool_allocator_vmem_meta, IPL_VM);
    741 	vmem_btag_pool_initialized = true;
    742 }
    743 #endif /* defined(_KERNEL) */
    744 
    745 static int
    746 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    747     int spanbttype)
    748 {
    749 	bt_t *btspan;
    750 	bt_t *btfree;
    751 
    752 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    753 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    754 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    755 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    756 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    757 
    758 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    759 	if (btspan == NULL) {
    760 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    761 	}
    762 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    763 	if (btfree == NULL) {
    764 		bt_free(vm, btspan);
    765 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    766 	}
    767 
    768 	btspan->bt_type = spanbttype;
    769 	btspan->bt_start = addr;
    770 	btspan->bt_size = size;
    771 
    772 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    773 	btfree->bt_start = addr;
    774 	btfree->bt_size = size;
    775 
    776 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    777 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    778 	bt_insfree(vm, btfree);
    779 	vm->vm_size += size;
    780 
    781 	return 0;
    782 }
    783 
    784 static void
    785 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    786 {
    787 
    788 #if defined(QCACHE)
    789 	qc_destroy(vm);
    790 #endif /* defined(QCACHE) */
    791 	VMEM_LOCK(vm);
    792 
    793 	for (int i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    794 		bt_t *bt;
    795 
    796 		while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    797 			KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    798 			LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    799 			bt_free(vm, bt);
    800 		}
    801 	}
    802 
    803 	/* bt_freetrim() drops the lock. */
    804 	bt_freetrim(vm, 0);
    805 	if (vm->vm_hashlist != &vm->vm_hash0) {
    806 		xfree(vm->vm_hashlist,
    807 		    sizeof(struct vmem_hashlist) * vm->vm_hashsize);
    808 	}
    809 
    810 	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm);
    811 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    812 	xfree(vm, sizeof(*vm));
    813 }
    814 
    815 static int
    816 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    817 {
    818 	vmem_addr_t addr;
    819 	int rc;
    820 
    821 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    822 
    823 	if (vm->vm_importfn == NULL) {
    824 		return SET_ERROR(EINVAL);
    825 	}
    826 
    827 	if (vm->vm_flags & VM_LARGEIMPORT) {
    828 		size *= 16;
    829 	}
    830 
    831 	VMEM_UNLOCK(vm);
    832 	if (vm->vm_flags & VM_XIMPORT) {
    833 		rc = __FPTRCAST(vmem_ximport_t *, vm->vm_importfn)(vm->vm_arg,
    834 		    size, &size, flags, &addr);
    835 	} else {
    836 		rc = (vm->vm_importfn)(vm->vm_arg, size, flags, &addr);
    837 	}
    838 	VMEM_LOCK(vm);
    839 
    840 	if (rc) {
    841 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    842 	}
    843 
    844 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) != 0) {
    845 		VMEM_UNLOCK(vm);
    846 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, addr, size);
    847 		VMEM_LOCK(vm);
    848 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    849 	}
    850 
    851 	return 0;
    852 }
    853 
    854 #if defined(_KERNEL)
    855 static int
    856 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    857 {
    858 	bt_t *bt;
    859 	int i;
    860 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    861 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    862 	size_t oldhashsize;
    863 
    864 	KASSERT(newhashsize > 0);
    865 
    866 	/* Round hash size up to a power of 2. */
    867 	newhashsize = 1 << (ilog2(newhashsize) + 1);
    868 
    869 	newhashlist =
    870 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist) * newhashsize, flags);
    871 	if (newhashlist == NULL) {
    872 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    873 	}
    874 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    875 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    876 	}
    877 
    878 	VMEM_LOCK(vm);
    879 	/* Decay back to a small hash slowly. */
    880 	if (vm->vm_maxbusytag >= 2) {
    881 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_maxbusytag / 2 - 1;
    882 		if (vm->vm_nbusytag > vm->vm_maxbusytag) {
    883 			vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    884 		}
    885 	} else {
    886 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    887 	}
    888 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    889 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    890 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    891 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    892 	vm->vm_hashmask = newhashsize - 1;
    893 	if (oldhashlist == NULL) {
    894 		VMEM_UNLOCK(vm);
    895 		return 0;
    896 	}
    897 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    898 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    899 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    900 			bt_insbusy(vm, bt);
    901 		}
    902 	}
    903 	VMEM_UNLOCK(vm);
    904 
    905 	if (oldhashlist != &vm->vm_hash0) {
    906 		xfree(oldhashlist,
    907 		    sizeof(struct vmem_hashlist) * oldhashsize);
    908 	}
    909 
    910 	return 0;
    911 }
    912 #endif /* _KERNEL */
    913 
    914 /*
    915  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    916  *
    917  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    918  * before calling us.
