Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.114
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.114 2023/12/03 15:06:45 thorpej 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 1.114 2023/12/03 15:06:45 thorpej 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/hash.h>
     57 #include <sys/queue.h>
     58 #include <sys/bitops.h>
     59 
     60 #if defined(_KERNEL)
     61 #include <sys/systm.h>
     62 #include <sys/kernel.h>	/* hz */
     63 #include <sys/callout.h>
     64 #include <sys/kmem.h>
     65 #include <sys/pool.h>
     66 #include <sys/vmem.h>
     67 #include <sys/vmem_impl.h>
     68 #include <sys/workqueue.h>
     69 #include <sys/atomic.h>
     70 #include <uvm/uvm.h>
     71 #include <uvm/uvm_extern.h>
     72 #include <uvm/uvm_km.h>
     73 #include <uvm/uvm_page.h>
     74 #include <uvm/uvm_pdaemon.h>
     75 #else /* defined(_KERNEL) */
     76 #include <stdio.h>
     77 #include <errno.h>
     78 #include <assert.h>
     79 #include <stdlib.h>
     80 #include <string.h>
     81 #include "../sys/vmem.h"
     82 #include "../sys/vmem_impl.h"
     83 #endif /* defined(_KERNEL) */
     84 
     85 
     86 #if defined(_KERNEL)
     87 #include <sys/evcnt.h>
     88 #define VMEM_EVCNT_DEFINE(name) \
     89 struct evcnt vmem_evcnt_##name = EVCNT_INITIALIZER(EVCNT_TYPE_MISC, NULL, \
     90     "vmem", #name); \
     91 EVCNT_ATTACH_STATIC(vmem_evcnt_##name);
     92 #define VMEM_EVCNT_INCR(ev)	vmem_evcnt_##ev.ev_count++
     93 #define VMEM_EVCNT_DECR(ev)	vmem_evcnt_##ev.ev_count--
     94 
     95 VMEM_EVCNT_DEFINE(static_bt_count)
     96 VMEM_EVCNT_DEFINE(static_bt_inuse)
     97 
     98 #define	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, wchan)	cv_init(&vm->vm_cv, wchan)
     99 #define	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm)	cv_destroy(&vm->vm_cv)
    100 #define	VMEM_CONDVAR_WAIT(vm)		cv_wait(&vm->vm_cv, &vm->vm_lock)
    101 #define	VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm)	cv_broadcast(&vm->vm_cv)
    102 
    103 #else /* defined(_KERNEL) */
    104 
    105 #define VMEM_EVCNT_INCR(ev)	/* nothing */
    106 #define VMEM_EVCNT_DECR(ev)	/* nothing */
    107 
    108 #define	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, wchan)	/* nothing */
    109 #define	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm)	/* nothing */
    110 #define	VMEM_CONDVAR_WAIT(vm)		/* nothing */
    111 #define	VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm)	/* nothing */
    112 
    113 #define	UNITTEST
    114 #define	KASSERT(a)		assert(a)
    115 #define	KASSERTMSG(a, m, ...)	assert(a)
    116 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
    117 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
    118 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
    119 #define	mutex_tryenter(a)	true
    120 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
    121 #define	mutex_owned(a)		true
    122 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	/* nothing */
    123 #define	panic(...)		printf(__VA_ARGS__); abort()
    124 #endif /* defined(_KERNEL) */
    125 
    126 #if defined(VMEM_SANITY)
    127 static void vmem_check(vmem_t *);
    128 #else /* defined(VMEM_SANITY) */
    129 #define vmem_check(vm)	/* nothing */
    130 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
    131 
    132 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
    133 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	65536	/* XXX */
    134 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	1
    135 
    136 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
    137 
    138 #if defined(_KERNEL)
    139 static bool vmem_bootstrapped = false;
    140 static kmutex_t vmem_list_lock;
    141 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    142 #endif /* defined(_KERNEL) */
    143 
    144 /* ---- misc */
    145 
    146 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&(vm)->vm_lock)
    147 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&(vm)->vm_lock)
    148 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&(vm)->vm_lock)
    149 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&(vm)->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, (ipl))
    150 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&(vm)->vm_lock)
    151 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&(vm)->vm_lock))
    152 
    153 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    154 	(-(-(addr) & -(align)))
    155 
    156 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    157 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    158 
    159 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    160 #define	SIZE2ORDER(size)	((int)ilog2(size))
    161 
    162 static void
    163 vmem_kick_pdaemon(void)
    164 {
    165 #if defined(_KERNEL)
    166 	uvm_kick_pdaemon();
    167 #endif
    168 }
    169 
    170 static void vmem_xfree_bt(vmem_t *, bt_t *);
    171 
    172 #if !defined(_KERNEL)
    173 #define	xmalloc(sz, flags)	malloc(sz)
    174 #define	xfree(p, sz)		free(p)
    175 #define	bt_alloc(vm, flags)	malloc(sizeof(bt_t))
    176 #define	bt_free(vm, bt)		free(bt)
    177 #define	bt_freetrim(vm, l)	/* nothing */
    178 #else /* defined(_KERNEL) */
    179 
    180 #define	xmalloc(sz, flags) \
    181     kmem_alloc(sz, ((flags) & VM_SLEEP) ? KM_SLEEP : KM_NOSLEEP);
    182 #define	xfree(p, sz)		kmem_free(p, sz);
    183 
    184 /*
    185  * BT_RESERVE calculation:
    186  * we allocate memory for boundary tags with vmem; therefore we have
    187  * to keep a reserve of bts used to allocated memory for bts.
