Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.1
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.1 2006/06/25 08:00:01 yamt Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006 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  * TODO:
     36  * -	implement quantum cache
     37  * -	implement vmem_xalloc/vmem_xfree
     38  */
     39 
     40 #include <sys/cdefs.h>
     41 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.1 2006/06/25 08:00:01 yamt Exp $");
     42 
     43 #define	VMEM_DEBUG
     44 
     45 #include <sys/param.h>
     46 #include <sys/hash.h>
     47 #include <sys/queue.h>
     48 
     49 #if defined(_KERNEL)
     50 #include <sys/systm.h>
     51 #include <sys/lock.h>
     52 #include <sys/malloc.h>
     53 #include <sys/once.h>
     54 #include <sys/pool.h>
     55 #include <sys/vmem.h>
     56 #else /* defined(_KERNEL) */
     57 #include "../sys/vmem.h"
     58 #endif /* defined(_KERNEL) */
     59 
     60 #if defined(_KERNEL)
     61 #define	SIMPLELOCK_DECL(name)	struct simplelock name
     62 #else /* defined(_KERNEL) */
     63 #include <errno.h>
     64 #include <assert.h>
     65 #include <stdlib.h>
     66 
     67 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     68 #define	SIMPLELOCK_DECL(name)	/* nothing */
     69 #define	LOCK_ASSERT(a)		/* nothing */
     70 #define	simple_lock_init(a)	/* nothing */
     71 #define	simple_lock(a)		/* nothing */
     72 #define	simple_unlock(a)	/* nothing */
     73 #endif /* defined(_KERNEL) */
     74 
     75 struct vmem;
     76 struct vmem_btag;
     77 
     78 #if defined(VMEM_DEBUG)
     79 void vmem_dump(const vmem_t *);
     80 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
     81 
     82 #define	VMEM_MAXORDER		20
     83 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	4096	/* XXX */
     84 
     85 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
     86 
     87 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
     88 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
     89 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
     90 
     91 /* vmem arena */
     92 struct vmem {
     93 	SIMPLELOCK_DECL(vm_lock);
     94 	vmem_addr_t (*vm_allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
     95 	    vm_flag_t);
     96 	void (*vm_freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
     97 	vmem_t *vm_source;
     98 	struct vmem_seglist vm_seglist;
     99 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    100 	size_t vm_hashsize;
    101 	size_t vm_nbusytag;
    102 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    103 	size_t vm_qcache_max;
    104 	size_t vm_quantum_mask;
    105 	int vm_quantum_shift;
    106 	/* XXX qcache */
    107 	const char *vm_name;
    108 };
    109 
    110 #define	VMEM_LOCK(vm)	simple_lock(&vm->vm_lock)
    111 #define	VMEM_UNLOCK(vm)	simple_unlock(&vm->vm_lock)
    112 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm)	simple_lock_init(&vm->vm_lock);
    113 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm) \
    114 	LOCK_ASSERT(simple_lock_held(&vm->vm_lock))
    115 #define	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm) \
    116 	LOCK_ASSERT(!simple_lock_held(&vm->vm_lock))
    117 
    118 /* boundary tag */
    119 struct vmem_btag {
    120 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    121 	union {
    122 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    123 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    124 	} bt_u;
    125 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    126 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    127 	vmem_addr_t bt_start;
    128 	vmem_size_t bt_size;
    129 	int bt_type;
    130 };
    131 
    132 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    133 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    134 #define	BT_TYPE_FREE		3
    135 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    136 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    137 
    138 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size)
    139 
    140 typedef struct vmem_btag bt_t;
    141 
    142 /* ---- misc */
    143 
    144 static int
    145 calc_order(vmem_size_t size)
    146 {
    147 	int i;
    148 
    149 	KASSERT(size != 0);
    150 
    151 	i = 0;
    152 	while (1 << (i + 1) <= size) {
    153 		i++;
    154 	}
    155 
    156 	KASSERT(1 << i <= size);
    157 	KASSERT(size < 1 << (i + 1));
    158 
    159 	return i;
    160 }
    161 
    162 #if defined(_KERNEL)
    163 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    164 #endif /* defined(_KERNEL) */