    919  */
    920 
    921 static int
    922 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    923     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    924     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr, vmem_addr_t *addrp)
    925 {
    926 	vmem_addr_t start;
    927 	vmem_addr_t end;
    928 
    929 	KASSERT(size > 0);
    930 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    931 
    932 	/*
    933 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    934 	 * unsigned integer of the same size.
    935 	 */
    936 
    937 	start = bt->bt_start;
    938 	if (start < minaddr) {
    939 		start = minaddr;
    940 	}
    941 	end = BT_END(bt);
    942 	if (end > maxaddr) {
    943 		end = maxaddr;
    944 	}
    945 	if (start > end) {
    946 		return SET_ERROR(ENOMEM);
    947 	}
    948 
    949 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    950 	if (start < bt->bt_start) {
    951 		start += align;
    952 	}
    953 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    954 		KASSERT(align < nocross);
    955 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    956 	}
    957 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    958 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    959 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    960 		KASSERT(minaddr <= start);
    961 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    962 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    963 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    964 		*addrp = start;
    965 		return 0;
    966 	}
    967 	return SET_ERROR(ENOMEM);
    968 }
    969 
    970 /* ---- vmem API */
    971 
    972 /*
    973  * vmem_init: creates a vmem arena.
    974  */
    975 
    976 vmem_t *
    977 vmem_init(vmem_t *vm, const char *name,
    978     vmem_addr_t base, vmem_size_t size, vmem_size_t quantum,
    979     vmem_import_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
    980     vmem_t *arg, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
    981 {
    982 	int i;
    983 
    984 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    985 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    986 	KASSERT(quantum > 0);
    987 	KASSERT(powerof2(quantum));
    988 
    989 	/*
    990 	 * If private tags are going to be used, they must
    991 	 * be added to the arena before the first span is
    992 	 * added.
    993 	 */
    994 	KASSERT((flags & VM_PRIVTAGS) == 0 || size == 0);
    995 
    996 #if defined(_KERNEL)
    997 	/* XXX: SMP, we get called early... */
    998 	if (!vmem_bootstrapped) {
    999 		vmem_bootstrap();
   1000 	}
   1001 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1002 
   1003 	if (vm == NULL) {
   1004 		vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
   1005 	}
   1006 	if (vm == NULL) {
   1007 		return NULL;
   1008 	}
   1009 
   1010 	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, "vmem");
   1011 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
   1012 	vm->vm_flags = flags;
   1013 	vm->vm_nfreetags = 0;
   1014 	LIST_INIT(&vm->vm_freetags);
   1015 	strlcpy(vm->vm_name, name, sizeof(vm->vm_name));
   1016 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
   1017 	vm->vm_quantum_shift = SIZE2ORDER(quantum);
   1018 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
   1019 	vm->vm_importfn = importfn;
   1020 	vm->vm_releasefn = releasefn;
   1021 	vm->vm_arg = arg;
   1022 	vm->vm_nbusytag = 0;
   1023 	vm->vm_maxbusytag = 0;
   1024 	vm->vm_size = 0;
   1025 	vm->vm_inuse = 0;
   1026 #if defined(QCACHE)
   1027 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
   1028 #endif /* defined(QCACHE) */
   1029 
   1030 	TAILQ_INIT(&vm->vm_seglist);
   1031 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1032 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
   1033 	}
   1034 	memset(&vm->vm_hash0, 0, sizeof(vm->vm_hash0));
   1035 	vm->vm_hashsize = 1;
   1036 	vm->vm_hashmask = vm->vm_hashsize - 1;
   1037 	vm->vm_hashlist = &vm->vm_hash0;
   1038 
   1039 	if (size != 0) {
   1040 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) != 0) {
   1041 			vmem_destroy1(vm);
   1042 			return NULL;
   1043 		}
   1044 	}
   1045 
   1046 #if defined(_KERNEL)
   1047 	if (flags & VM_BOOTSTRAP) {
   1048 		bt_refill(vm);
   1049 	}
   1050 
   1051 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1052 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
   1053 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1054 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1055 
   1056 	return vm;
   1057 }
   1058 
   1059 
   1060 
   1061 /*
   1062  * vmem_create: create an arena.