    188  * This reserve is 4 for each arena involved in allocating vmems memory.
    189  * BT_MAXFREE: don't cache excessive counts of bts in arenas
    190  */
    191 #define STATIC_BT_COUNT 200
    192 #define BT_MINRESERVE 4
    193 #define BT_MAXFREE 64
    194 
    195 static struct vmem_btag static_bts[STATIC_BT_COUNT];
    196 static int static_bt_count = STATIC_BT_COUNT;
    197 
    198 static struct vmem kmem_va_meta_arena_store;
    199 vmem_t *kmem_va_meta_arena;
    200 static struct vmem kmem_meta_arena_store;
    201 vmem_t *kmem_meta_arena = NULL;
    202 
    203 static kmutex_t vmem_btag_refill_lock;
    204 static kmutex_t vmem_btag_lock;
    205 static LIST_HEAD(, vmem_btag) vmem_btag_freelist;
    206 static size_t vmem_btag_freelist_count = 0;
    207 static struct pool vmem_btag_pool;
    208 static bool vmem_btag_pool_initialized __read_mostly;
    209 
    210 /* ---- boundary tag */
    211 
    212 static int bt_refill(vmem_t *vm);
    213 static int bt_refill_locked(vmem_t *vm);
    214 
    215 static void *
    216 pool_page_alloc_vmem_meta(struct pool *pp, int flags)
    217 {
    218 	const vm_flag_t vflags = (flags & PR_WAITOK) ? VM_SLEEP: VM_NOSLEEP;
    219 	vmem_addr_t va;
    220 	int ret;
    221 
    222 	ret = vmem_alloc(kmem_meta_arena, pp->pr_alloc->pa_pagesz,
    223 	    (vflags & ~VM_FITMASK) | VM_INSTANTFIT | VM_POPULATING, &va);
    224 
    225 	return ret ? NULL : (void *)va;
    226 }
    227 
    228 static void
    229 pool_page_free_vmem_meta(struct pool *pp, void *v)
    230 {
    231 
    232 	vmem_free(kmem_meta_arena, (vmem_addr_t)v, pp->pr_alloc->pa_pagesz);
    233 }
    234 
    235 /* allocator for vmem-pool metadata */
    236 struct pool_allocator pool_allocator_vmem_meta = {
    237 	.pa_alloc = pool_page_alloc_vmem_meta,
    238 	.pa_free = pool_page_free_vmem_meta,
    239 	.pa_pagesz = 0
    240 };
    241 
    242 static int
    243 bt_refill_locked(vmem_t *vm)
    244 {
    245 	bt_t *bt;
    246 
    247 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    248 
    249 	if (vm->vm_nfreetags > BT_MINRESERVE) {
    250 		return 0;
    251 	}
    252 
    253 	mutex_enter(&vmem_btag_lock);
    254 	while (!LIST_EMPTY(&vmem_btag_freelist) &&
    255 	    vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    256 		bt = LIST_FIRST(&vmem_btag_freelist);
    257 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    258 		bt->bt_flags = 0;
    259 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    260 		vm->vm_nfreetags++;
    261 		vmem_btag_freelist_count--;
    262 		VMEM_EVCNT_INCR(static_bt_inuse);
    263 	}
    264 	mutex_exit(&vmem_btag_lock);
    265 
    266 	while (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    267 		VMEM_UNLOCK(vm);
    268 		KASSERT(vmem_btag_pool_initialized);
    269 		mutex_enter(&vmem_btag_refill_lock);
    270 		bt = pool_get(&vmem_btag_pool, PR_NOWAIT);
    271 		mutex_exit(&vmem_btag_refill_lock);
    272 		VMEM_LOCK(vm);
    273 		if (bt == NULL)
    274 			break;
    275 		bt->bt_flags = 0;
    276 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    277 		vm->vm_nfreetags++;
    278 	}
    279 
    280 	if (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    281 		return ENOMEM;
    282 	}
    283 
    284 	if (kmem_meta_arena != NULL) {
    285 		VMEM_UNLOCK(vm);
    286 		(void)bt_refill(kmem_arena);
    287 		(void)bt_refill(kmem_va_meta_arena);
    288 		(void)bt_refill(kmem_meta_arena);
    289 		VMEM_LOCK(vm);
    290 	}
    291 
    292 	return 0;
    293 }
    294 
    295 static int
    296 bt_refill(vmem_t *vm)
    297 {
    298 	int rv;
    299 
    300 	VMEM_LOCK(vm);
    301 	rv = bt_refill_locked(vm);
    302 	VMEM_UNLOCK(vm);
    303 	return rv;
    304 }
    305 
    306 static bt_t *
    307 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    308 {
    309 	bt_t *bt;
    310 
    311 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    312 
    313 	while (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE && (flags & VM_POPULATING) == 0) {
    314 		if (bt_refill_locked(vm)) {
    315 			if ((flags & VM_NOSLEEP) != 0) {
    316 				return NULL;
    317 			}
    318 
    319 			/*
    320 			 * It would be nice to wait for something specific here
    321 			 * but there are multiple ways that a retry could
    322 			 * succeed and we can't wait for multiple things
    323 			 * simultaneously.  So we'll just sleep for an arbitrary
    324 			 * short period of time and retry regardless.
    325 			 * This should be a very rare case.