    165 
    166 static void *
    167 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    168 {
    169 
    170 #if defined(_KERNEL)
    171 	return malloc(sz, M_VMEM,
    172 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    173 #else /* defined(_KERNEL) */
    174 	return malloc(sz);
    175 #endif /* defined(_KERNEL) */
    176 }
    177 
    178 static void
    179 xfree(void *p)
    180 {
    181 
    182 #if defined(_KERNEL)
    183 	return free(p, M_VMEM);
    184 #else /* defined(_KERNEL) */
    185 	return free(p);
    186 #endif /* defined(_KERNEL) */
    187 }
    188 
    189 /* ---- boundary tag */
    190 
    191 #if defined(_KERNEL)
    192 static struct pool_cache bt_poolcache;
    193 static POOL_INIT(bt_pool, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembtpl", NULL);
    194 #endif /* defined(_KERNEL) */
    195 
    196 static bt_t *
    197 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    198 {
    199 	bt_t *bt;
    200 
    201 #if defined(_KERNEL)
    202 	/* XXX bootstrap */
    203 	bt = pool_cache_get(&bt_poolcache,
    204 	    (flags & VM_SLEEP) != 0 ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    205 #else /* defined(_KERNEL) */
    206 	bt = malloc(sizeof *bt);
    207 #endif /* defined(_KERNEL) */
    208 
    209 	return bt;
    210 }
    211 
    212 static void
    213 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    214 {
    215 
    216 #if defined(_KERNEL)
    217 	/* XXX bootstrap */
    218 	pool_cache_put(&bt_poolcache, bt);
    219 #else /* defined(_KERNEL) */
    220 	free(bt);
    221 #endif /* defined(_KERNEL) */
    222 }
    223 
    224 /*
    225  * freelist[0] ... [1, 1]
    226  * freelist[1] ... [2, 3]
    227  * freelist[2] ... [4, 7]
    228  * freelist[3] ... [8, 15]
    229  *  :
    230  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    231  *  :
    232  */
    233 
    234 static struct vmem_freelist *
    235 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    236 {
    237 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    238 	int idx;
    239 
    240 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    241 	KASSERT(size != 0);
    242 
    243 	idx = calc_order(qsize);
    244 	KASSERT(idx >= 0);
    245 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    246 
    247 	return &vm->vm_freelist[idx];
    248 }
    249 
    250 static struct vmem_freelist *
    251 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    252 {
    253 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    254 	int idx;
    255 
    256 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    257 	KASSERT(size != 0);
    258 
    259 	idx = calc_order(qsize);
    260 	if (strat == VM_INSTANTFIT && 1 << idx != qsize) {
    261 		idx++;
    262 		/* check too large request? */
    263 	}
    264 	KASSERT(idx >= 0);
    265 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    266 
    267 	return &vm->vm_freelist[idx];
    268 }
    269 
    270 /* ---- boundary tag hash */
    271 
    272 static struct vmem_hashlist *
    273 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    274 {
    275 	struct vmem_hashlist *list;
    276 	unsigned int hash;
    277 
    278 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    279 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    280 
    281 	return list;
    282 }
    283 
    284 static bt_t *
    285 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    286 {
    287 	struct vmem_hashlist *list;
    288 	bt_t *bt;
    289 
    290 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    291 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    292 		if (bt->bt_start == addr) {
    293 			break;
    294 		}
    295 	}
    296 
    297 	return bt;
    298 }
    299 
    300 static void
    301 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    302 {
    303 
    304 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    305 	vm->vm_nbusytag--;
    306 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    307 }
    308 
    309 static void
    310 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    311 {
    312 	struct vmem_hashlist *list;
    313 
    314 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    315 
    316 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    317 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    318 	vm->vm_nbusytag++;
    319 }
    320 
    321 /* ---- boundary tag list */
    322 
    323 static void
    324 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    325 {
    326 