   1063  *
   1064  * => must not be called from interrupt context.
   1065  */
   1066 
   1067 vmem_t *
   1068 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
   1069     vmem_size_t quantum, vmem_import_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
   1070     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
   1071 {
   1072 
   1073 	KASSERT((flags & (VM_XIMPORT)) == 0);
   1074 
   1075 	return vmem_init(NULL, name, base, size, quantum,
   1076 	    importfn, releasefn, source, qcache_max, flags, ipl);
   1077 }
   1078 
   1079 /*
   1080  * vmem_xcreate: create an arena takes alternative import func.
   1081  *
   1082  * => must not be called from interrupt context.
   1083  */
   1084 
   1085 vmem_t *
   1086 vmem_xcreate(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
   1087     vmem_size_t quantum, vmem_ximport_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
   1088     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
   1089 {
   1090 
   1091 	KASSERT((flags & (VM_XIMPORT)) == 0);
   1092 
   1093 	return vmem_init(NULL, name, base, size, quantum,
   1094 	    __FPTRCAST(vmem_import_t *, importfn), releasefn, source,
   1095 	    qcache_max, flags | VM_XIMPORT, ipl);
   1096 }
   1097 
   1098 void
   1099 vmem_destroy(vmem_t *vm)
   1100 {
   1101 
   1102 #if defined(_KERNEL)
   1103 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1104 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
   1105 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1106 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1107 
   1108 	vmem_destroy1(vm);
   1109 }
   1110 
   1111 vmem_size_t
   1112 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
   1113 {
   1114 
   1115 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
   1116 }
   1117 
   1118 /*
   1119  * vmem_alloc: allocate resource from the arena.
   1120  */
   1121 
   1122 int
   1123 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags, vmem_addr_t *addrp)
   1124 {
   1125 	const vm_flag_t strat __diagused = flags & VM_FITMASK;
   1126 	int error;
   1127 
   1128 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
   1129 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
   1130 
   1131 	KASSERT(size > 0);
   1132 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1133 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1134 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1135 	}
   1136 
   1137 #if defined(QCACHE)
   1138 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1139 		void *p;
   1140 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1141 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1142 
   1143 		p = pool_cache_get(qc->qc_cache, vmf_to_prf(flags));
   1144 		if (addrp != NULL)
   1145 			*addrp = (vmem_addr_t)p;
   1146 		error = (p == NULL) ? SET_ERROR(ENOMEM) : 0;
   1147 		goto out;
   1148 	}
   1149 #endif /* defined(QCACHE) */
   1150 
   1151 	error = vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
   1152 	    flags, addrp);
   1153 #if defined(QCACHE)
   1154  out:
   1155 #endif /* defined(QCACHE) */
   1156 	KASSERTMSG(error || addrp == NULL ||
   1157 	    (*addrp & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1158 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1159 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)*addrp);
   1160 	KASSERT(error == 0 || (flags & VM_SLEEP) == 0);
   1161 	return error;
   1162 }
   1163 
   1164 int
   1165 vmem_xalloc_addr(vmem_t *vm, const vmem_addr_t addr, const vmem_size_t size,
   1166     vm_flag_t flags)
   1167 {
   1168 	vmem_addr_t result;
   1169 	int error;
   1170 
   1171 	KASSERT((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1172 	KASSERT(size != 0);
   1173 
   1174 	flags = (flags & ~VM_INSTANTFIT) | VM_BESTFIT;
   1175 
   1176 	error = vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, addr, addr + size - 1,
   1177 	    flags, &result);
   1178 
   1179 	KASSERT(error || result == addr);
   1180 	KASSERT(error == 0 || (flags & VM_SLEEP) == 0);
   1181 	return error;
   1182 }
   1183 
   1184 int
   1185 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
   1186     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
   1187     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags,
   1188     vmem_addr_t *addrp)
   1189 {