    326 			 */
    327 
    328 			vmem_kick_pdaemon();
    329 			kpause("btalloc", false, 1, &vm->vm_lock);
    330 		}
    331 	}
    332 	bt = LIST_FIRST(&vm->vm_freetags);
    333 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    334 	vm->vm_nfreetags--;
    335 
    336 	return bt;
    337 }
    338 
    339 static void
    340 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    341 {
    342 
    343 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    344 
    345 	LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    346 	vm->vm_nfreetags++;
    347 }
    348 
    349 static void
    350 bt_freetrim(vmem_t *vm, int freelimit)
    351 {
    352 	bt_t *bt, *next_bt;
    353 	LIST_HEAD(, vmem_btag) tofree;
    354 
    355 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    356 
    357 	LIST_INIT(&tofree);
    358 
    359 	LIST_FOREACH_SAFE(bt, &vm->vm_freetags, bt_freelist, next_bt) {
    360 		if (vm->vm_nfreetags <= freelimit) {
    361 			break;
    362 		}
    363 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    364 		vm->vm_nfreetags--;
    365 		if (bt >= static_bts
    366 		    && bt < &static_bts[STATIC_BT_COUNT]) {
    367 			mutex_enter(&vmem_btag_lock);
    368 			LIST_INSERT_HEAD(&vmem_btag_freelist, bt, bt_freelist);
    369 			vmem_btag_freelist_count++;
    370 			mutex_exit(&vmem_btag_lock);
    371 			VMEM_EVCNT_DECR(static_bt_inuse);
    372 		} else {
    373 			LIST_INSERT_HEAD(&tofree, bt, bt_freelist);
    374 		}
    375 	}
    376 
    377 	VMEM_UNLOCK(vm);
    378 	while (!LIST_EMPTY(&tofree)) {
    379 		bt = LIST_FIRST(&tofree);
    380 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    381 		pool_put(&vmem_btag_pool, bt);
    382 	}
    383 }
    384 #endif	/* defined(_KERNEL) */
    385 
    386 /*
    387  * freelist[0] ... [1, 1]
    388  * freelist[1] ... [2, 3]
    389  * freelist[2] ... [4, 7]
    390  * freelist[3] ... [8, 15]
    391  *  :
    392  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    393  *  :
    394  */
    395 
    396 static struct vmem_freelist *
    397 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    398 {
    399 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    400 	const int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    401 
    402 	KASSERT(size != 0);
    403 	KASSERT(qsize != 0);
    404 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    405 	KASSERT(idx >= 0);
    406 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    407 
    408 	return &vm->vm_freelist[idx];
    409 }
    410 
    411 /*
    412  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    413  * strategy.
    414  *
    415  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    416  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    417  * large enough for the requested size.
    418  */
    419 
    420 static struct vmem_freelist *
    421 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    422 {
    423 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    424 	int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    425 
    426 	KASSERT(size != 0);
    427 	KASSERT(qsize != 0);
    428 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    429 
    430 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    431 		idx++;
    432 		/* check too large request? */
    433 	}
    434 	KASSERT(idx >= 0);
    435 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    436 
    437 	return &vm->vm_freelist[idx];
    438 }
    439 
    440 /* ---- boundary tag hash */
    441 
    442 static struct vmem_hashlist *
    443 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    444 {
    445 	struct vmem_hashlist *list;
    446 	unsigned int hash;
    447 
    448 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    449 	list = &vm->vm_hashlist[hash & vm->vm_hashmask];
    450 
    451 	return list;
    452 }
    453 
    454 static bt_t *
    455 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    456 {
    457 	struct vmem_hashlist *list;
    458 	bt_t *bt;
    459 
    460 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    461 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    462 		if (bt->bt_start == addr) {
    463 			break;
    464 		}
    465 	}
    466 
    467 	return bt;
    468 }
    469 
    470 static void
    471 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    472 {
    473 
    474 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    475 	vm->vm_inuse -= bt->bt_size;
    476 	vm->vm_nbusytag--;
    477 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    478 }
    479 
    480 static void
    481 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    482 {
    483 	struct vmem_hashlist *list;
    484 
    485 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    486 
    487 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    488 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    489 	if (++vm->vm_nbusytag > vm->vm_maxbusytag) {
    490 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    491 	}
    492 	vm->vm_inuse += bt->bt_size;
    493 }
    494 
    495 /* ---- boundary tag list */
    496 
    497 static void
    498 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    499 {
    500 
    501 	TAILQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    502 }
    503 
    504 static void
    505 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    506 {
    507 
    508 	TAILQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    509 }
    510 
    511 static void
    512 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    513 {
    514 
    515 	TAILQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    516 }
    517 
    518 static void
    519 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    520 {
    521 
    522 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    523 
    524 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    525 }
    526 
    527 static void
    528 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    529 {
    530 	struct vmem_freelist *list;
    531 
    532 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    533 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    534 }
    535 
    536 /* ---- vmem internal functions */
    537 
    538 #if defined(QCACHE)
    539 static inline vm_flag_t
    540 prf_to_vmf(int prflags)
    541 {
    542 	vm_flag_t vmflags;
    543 
    544 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    545 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    546 		vmflags = VM_SLEEP;
    547 	} else {
    548 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    549 	}
    550 	return vmflags;
    551 }
    552 
    553 static inline int
    554 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    555 {
    556 	int prflags;
    557 
    558 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    559 		prflags = PR_WAITOK;
    560 	} else {
    561 		prflags = PR_NOWAIT;
    562 	}
    563 	return prflags;
    564 }
    565 
    566 static size_t
    567 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    568 {
    569 	int i;
    570 
    571 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    572 		/* nothing */
    573 	}
    574 	return ORDER2SIZE(i);
    575 }
    576 
    577 static void *