    327 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    328 }
    329 
    330 static void
    331 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    332 {
    333 
    334 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    335 }
    336 
    337 static void
    338 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    339 {
    340 
    341 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    342 }
    343 
    344 static void
    345 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    346 {
    347 
    348 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    349 
    350 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    351 }
    352 
    353 static void
    354 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    355 {
    356 	struct vmem_freelist *list;
    357 
    358 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    359 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    360 }
    361 
    362 /* ---- vmem internal functions */
    363 
    364 #if defined(_KERNEL)
    365 static int
    366 vmem_init(void)
    367 {
    368 
    369 	pool_cache_init(&bt_poolcache, &bt_pool, NULL, NULL, NULL);
    370 	return 0;
    371 }
    372 #endif /* defined(_KERNEL) */
    373 
    374 static vmem_addr_t
    375 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    376     int spanbttype)
    377 {
    378 	bt_t *btspan;
    379 	bt_t *btfree;
    380 
    381 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    382 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    383 	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm);
    384 
    385 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    386 	if (btspan == NULL) {
    387 		return VMEM_ADDR_NULL;
    388 	}
    389 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    390 	if (btfree == NULL) {
    391 		bt_free(vm, btspan);
    392 		return VMEM_ADDR_NULL;
    393 	}
    394 
    395 	btspan->bt_type = spanbttype;
    396 	btspan->bt_start = addr;
    397 	btspan->bt_size = size;
    398 
    399 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    400 	btfree->bt_start = addr;
    401 	btfree->bt_size = size;
    402 
    403 	VMEM_LOCK(vm);
    404 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    405 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    406 	bt_insfree(vm, btfree);
    407 	VMEM_UNLOCK(vm);
    408 
    409 	return addr;
    410 }
    411 
    412 static int
    413 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    414 {
    415 	vmem_addr_t addr;
    416 
    417 	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm);
    418 
    419 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    420 		return EINVAL;
    421 	}
    422 
    423 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    424 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    425 		return ENOMEM;
    426 	}
    427 
    428 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    429 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    430 		return ENOMEM;
    431 	}
    432 
    433 	return 0;
    434 }
    435 
    436 static int
    437 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    438 {
    439 	bt_t *bt;
    440 	int i;
    441 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    442 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    443 	size_t oldhashsize;
    444 
    445 	KASSERT(newhashsize > 0);
    446 	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm);
    447 
    448 	newhashlist =
    449 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    450 	if (newhashlist == NULL) {
    451 		return ENOMEM;
    452 	}
    453 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    454 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    455 	}
    456 
    457 	VMEM_LOCK(vm);
    458 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    459 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    460 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    461 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    462 	if (oldhashlist == NULL) {
    463 		VMEM_UNLOCK(vm);
    464 		return 0;
    465 	}
    466 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    467 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    468 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    469 			bt_insbusy(vm, bt);
    470 		}
    471 	}
    472 	VMEM_UNLOCK(vm);
    473 
    474 	xfree(oldhashlist);
    475 
    476 	return 0;
    477 }
    478 
    479 /* ---- vmem API */
    480 
    481 /*
    482  * vmem_create: create an arena.
    483  *
    484  * => must not be called from interrupt context.