   1190 	struct vmem_freelist *list;
   1191 	struct vmem_freelist *first;
   1192 	struct vmem_freelist *end;
   1193 	bt_t *bt;
   1194 	bt_t *btnew;
   1195 	bt_t *btnew2;
   1196 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
   1197 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
   1198 	vmem_addr_t start;
   1199 	int rc;
   1200 
   1201 	KASSERT(size0 > 0);
   1202 	KASSERT(size > 0);
   1203 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1204 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1205 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1206 	}
   1207 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1208 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
   1209 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1210 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1211 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
   1212 	KASSERT(align == 0 || phase < align);
   1213 	KASSERT(phase == 0 || phase < align);
   1214 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
   1215 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
   1216 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
   1217 
   1218 	if (align == 0) {
   1219 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
   1220 	}
   1221 
   1222 	/*
   1223 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
   1224 	 */
   1225 	VMEM_LOCK(vm);
   1226 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
   1227 	if (btnew == NULL) {
   1228 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1229 		return SET_ERROR(ENOMEM);
   1230 	}
   1231 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
   1232 	if (btnew2 == NULL) {
   1233 		bt_free(vm, btnew);
   1234 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1235 		return SET_ERROR(ENOMEM);
   1236 	}
   1237 
   1238 	/*
   1239 	 * choose a free block from which we allocate.
   1240 	 */
   1241 retry_strat:
   1242 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
   1243 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
   1244 retry:
   1245 	bt = NULL;
   1246 	vmem_check(vm);
   1247 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1248 		/*
   1249 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
   1250 		 *
   1251 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
   1252 		 * because any blocks found on these list should be larger than
   1253 		 * the given size.
   1254 		 */
   1255 		for (list = first; list < end; list++) {
   1256 			bt = LIST_FIRST(list);
   1257 			if (bt != NULL) {
   1258 				rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1259 				    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1260 				if (rc == 0) {
   1261 					goto gotit;
   1262 				}
   1263 				/*
   1264 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
   1265 				 * here.  the list can be very long and we are
   1266 				 * told to run fast.  blocks from the later free
   1267 				 * lists are larger and have better chances to
   1268 				 * satisfy our restrictions.
   1269 				 */
   1270 			}
   1271 		}
   1272 	} else { /* VM_BESTFIT */
   1273 		/*
   1274 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
   1275 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
   1276 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
   1277 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
   1278 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
   1279 		 * if/when it turns out to be a problem.
   1280 		 *
   1281 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
   1282 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
   1283 		 */
   1284 		for (list = first; list < end; list++) {
   1285 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1286 				if (bt->bt_size >= size) {
   1287 					rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1288 					    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1289 					if (rc == 0) {
   1290 						goto gotit;
   1291 					}
   1292 				}
   1293 			}
   1294 		}
   1295 	}
   1296 #if 1
   1297 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1298 		strat = VM_BESTFIT;
   1299 		goto retry_strat;
   1300 	}
   1301 #endif
   1302 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 || nocross != 0) {
   1303 
   1304 		/*
   1305 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1306 		 * satisfy restrictions?