    578 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    579 {
    580 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    581 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    582 	vmem_addr_t addr;
    583 
    584 	if (vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    585 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT, &addr) != 0)
    586 		return NULL;
    587 	return (void *)addr;
    588 }
    589 
    590 static void
    591 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    592 {
    593 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    594 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    595 
    596 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    597 }
    598 
    599 static void
    600 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    601 {
    602 	qcache_t *prevqc;
    603 	struct pool_allocator *pa;
    604 	int qcache_idx_max;
    605 	int i;
    606 
    607 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    608 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    609 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    610 	}
    611 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    612 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    613 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    614 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    615 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    616 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    617 
    618 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    619 	prevqc = NULL;
    620 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    621 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    622 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    623 		pool_cache_t pc;
    624 
    625 		qc->qc_vmem = vm;
    626 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    627 		    vm->vm_name, size);
    628 
    629 		pc = pool_cache_init(size,
    630 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    631 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH | PR_RECURSIVE /* XXX */,
    632 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    633 
    634 		KASSERT(pc);
    635 
    636 		qc->qc_cache = pc;
    637 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    638 		if (prevqc != NULL &&
    639 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    640 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    641 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    642 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    643 			continue;
    644 		}
    645 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    646 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    647 		prevqc = qc;
    648 	}
    649 }
    650 
    651 static void
    652 qc_destroy(vmem_t *vm)
    653 {
    654 	const qcache_t *prevqc;
    655 	int i;
    656 	int qcache_idx_max;
    657 
    658 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    659 	prevqc = NULL;
    660 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    661 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    662 
    663 		if (prevqc == qc) {
    664 			continue;
    665 		}
    666 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    667 		prevqc = qc;
    668 	}
    669 }
    670 #endif
    671 
    672 #if defined(_KERNEL)
    673 static void
    674 vmem_bootstrap(void)
    675 {
    676 
    677 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    678 	mutex_init(&vmem_btag_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    679 	mutex_init(&vmem_btag_refill_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    680 
    681 	while (static_bt_count-- > 0) {
    682 		bt_t *bt = &static_bts[static_bt_count];
    683 		LIST_INSERT_HEAD(&vmem_btag_freelist, bt, bt_freelist);
    684 		VMEM_EVCNT_INCR(static_bt_count);
    685 		vmem_btag_freelist_count++;
    686 	}
    687 	vmem_bootstrapped = TRUE;
    688 }
    689 
    690 void
    691 vmem_subsystem_init(vmem_t *vm)
    692 {
    693 
    694 	kmem_va_meta_arena = vmem_init(&kmem_va_meta_arena_store, "vmem-va",
    695 	    0, 0, PAGE_SIZE, vmem_alloc, vmem_free, vm,
    696 	    0, VM_NOSLEEP | VM_BOOTSTRAP | VM_LARGEIMPORT,
    697 	    IPL_VM);
    698 
    699 	kmem_meta_arena = vmem_init(&kmem_meta_arena_store, "vmem-meta",
    700 	    0, 0, PAGE_SIZE,
    701 	    uvm_km_kmem_alloc, uvm_km_kmem_free, kmem_va_meta_arena,
    702 	    0, VM_NOSLEEP | VM_BOOTSTRAP, IPL_VM);
    703 
    704 	pool_init(&vmem_btag_pool, sizeof(bt_t), coherency_unit, 0,
    705 	    PR_PHINPAGE, "vmembt", &pool_allocator_vmem_meta, IPL_VM);
    706 	vmem_btag_pool_initialized = true;
    707 }
    708 #endif /* defined(_KERNEL) */
    709 
    710 static int
    711 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    712     int spanbttype)
    713 {
    714 	bt_t *btspan;
    715 	bt_t *btfree;
    716 
    717 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    718 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    719 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    720 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    721 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    722 
    723 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    724 	if (btspan == NULL) {
    725 		return ENOMEM;
    726 	}
    727 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    728 	if (btfree == NULL) {
    729 		bt_free(vm, btspan);
    730 		return ENOMEM;
    731 	}
    732 
    733 	btspan->bt_type = spanbttype;
    734 	btspan->bt_start = addr;
    735 	btspan->bt_size = size;
    736 
    737 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    738 	btfree->bt_start = addr;
    739 	btfree->bt_size = size;
    740 
    741 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    742 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    743 	bt_insfree(vm, btfree);
    744 	vm->vm_size += size;
    745 
    746 	return 0;
    747 }
    748 
    749 static void
    750 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    751 {
    752 
    753 #if defined(QCACHE)
    754 	qc_destroy(vm);
    755 #endif /* defined(QCACHE) */
    756 	VMEM_LOCK(vm);
    757 
    758 	for (int i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    759 		bt_t *bt;
    760 
    761 		while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    762 			KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    763 			LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    764 			bt_free(vm, bt);
    765 		}
    766 	}
    767 
    768 	/* bt_freetrim() drops the lock. */
    769 	bt_freetrim(vm, 0);
    770 	if (vm->vm_hashlist != &vm->vm_hash0) {
    771 		xfree(vm->vm_hashlist,
    772 		    sizeof(struct vmem_hashlist) * vm->vm_hashsize);
    773 	}
    774 
    775 	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm);
    776 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    777 	xfree(vm, sizeof(*vm));
    778 }
    779 
    780 static int
    781 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    782 {
    783 	vmem_addr_t addr;
    784 	int rc;
    785 
    786 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    787 
    788 	if (vm->vm_importfn == NULL) {
    789 		return EINVAL;
    790 	}
    791 
    792 	if (vm->vm_flags & VM_LARGEIMPORT) {
    793 		size *= 16;