    485  */
    486 
    487 vmem_t *
    488 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    489     vmem_size_t quantum,
    490     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    491     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    492     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags)
    493 {
    494 	vmem_t *vm;
    495 	int i;
    496 #if defined(_KERNEL)
    497 	static ONCE_DECL(control);
    498 #endif /* defined(_KERNEL) */
    499 
    500 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    501 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    502 
    503 #if defined(_KERNEL)
    504 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    505 		return NULL;
    506 	}
    507 #endif /* defined(_KERNEL) */
    508 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    509 	if (vm == NULL) {
    510 		return NULL;
    511 	}
    512 
    513 	VMEM_LOCK_INIT(vm);
    514 	vm->vm_name = name;
    515 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    516 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    517 	KASSERT((1 << vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    518 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    519 	vm->vm_freefn = freefn;
    520 	vm->vm_source = source;
    521 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    522 	vm->vm_nbusytag = 0;
    523 
    524 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    525 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    526 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    527 	}
    528 	vm->vm_hashlist = NULL;
    529 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    530 		vmem_destroy(vm);
    531 		return NULL;
    532 	}
    533 
    534 	if (size != 0) {
    535 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    536 			vmem_destroy(vm);
    537 			return NULL;
    538 		}
    539 	}
    540 
    541 	return vm;
    542 }
    543 
    544 void
    545 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    546 {
    547 
    548 	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm);
    549 
    550 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    551 		int i;
    552 
    553 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    554 			bt_t *bt;
    555 
    556 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    557 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    558 				bt_free(vm, bt);
    559 			}
    560 		}
    561 		xfree(vm->vm_hashlist);
    562 	}
    563 	xfree(vm);
    564 }
    565 
    566 vmem_size_t
    567 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    568 {
    569 
    570 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    571 }
    572 
    573 /*
    574  * vmem_alloc:
    575  *
    576  * => caller must ensure appropriate spl,
    577  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    578  */
    579 
    580 vmem_addr_t
    581 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vm_flag_t flags)
    582 {
    583 	struct vmem_freelist *list;
    584 	struct vmem_freelist *first;
    585 	struct vmem_freelist *end;
    586 	bt_t *bt;
    587 	bt_t *btnew;
    588 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    589 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    590 
    591 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    592 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    593 	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm);
    594 
    595 	KASSERT(size0 > 0);
    596 	KASSERT(size > 0);
    597 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    598 
    599 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    600 	if (btnew == NULL) {
    601 		return VMEM_ADDR_NULL;
    602 	}
    603 
    604 retry_strat:
    605 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    606 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    607 retry:
    608 	bt = NULL;
    609 	VMEM_LOCK(vm);
    610 	for (list = first; list < end; list++) {
    611 		bt = LIST_FIRST(list);
    612 		if (bt != NULL) {
    613 			if (strat == VM_INSTANTFIT || bt->bt_size >= size) {
    614 				break;
    615 			}
    616 		}
    617 	}
    618 	if (__predict_false(bt == NULL)) {
    619 		VMEM_UNLOCK(vm);
    620 #if 1
    621 		if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    622 			strat = VM_BESTFIT;
    623 			goto retry_strat;
    624 		}
    625 #endif
    626 		if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
    627 			goto retry;
    628 		}
    629 		/* XXX */
    630 		return VMEM_ADDR_NULL;
    631 	}
    632 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    633 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    634 	bt_remfree(vm, bt);
    635 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
    636 		/* split */
    637 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
    638 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
    639 		btnew->bt_size = size;
    640 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
    641 		bt->bt_size -= size;
    642 		bt_insfree(vm, bt);
    643 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
    644 		bt_insbusy(vm, btnew);
    645 		VMEM_UNLOCK(vm);
    646 	} else {
    647 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
    648 		bt_insbusy(vm, bt);
    649 		VMEM_UNLOCK(vm);
    650 		bt_free(vm, btnew);
    651 		btnew = bt;
    652 	}
    653 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
    654 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
    655 
    656 	return btnew->bt_start;
    657 }
    658 
    659 /*
    660  * vmem_free:
    661  *
    662  * => caller must ensure appropriate spl,
    663  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    664  */
    665 
    666 void
    667 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
    668 {
    669 	bt_t *bt;
    670 	bt_t *t;
    671 
    672 	VMEM_ASSERT_UNLOCKED(vm);
    673 
    674 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