   1307 		 */
   1308 
   1309 		goto fail;
   1310 	}
   1311 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
   1312 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1313 		goto retry;
   1314 	}
   1315 	/* XXX */
   1316 
   1317 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1318 		vmem_kick_pdaemon();
   1319 		VMEM_CONDVAR_WAIT(vm);
   1320 		goto retry;
   1321 	}
   1322 fail:
   1323 	bt_free(vm, btnew);
   1324 	bt_free(vm, btnew2);
   1325 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1326 	return SET_ERROR(ENOMEM);
   1327 
   1328 gotit:
   1329 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1330 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1331 	bt_remfree(vm, bt);
   1332 	vmem_check(vm);
   1333 	if (bt->bt_start != start) {
   1334 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1335 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1336 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1337 		bt->bt_start = start;
   1338 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1339 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1340 		bt_insseg(vm, btnew2, TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist));
   1341 		btnew2 = NULL;
   1342 		vmem_check(vm);
   1343 	}
   1344 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1345 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1346 		/* split */
   1347 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1348 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1349 		btnew->bt_size = size;
   1350 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1351 		bt->bt_size -= size;
   1352 		bt_insfree(vm, bt);
   1353 		bt_insseg(vm, btnew, TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist));
   1354 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1355 		vmem_check(vm);
   1356 	} else {
   1357 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1358 		bt_insbusy(vm, bt);
   1359 		vmem_check(vm);
   1360 		bt_free(vm, btnew);
   1361 		btnew = bt;
   1362 	}
   1363 	if (btnew2 != NULL) {
   1364 		bt_free(vm, btnew2);
   1365 	}
   1366 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1367 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1368 	if (addrp != NULL)
   1369 		*addrp = btnew->bt_start;
   1370 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1371 	KASSERTMSG(addrp == NULL ||
   1372 	    (*addrp & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1373 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1374 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)*addrp);
   1375 	return 0;
   1376 }
   1377 
   1378 /*
   1379  * vmem_free: free the resource to the arena.
   1380  */
   1381 
   1382 void
   1383 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1384 {
   1385 
   1386 	KASSERT(size > 0);
   1387 	KASSERTMSG((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1388 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1389 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)addr);
   1390 
   1391 #if defined(QCACHE)
   1392 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1393 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1394 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1395 
   1396 		pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1397 		return;
   1398 	}
   1399 #endif /* defined(QCACHE) */
   1400 
   1401 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1402 }
   1403 
   1404 void
   1405 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1406 {
   1407 	bt_t *bt;
   1408 
   1409 	KASSERT(size > 0);
   1410 	KASSERTMSG((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1411 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1412 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)addr);
   1413 
   1414 	VMEM_LOCK(vm);
   1415 
   1416 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1417 	KASSERTMSG(bt != NULL, "vmem %s addr 0x%jx size 0x%jx",
   1418 	    vm->vm_name, (uintmax_t)addr, (uintmax_t)size);
   1419 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1420 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1421 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1422 
   1423 	/* vmem_xfree_bt() drops the lock. */
   1424 	vmem_xfree_bt(vm, bt);
   1425 }
   1426 
   1427 void
   1428 vmem_xfreeall(vmem_t *vm)
   1429 {
   1430 	bt_t *bt;
   1431 
   1432 #if defined(QCACHE)
   1433 	/* This can't be used if the arena has a quantum cache. */
   1434 	KASSERT(vm->vm_qcache_max == 0);
   1435 #endif /* defined(QCACHE) */
   1436 
   1437 	for (;;) {
   1438 		VMEM_LOCK(vm);
   1439 		TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1440 			if (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY)
   1441 				break;
   1442 		}
   1443 		if (bt != NULL) {
   1444 			/* vmem_xfree_bt() drops the lock. */
   1445 			vmem_xfree_bt(vm, bt);
   1446 		} else {
   1447 			VMEM_UNLOCK(vm);
   1448 			return;
   1449 		}
   1450 	}
   1451 }
   1452 
   1453 static void
   1454 vmem_xfree_bt(vmem_t *vm, bt_t *bt)
   1455 {
   1456 	bt_t *t;
   1457 
   1458 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
   1459 