    794 	}
    795 
    796 	VMEM_UNLOCK(vm);
    797 	if (vm->vm_flags & VM_XIMPORT) {
    798 		rc = __FPTRCAST(vmem_ximport_t *, vm->vm_importfn)(vm->vm_arg,
    799 		    size, &size, flags, &addr);
    800 	} else {
    801 		rc = (vm->vm_importfn)(vm->vm_arg, size, flags, &addr);
    802 	}
    803 	VMEM_LOCK(vm);
    804 
    805 	if (rc) {
    806 		return ENOMEM;
    807 	}
    808 
    809 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) != 0) {
    810 		VMEM_UNLOCK(vm);
    811 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, addr, size);
    812 		VMEM_LOCK(vm);
    813 		return ENOMEM;
    814 	}
    815 
    816 	return 0;
    817 }
    818 
    819 #if defined(_KERNEL)
    820 static int
    821 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    822 {
    823 	bt_t *bt;
    824 	int i;
    825 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    826 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    827 	size_t oldhashsize;
    828 
    829 	KASSERT(newhashsize > 0);
    830 
    831 	/* Round hash size up to a power of 2. */
    832 	newhashsize = 1 << (ilog2(newhashsize) + 1);
    833 
    834 	newhashlist =
    835 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist) * newhashsize, flags);
    836 	if (newhashlist == NULL) {
    837 		return ENOMEM;
    838 	}
    839 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    840 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    841 	}
    842 
    843 	VMEM_LOCK(vm);
    844 	/* Decay back to a small hash slowly. */
    845 	if (vm->vm_maxbusytag >= 2) {
    846 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_maxbusytag / 2 - 1;
    847 		if (vm->vm_nbusytag > vm->vm_maxbusytag) {
    848 			vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    849 		}
    850 	} else {
    851 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    852 	}
    853 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    854 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    855 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    856 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    857 	vm->vm_hashmask = newhashsize - 1;
    858 	if (oldhashlist == NULL) {
    859 		VMEM_UNLOCK(vm);
    860 		return 0;
    861 	}
    862 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    863 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    864 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    865 			bt_insbusy(vm, bt);
    866 		}
    867 	}
    868 	VMEM_UNLOCK(vm);
    869 
    870 	if (oldhashlist != &vm->vm_hash0) {
    871 		xfree(oldhashlist,
    872 		    sizeof(struct vmem_hashlist) * oldhashsize);
    873 	}
    874 
    875 	return 0;
    876 }
    877 #endif /* _KERNEL */
    878 
    879 /*
    880  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    881  *
    882  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    883  * before calling us.
    884  */
    885 
    886 static int
    887 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    888     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    889     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr, vmem_addr_t *addrp)
    890 {
    891 	vmem_addr_t start;
    892 	vmem_addr_t end;
    893 
    894 	KASSERT(size > 0);
    895 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    896 
    897 	/*
    898 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    899 	 * unsigned integer of the same size.
    900 	 */
    901 
    902 	start = bt->bt_start;
    903 	if (start < minaddr) {
    904 		start = minaddr;
    905 	}
    906 	end = BT_END(bt);
    907 	if (end > maxaddr) {
    908 		end = maxaddr;
    909 	}
    910 	if (start > end) {
    911 		return ENOMEM;
    912 	}
    913 
    914 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    915 	if (start < bt->bt_start) {
    916 		start += align;
    917 	}
    918 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    919 		KASSERT(align < nocross);
    920 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    921 	}
    922 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    923 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    924 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    925 		KASSERT(minaddr <= start);
    926 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    927 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    928 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    929 		*addrp = start;
    930 		return 0;
    931 	}
    932 	return ENOMEM;
    933 }
    934 
    935 /* ---- vmem API */
    936 
    937 /*
    938  * vmem_init: creates a vmem arena.
    939  */
    940 
    941 vmem_t *
    942 vmem_init(vmem_t *vm, const char *name,
    943     vmem_addr_t base, vmem_size_t size, vmem_size_t quantum,
    944     vmem_import_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
    945     vmem_t *arg, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
    946 {
    947 	int i;
    948 
    949 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    950 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    951 	KASSERT(quantum > 0);
    952 
    953 #if defined(_KERNEL)
    954 	/* XXX: SMP, we get called early... */
    955 	if (!vmem_bootstrapped) {
    956 		vmem_bootstrap();
    957 	}
    958 #endif /* defined(_KERNEL) */
    959 
    960 	if (vm == NULL) {
    961 		vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    962 	}
    963 	if (vm == NULL) {
    964 		return NULL;
    965 	}
    966 
    967 	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, "vmem");
    968 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    969 	vm->vm_flags = flags;
    970 	vm->vm_nfreetags = 0;
    971 	LIST_INIT(&vm->vm_freetags);
    972 	strlcpy(vm->vm_name, name, sizeof(vm->vm_name));
    973 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    974 	vm->vm_quantum_shift = SIZE2ORDER(quantum);
    975 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    976 	vm->vm_importfn = importfn;
    977 	vm->vm_releasefn = releasefn;
    978 	vm->vm_arg = arg;
    979 	vm->vm_nbusytag = 0;
    980 	vm->vm_maxbusytag = 0;
    981 	vm->vm_size = 0;
    982 	vm->vm_inuse = 0;
    983 #if defined(QCACHE)
    984 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    985 #endif /* defined(QCACHE) */
    986 
    987 	TAILQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    988 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    989 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    990 	}
    991 	memset(&vm->vm_hash0, 0, sizeof(vm->vm_hash0));
    992 	vm->vm_hashsize = 1;
    993 	vm->vm_hashmask = vm->vm_hashsize - 1;
    994 	vm->vm_hashlist = &vm->vm_hash0;
    995 
    996 	if (size != 0) {
    997 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) != 0) {
    998 			vmem_destroy1(vm);
    999 			return NULL;
   1000 		}
   1001 	}
   1002 
   1003 #if defined(_KERNEL)
   1004 	if (flags & VM_BOOTSTRAP) {
   1005 		bt_refill(vm);
   1006 	}
   1007 
   1008 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1009 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
   1010 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1011 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1012 
   1013 	return vm;
   1014 }
   1015 
   1016 
   1017 
   1018 /*
   1019  * vmem_create: create an arena.