    675 	KASSERT(size > 0);
    676 
    677 	VMEM_LOCK(vm);
    678 
    679 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
    680 	KASSERT(bt != NULL);
    681 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
    682 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
    683 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
    684 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    685 	bt_rembusy(vm, bt);
    686 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    687 
    688 	/* coalesce */
    689 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
    690 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
    691 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
    692 		bt_remfree(vm, t);
    693 		bt_remseg(vm, t);
    694 		bt->bt_size += t->bt_size;
    695 		bt_free(vm, t);
    696 	}
    697 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
    698 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
    699 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
    700 		bt_remfree(vm, t);
    701 		bt_remseg(vm, t);
    702 		bt->bt_size += t->bt_size;
    703 		bt->bt_start = t->bt_start;
    704 		bt_free(vm, t);
    705 	}
    706 
    707 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
    708 	KASSERT(t != NULL);
    709 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    710 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
    711 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
    712 		vmem_addr_t spanaddr;
    713 		vmem_size_t spansize;
    714 
    715 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
    716 		spanaddr = bt->bt_start;
    717 		spansize = bt->bt_size;
    718 		bt_remseg(vm, bt);
    719 		bt_free(vm, bt);
    720 		bt_remseg(vm, t);
    721 		bt_free(vm, t);
    722 		VMEM_UNLOCK(vm);
    723 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
    724 	} else {
    725 		bt_insfree(vm, bt);
    726 		VMEM_UNLOCK(vm);
    727 	}
    728 }
    729 
    730 /*
    731  * vmem_add:
    732  *
    733  * => caller must ensure appropriate spl,
    734  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    735  */
    736 
    737 vmem_addr_t
    738 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    739 {
    740 
    741 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    742 }
    743 
    744 /* ---- debug */
    745 
    746 #if defined(VMEM_DEBUG)
    747 
    748 #if !defined(_KERNEL)
    749 #include <stdio.h>
    750 #endif /* !defined(_KERNEL) */
    751 
    752 void bt_dump(const bt_t *);
    753 
    754 void
    755 bt_dump(const bt_t *bt)
    756 {
    757 
    758 	printf("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d\n",
    759 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
    760 	    bt->bt_type);
    761 }
    762 
    763 void
    764 vmem_dump(const vmem_t *vm)
    765 {
    766 	const bt_t *bt;
    767 	int i;
    768 
    769 	printf("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
    770 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    771 		bt_dump(bt);
    772 	}
    773 
    774 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    775 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
    776 
    777 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
    778 			continue;
    779 		}
    780 
    781 		printf("freelist[%d]\n", i);
    782 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
    783 			bt_dump(bt);
    784 			if (bt->bt_size) {
    785 			}
    786 		}
    787 	}
    788 }
    789 
    790 #if !defined(_KERNEL)
    791 
    792 #include <stdlib.h>
    793 
    794 int
    795 main()
    796 {
    797 	vmem_t *vm;
    798 	vmem_addr_t p;
    799 	struct reg {
    800 		vmem_addr_t p;
    801 		vmem_size_t sz;
    802 	} *reg = NULL;
    803 	int nreg = 0;
    804 	int nalloc = 0;
    805 	int nfree = 0;
    806 	vmem_size_t total = 0;
    807 #if 1
    808 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
    809 #else
    810 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
    811 #endif
    812 
    813 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
    814 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_NOSLEEP);
    815 	if (vm == NULL) {
    816 		printf("vmem_create\n");
    817 		exit(EXIT_FAILURE);
    818 	}
    819 	vmem_dump(vm);
    820 
    821 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
    822 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
    823 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
    824 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
    825 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
    826 	vmem_dump(vm);
    827 	for (;;) {
    828 		struct reg *r;
    829 
    830 		if (rand() % 100 > 40) {
    831 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
    832 
    833 			printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
    834 			p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
    835 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
    836 			vmem_dump(vm);
    837 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
    838 				break;
    839 			}
    840 			nreg++;
    841 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
    842 			r = &reg[nreg - 1];
    843 			r->p = p;
    844 			r->sz = sz;
    845 			total += sz;
    846 			nalloc++;
    847 		} else if (nreg != 0) {
    848 			r = &reg[rand() % nreg];
    849 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
    850 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
    851 			vmem_free(vm, r->p, r->sz);
    852 			total -= r->sz;
    853 			vmem_dump(vm);
    854 			*r = reg[nreg - 1];
    855 			nreg--;
    856 			nfree++;
    857 		}
    858 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
    859 	}
    860 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
    861 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
    862 	exit(EXIT_SUCCESS);
    863 }
    864 #endif /* !defined(_KERNEL) */
    865 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
    866