   1460 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1461 	bt_rembusy(vm, bt);
   1462 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1463 
   1464 	/* coalesce */
   1465 	t = TAILQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1466 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1467 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1468 		bt_remfree(vm, t);
   1469 		bt_remseg(vm, t);
   1470 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1471 		bt_free(vm, t);
   1472 	}
   1473 	t = TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist);
   1474 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1475 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1476 		bt_remfree(vm, t);
   1477 		bt_remseg(vm, t);
   1478 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1479 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1480 		bt_free(vm, t);
   1481 	}
   1482 
   1483 	t = TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist);
   1484 	KASSERT(t != NULL);
   1485 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1486 	if (vm->vm_releasefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1487 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1488 		vmem_addr_t spanaddr;
   1489 		vmem_size_t spansize;
   1490 
   1491 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1492 		spanaddr = bt->bt_start;
   1493 		spansize = bt->bt_size;
   1494 		bt_remseg(vm, bt);
   1495 		bt_free(vm, bt);
   1496 		bt_remseg(vm, t);
   1497 		bt_free(vm, t);
   1498 		vm->vm_size -= spansize;
   1499 		VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm);
   1500 		/* bt_freetrim() drops the lock. */
   1501 		bt_freetrim(vm, BT_MAXFREE);
   1502 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, spanaddr, spansize);
   1503 	} else {
   1504 		bt_insfree(vm, bt);
   1505 		VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm);
   1506 		/* bt_freetrim() drops the lock. */
   1507 		bt_freetrim(vm, BT_MAXFREE);
   1508 	}
   1509 }
   1510 
   1511 /*
   1512  * vmem_add:
   1513  *
   1514  * => caller must ensure appropriate spl,
   1515  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1516  */
   1517 
   1518 int
   1519 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1520 {
   1521 	int rv;
   1522 
   1523 	VMEM_LOCK(vm);
   1524 	rv = vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1525 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1526 
   1527 	return rv;
   1528 }
   1529 
   1530 /*
   1531  * vmem_size: information about arenas size
   1532  *
   1533  * => return free/allocated size in arena
   1534  */
   1535 vmem_size_t
   1536 vmem_size(vmem_t *vm, int typemask)
   1537 {
   1538 
   1539 	switch (typemask) {
   1540 	case VMEM_ALLOC:
   1541 		return vm->vm_inuse;
   1542 	case VMEM_FREE:
   1543 		return vm->vm_size - vm->vm_inuse;
   1544 	case VMEM_FREE|VMEM_ALLOC:
   1545 		return vm->vm_size;
   1546 	default:
   1547 		panic("vmem_size");
   1548 	}
   1549 }
   1550 
   1551 /* ---- rehash */
   1552 
   1553 #if defined(_KERNEL)
   1554 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1555 static int vmem_rehash_interval;
   1556 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1557 static struct work vmem_rehash_wk;
   1558 
   1559 static void
   1560 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1561 {
   1562 	vmem_t *vm;
   1563 
   1564 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1565 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1566 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1567 		size_t desired;
   1568 		size_t current;
   1569 
   1570 		desired = atomic_load_relaxed(&vm->vm_maxbusytag);
   1571 		current = atomic_load_relaxed(&vm->vm_hashsize);
   1572 
   1573 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1574 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1575 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1576 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1577 		}
   1578 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1579 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1580 		}
   1581 	}
   1582 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1583 
   1584 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1585 }
   1586 
   1587 static void
   1588 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1589 {
   1590 
   1591 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1592 }
   1593 
   1594 void
   1595 vmem_rehash_start(void)
   1596 {
   1597 	int error;
   1598 
   1599 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1600 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1601 	if (error) {
   1602 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1603 	}
   1604 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1605 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1606 
   1607 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1608 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1609 }
   1610 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1611 
   1612 /* ---- debug */
   1613 
   1614 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1615 
   1616 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...)