   1020  *
   1021  * => must not be called from interrupt context.
   1022  */
   1023 
   1024 vmem_t *
   1025 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
   1026     vmem_size_t quantum, vmem_import_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
   1027     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
   1028 {
   1029 
   1030 	KASSERT((flags & (VM_XIMPORT)) == 0);
   1031 
   1032 	return vmem_init(NULL, name, base, size, quantum,
   1033 	    importfn, releasefn, source, qcache_max, flags, ipl);
   1034 }
   1035 
   1036 /*
   1037  * vmem_xcreate: create an arena takes alternative import func.
   1038  *
   1039  * => must not be called from interrupt context.
   1040  */
   1041 
   1042 vmem_t *
   1043 vmem_xcreate(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
   1044     vmem_size_t quantum, vmem_ximport_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
   1045     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
   1046 {
   1047 
   1048 	KASSERT((flags & (VM_XIMPORT)) == 0);
   1049 
   1050 	return vmem_init(NULL, name, base, size, quantum,
   1051 	    __FPTRCAST(vmem_import_t *, importfn), releasefn, source,
   1052 	    qcache_max, flags | VM_XIMPORT, ipl);
   1053 }
   1054 
   1055 void
   1056 vmem_destroy(vmem_t *vm)
   1057 {
   1058 
   1059 #if defined(_KERNEL)
   1060 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1061 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
   1062 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1063 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1064 
   1065 	vmem_destroy1(vm);
   1066 }
   1067 
   1068 vmem_size_t
   1069 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
   1070 {
   1071 
   1072 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
   1073 }
   1074 
   1075 /*
   1076  * vmem_alloc: allocate resource from the arena.
   1077  */
   1078 
   1079 int
   1080 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags, vmem_addr_t *addrp)
   1081 {
   1082 	const vm_flag_t strat __diagused = flags & VM_FITMASK;
   1083 	int error;
   1084 
   1085 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
   1086 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
   1087 
   1088 	KASSERT(size > 0);
   1089 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1090 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1091 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1092 	}
   1093 
   1094 #if defined(QCACHE)
   1095 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1096 		void *p;
   1097 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1098 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1099 
   1100 		p = pool_cache_get(qc->qc_cache, vmf_to_prf(flags));
   1101 		if (addrp != NULL)
   1102 			*addrp = (vmem_addr_t)p;
   1103 		error = (p == NULL) ? ENOMEM : 0;
   1104 		goto out;
   1105 	}
   1106 #endif /* defined(QCACHE) */
   1107 
   1108 	error = vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
   1109 	    flags, addrp);
   1110 #if defined(QCACHE)
   1111  out:
   1112 #endif /* defined(QCACHE) */
   1113 	KASSERTMSG(error || addrp == NULL ||
   1114 	    (*addrp & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1115 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1116 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)*addrp);
   1117 	KASSERT(error == 0 || (flags & VM_SLEEP) == 0);
   1118 	return error;
   1119 }
   1120 
   1121 int
   1122 vmem_xalloc_addr(vmem_t *vm, const vmem_addr_t addr, const vmem_size_t size,
   1123     vm_flag_t flags)
   1124 {
   1125 	vmem_addr_t result;
   1126 	int error;
   1127 
   1128 	KASSERT((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1129 	KASSERT(size != 0);
   1130 
   1131 	flags = (flags & ~VM_INSTANTFIT) | VM_BESTFIT;
   1132 
   1133 	error = vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, addr, addr + size - 1,
   1134 	    flags, &result);
   1135 
   1136 	KASSERT(error || result == addr);
   1137 	KASSERT(error == 0 || (flags & VM_SLEEP) == 0);
   1138 	return error;
   1139 }
   1140 
   1141 int
   1142 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
   1143     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
   1144     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags,
   1145     vmem_addr_t *addrp)
   1146 {
   1147 	struct vmem_freelist *list;
   1148 	struct vmem_freelist *first;
   1149 	struct vmem_freelist *end;
   1150 	bt_t *bt;
   1151 	bt_t *btnew;
   1152 	bt_t *btnew2;
   1153 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
   1154 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
   1155 	vmem_addr_t start;
   1156 	int rc;
   1157 
   1158 	KASSERT(size0 > 0);
   1159 	KASSERT(size > 0);
   1160 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1161 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1162 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1163 	}
   1164 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1165 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
   1166 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1167 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1168 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
   1169 	KASSERT(align == 0 || phase < align);
   1170 	KASSERT(phase == 0 || phase < align);
   1171 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
   1172 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
   1173 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
   1174 
   1175 	if (align == 0) {
   1176 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
   1177 	}
   1178 
   1179 	/*
   1180 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
   1181 	 */
   1182 	VMEM_LOCK(vm);
   1183 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
   1184 	if (btnew == NULL) {
   1185 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1186 		return ENOMEM;
   1187 	}
   1188 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
   1189 	if (btnew2 == NULL) {
   1190 		bt_free(vm, btnew);
   1191 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1192 		return ENOMEM;
   1193 	}
   1194 
   1195 	/*
   1196 	 * choose a free block from which we allocate.
   1197 	 */
   1198 retry_strat:
   1199 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
   1200 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
   1201 retry:
   1202 	bt = NULL;
   1203 	vmem_check(vm);
   1204 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1205 		/*
   1206 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
   1207 		 *
   1208 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
   1209 		 * because any blocks found on these list should be larger than
   1210 		 * the given size.
   1211 		 */
   1212 		for (list = first; list < end; list++) {
   1213 			bt = LIST_FIRST(list);
   1214 			if (bt != NULL) {
   1215 				rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1216 				    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1217 				if (rc == 0) {
   1218 					goto gotit;
   1219 				}
   1220 				/*
   1221 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
   1222 				 * here.  the list can be very long and we are
   1223 				 * told to run fast.  blocks from the later free
   1224 				 * lists are larger and have better chances to
   1225 				 * satisfy our restrictions.
   1226 				 */
   1227 			}
   1228 		}
   1229 	} else { /* VM_BESTFIT */
   1230 		/*
   1231 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
   1232 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
   1233 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
   1234 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
   1235 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
   1236 		 * if/when it turns out to be a problem.
   1237 		 *
   1238 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
   1239 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
   1240 		 */
   1241 		for (list = first; list < end; list++) {
   1242 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1243 				if (bt->bt_size >= size) {
   1244 					rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1245 					    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1246 					if (rc == 0) {
   1247 						goto gotit;
   1248 					}
   1249 				}
   1250 			}
   1251 		}
   1252 	}
   1253 #if 1
   1254 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1255 		strat = VM_BESTFIT;
   1256 		goto retry_strat;
   1257 	}
   1258 #endif
   1259 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 || nocross != 0) {
   1260 
   1261 		/*
   1262 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1263 		 * satisfy restrictions?
   1264 		 */
   1265 
   1266 		goto fail;
   1267 	}
   1268 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
   1269 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1270 		goto retry;
   1271 	}
   1272 	/* XXX */
   1273 
   1274 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1275 		vmem_kick_pdaemon();
   1276 		VMEM_CONDVAR_WAIT(vm);
   1277 		goto retry;
   1278 	}
   1279 fail:
   1280 	bt_free(vm, btnew);
   1281 	bt_free(vm, btnew2);
   1282 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1283 	return ENOMEM;
   1284 
   1285 gotit:
   1286 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1287 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1288 	bt_remfree(vm, bt);
   1289 	vmem_check(vm);
   1290 	if (bt->bt_start != start) {
   1291 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1292 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1293 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1294 		bt->bt_start = start;
   1295 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1296 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1297 		bt_insseg(vm, btnew2, TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist));
   1298 		btnew2 = NULL;
   1299 		vmem_check(vm);
   1300 	}
   1301 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1302 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1303 		/* split */
   1304 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1305 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1306 		btnew->bt_size = size;
   1307 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1308 		bt->bt_size -= size;
   1309 		bt_insfree(vm, bt);
   1310 		bt_insseg(vm, btnew, TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist));
   1311 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1312 		vmem_check(vm);
   1313 	} else {
   1314 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1315 		bt_insbusy(vm, bt);
   1316 		vmem_check(vm);
   1317 		bt_free(vm, btnew);
   1318 		btnew = bt;
   1319 	}
   1320 	if (btnew2 != NULL) {
   1321 		bt_free(vm, btnew2);
   1322 	}
   1323 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1324 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1325 	if (addrp != NULL)
   1326 		*addrp = btnew->bt_start;
   1327 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1328 	KASSERTMSG(addrp == NULL ||
   1329 	    (*addrp & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1330 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1331 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)*addrp);
   1332 	return 0;
   1333 }
   1334 
   1335 /*
   1336  * vmem_free: free the resource to the arena.