   1617     __printflike(1, 2));
   1618 
   1619 static const char *
   1620 bt_type_string(int type)
   1621 {
   1622 	static const char * const table[] = {
   1623 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1624 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1625 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1626 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1627 	};
   1628 
   1629 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1630 		return "BOGUS";
   1631 	}
   1632 	return table[type];
   1633 }
   1634 
   1635 static void
   1636 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1637 {
   1638 
   1639 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1640 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1641 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1642 }
   1643 
   1644 static void
   1645 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...) __printflike(1, 2))
   1646 {
   1647 	const bt_t *bt;
   1648 	int i;
   1649 
   1650 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1651 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1652 		bt_dump(bt, pr);
   1653 	}
   1654 
   1655 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1656 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1657 
   1658 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1659 			continue;
   1660 		}
   1661 
   1662 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1663 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1664 			bt_dump(bt, pr);
   1665 		}
   1666 	}
   1667 }
   1668 
   1669 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1670 
   1671 #if defined(DDB)
   1672 static bt_t *
   1673 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1674 {
   1675 	bt_t *bt;
   1676 
   1677 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1678 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1679 			continue;
   1680 		}
   1681 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1682 			return bt;
   1683 		}
   1684 	}
   1685 
   1686 	return NULL;
   1687 }
   1688 
   1689 void
   1690 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1691 {
   1692 	vmem_t *vm;
   1693 
   1694 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1695 		bt_t *bt;
   1696 
   1697 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1698 		if (bt == NULL) {
   1699 			continue;
   1700 		}
   1701 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1702 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1703 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1704 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1705 	}
   1706 }
   1707 
   1708 void
   1709 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1710 {
   1711 	const vmem_t *vm;
   1712 
   1713 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1714 		vmem_dump(vm, pr);
   1715 	}
   1716 }
   1717 
   1718 void
   1719 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1720 {
   1721 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1722 
   1723 	vmem_dump(vm, pr);
   1724 }
   1725 #endif /* defined(DDB) */
   1726 
   1727 #if defined(_KERNEL)
   1728 #define vmem_printf printf
   1729 #else
   1730 #include <stdio.h>
   1731 #include <stdarg.h>
   1732 
   1733 static void
   1734 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1735 {
   1736 	va_list ap;
   1737 	va_start(ap, fmt);
   1738 	vprintf(fmt, ap);
   1739 	va_end(ap);
   1740 }
   1741 #endif
   1742 
   1743 #if defined(VMEM_SANITY)
   1744 
   1745 static bool
   1746 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1747 {
   1748 	const bt_t *bt, *bt2;
   1749 
   1750 	KASSERT(vm != NULL);
   1751 
   1752 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1753 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1754 			printf("corrupted tag\n");
   1755 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1756 			return false;
   1757 		}
   1758 	}
   1759 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1760 		TAILQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1761 			if (bt == bt2) {
   1762 				continue;
   1763 			}
   1764 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1765 				continue;
   1766 			}
   1767 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1768 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1769 				printf("overwrapped tags\n");
   1770 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1771 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1772 				return false;
   1773 			}
   1774 		}
   1775 	}
   1776 
   1777 	return true;
   1778 }
   1779 
   1780 static void
   1781 vmem_check(vmem_t *vm)
   1782 {
   1783 
   1784 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1785 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1786 	}
   1787 }
   1788 
   1789 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1790 
   1791 #if defined(UNITTEST)
   1792 int
   1793 main(void)
   1794 {
   1795 	int rc;
   1796 	vmem_t *vm;
   1797 	vmem_addr_t p;
   1798 	struct reg {
   1799 		vmem_addr_t p;
   1800 		vmem_size_t sz;
   1801 		bool x;
   1802 	} *reg = NULL;
   1803 	int nreg = 0;
   1804 	int nalloc = 0;
   1805 	int nfree = 0;
   1806 	vmem_size_t total = 0;
   1807 #if 1
   1808 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1809 #else
   1810 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1811 #endif
   1812 
   1813 	vm = vmem_create("test", 0, 0, 1, NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP,
   1814 #ifdef _KERNEL
   1815 	    IPL_NONE
   1816 #else
   1817 	    0
   1818 #endif
   1819 	    );
   1820 	if (vm == NULL) {
   1821 		printf("vmem_create\n");
   1822 		exit(EXIT_FAILURE);
   1823 	}
   1824 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1825 
   1826 	rc = vmem_add(vm, 0, 50, VM_SLEEP);
   1827 	assert(rc == 0);
   1828 	rc = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1829 	assert(rc == 0);
   1830 	rc = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1831 	assert(rc == 0);
   1832 	rc = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1833 	assert(rc == 0);
   1834 	rc = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1835 	assert(rc == 0);
   1836 	rc = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1837 	assert(rc == 0);
   1838 	rc = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1839 	assert(rc == 0);
   1840 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1841 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1842 	assert(rc != 0);
   1843 	rc = vmem_xalloc(vm, 50, 0, 0, 0, 0, 49, strat|VM_SLEEP, &p);
   1844 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1845 	vmem_xfree(vm, p, 50);
   1846 	rc = vmem_xalloc(vm, 25, 0, 0, 0, 0, 24, strat|VM_SLEEP, &p);
   1847 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1848 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1849 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1850 	assert(rc != 0);
   1851 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1852 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP, &p);
   1853 	assert(rc != 0);
   1854 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1855 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1856 	assert(rc == 0);
   1857 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1858 	for (;;) {
   1859 		struct reg *r;
   1860 		int t = rand() % 100;
   1861 
   1862 		if (t > 45) {
   1863 			/* alloc */
   1864 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1865 			bool x;
   1866 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1867 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1868 
   1869 			if (t > 70) {
   1870 				x = true;
   1871 				/* XXX */
   1872 				align = 1 << (rand() % 15);
   1873 				phase = rand() % 65536;
   1874 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1875 				if (align <= phase) {
   1876 					phase = 0;
   1877 				}
   1878 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1879 				    nocross)) {
   1880 					nocross = 0;
   1881 				}
   1882 				do {
   1883 					minaddr = rand() % 50000;
   1884 					maxaddr = rand() % 70000;
   1885 				} while (minaddr > maxaddr);
   1886 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1887 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1888 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1889 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1890 				    (uint64_t)sz,
   1891 				    (uint64_t)align,
   1892 				    (uint64_t)phase,
   1893 				    (uint64_t)nocross,
   1894 				    (uint64_t)minaddr,
   1895 				    (uint64_t)maxaddr);
   1896 				rc = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1897 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP, &p);
   1898 			} else {
   1899 				x = false;
   1900 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1901 				rc = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP, &p);
   1902 			}
   1903 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1904 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1905 			if (rc != 0) {
   1906 				if (x) {
   1907 					continue;
   1908 				}
   1909 				break;
   1910 			}
   1911 			nreg++;
   1912 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1913 			r = &reg[nreg - 1];
   1914 			r->p = p;
   1915 			r->sz = sz;
   1916 			r->x = x;
   1917 			total += sz;
   1918 			nalloc++;
   1919 		} else if (nreg != 0) {
   1920 			/* free */
   1921 			r = &reg[rand() % nreg];
   1922 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1923 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1924 			if (r->x) {
   1925 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1926 			} else {
   1927 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1928 			}
   1929 			total -= r->sz;
   1930 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1931 			*r = reg[nreg - 1];
   1932 			nreg--;
   1933 			nfree++;
   1934 		}
   1935 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1936 	}
   1937 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1938 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1939 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1940 }
   1941 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1942