   1337  */
   1338 
   1339 void
   1340 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1341 {
   1342 
   1343 	KASSERT(size > 0);
   1344 	KASSERTMSG((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1345 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1346 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)addr);
   1347 
   1348 #if defined(QCACHE)
   1349 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1350 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1351 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1352 
   1353 		pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1354 		return;
   1355 	}
   1356 #endif /* defined(QCACHE) */
   1357 
   1358 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1359 }
   1360 
   1361 void
   1362 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1363 {
   1364 	bt_t *bt;
   1365 
   1366 	KASSERT(size > 0);
   1367 	KASSERTMSG((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1368 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1369 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)addr);
   1370 
   1371 	VMEM_LOCK(vm);
   1372 
   1373 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1374 	KASSERTMSG(bt != NULL, "vmem %s addr 0x%jx size 0x%jx",
   1375 	    vm->vm_name, (uintmax_t)addr, (uintmax_t)size);
   1376 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1377 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1378 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1379 
   1380 	/* vmem_xfree_bt() drops the lock. */
   1381 	vmem_xfree_bt(vm, bt);
   1382 }
   1383 
   1384 void
   1385 vmem_xfreeall(vmem_t *vm)
   1386 {
   1387 	bt_t *bt;
   1388 
   1389 #if defined(QCACHE)
   1390 	/* This can't be used if the arena has a quantum cache. */
   1391 	KASSERT(vm->vm_qcache_max == 0);
   1392 #endif /* defined(QCACHE) */
   1393 
   1394 	for (;;) {
   1395 		VMEM_LOCK(vm);
   1396 		TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1397 			if (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY)
   1398 				break;
   1399 		}
   1400 		if (bt != NULL) {
   1401 			/* vmem_xfree_bt() drops the lock. */
   1402 			vmem_xfree_bt(vm, bt);
   1403 		} else {
   1404 			VMEM_UNLOCK(vm);
   1405 			return;
   1406 		}
   1407 	}
   1408 }
   1409 
   1410 static void
   1411 vmem_xfree_bt(vmem_t *vm, bt_t *bt)
   1412 {
   1413 	bt_t *t;
   1414 
   1415 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
   1416 
   1417 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1418 	bt_rembusy(vm, bt);
   1419 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1420 
   1421 	/* coalesce */
   1422 	t = TAILQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1423 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1424 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1425 		bt_remfree(vm, t);
   1426 		bt_remseg(vm, t);
   1427 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1428 		bt_free(vm, t);
   1429 	}
   1430 	t = TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist);
   1431 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1432 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1433 		bt_remfree(vm, t);
   1434 		bt_remseg(vm, t);
   1435 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1436 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1437 		bt_free(vm, t);
   1438 	}
   1439 
   1440 	t = TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist);
   1441 	KASSERT(t != NULL);
   1442 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1443 	if (vm->vm_releasefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1444 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1445 		vmem_addr_t spanaddr;
   1446 		vmem_size_t spansize;
   1447 
   1448 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1449 		spanaddr = bt->bt_start;
   1450 		spansize = bt->bt_size;
   1451 		bt_remseg(vm, bt);
   1452 		bt_free(vm, bt);
   1453 		bt_remseg(vm, t);
   1454 		bt_free(vm, t);
   1455 		vm->vm_size -= spansize;
   1456 		VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm);
   1457 		/* bt_freetrim() drops the lock. */
   1458 		bt_freetrim(vm, BT_MAXFREE);
   1459 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, spanaddr, spansize);
   1460 	} else {
   1461 		bt_insfree(vm, bt);
   1462 		VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm);
   1463 		/* bt_freetrim() drops the lock. */
   1464 		bt_freetrim(vm, BT_MAXFREE);
   1465 	}
   1466 }
   1467 
   1468 /*
   1469  * vmem_add:
   1470  *
   1471  * => caller must ensure appropriate spl,
   1472  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1473  */
   1474 
   1475 int
   1476 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1477 {
   1478 	int rv;
   1479 
   1480 	VMEM_LOCK(vm);
   1481 	rv = vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1482 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1483 
   1484 	return rv;
   1485 }
   1486 
   1487 /*
   1488  * vmem_size: information about arenas size
   1489  *
   1490  * => return free/allocated size in arena
   1491  */
   1492 vmem_size_t
   1493 vmem_size(vmem_t *vm, int typemask)
   1494 {
   1495 
   1496 	switch (typemask) {
   1497 	case VMEM_ALLOC:
   1498 		return vm->vm_inuse;
   1499 	case VMEM_FREE:
   1500 		return vm->vm_size - vm->vm_inuse;
   1501 	case VMEM_FREE|VMEM_ALLOC:
   1502 		return vm->vm_size;
   1503 	default:
   1504 		panic("vmem_size");
   1505 	}
   1506 }
   1507 
   1508 /* ---- rehash */
   1509 
   1510 #if defined(_KERNEL)
   1511 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1512 static int vmem_rehash_interval;
   1513 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1514 static struct work vmem_rehash_wk;
   1515 
   1516 static void
   1517 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1518 {
   1519 	vmem_t *vm;
   1520 
   1521 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1522 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1523 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1524 		size_t desired;
   1525 		size_t current;
   1526 
   1527 		desired = atomic_load_relaxed(&vm->vm_maxbusytag);
   1528 		current = atomic_load_relaxed(&vm->vm_hashsize);
   1529 
   1530 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1531 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1532 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1533 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1534 		}
   1535 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1536 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1537 		}
   1538 	}
   1539 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1540 
   1541 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1542 }
   1543 
   1544 static void
   1545 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1546 {
   1547 
   1548 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1549 }
   1550 
   1551 void
   1552 vmem_rehash_start(void)
   1553 {
   1554 	int error;
   1555 
   1556 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1557 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1558 	if (error) {
   1559 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1560 	}
   1561 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1562 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1563 
   1564 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1565 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1566 }
   1567 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1568 
   1569 /* ---- debug */
   1570 
   1571 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1572 
   1573 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...)
   1574     __printflike(1, 2));
   1575 
   1576 static const char *
   1577 bt_type_string(int type)
   1578 {
   1579 	static const char * const table[] = {
   1580 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1581 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1582 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1583 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1584 	};
   1585 
   1586 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1587 		return "BOGUS";
   1588 	}
   1589 	return table[type];
   1590 }
   1591 
   1592 static void
   1593 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1594 {
   1595 
   1596 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1597 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1598 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1599 }
   1600 
   1601 static void
   1602 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...) __printflike(1, 2))
   1603 {
   1604 	const bt_t *bt;
   1605 	int i;
   1606 
   1607 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1608 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1609 		bt_dump(bt, pr);
   1610 	}
   1611 
   1612 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1613 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1614 
   1615 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1616 			continue;
   1617 		}
   1618 
   1619 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1620 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1621 			bt_dump(bt, pr);
   1622 		}
   1623 	}
   1624 }
   1625 
   1626 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1627 
   1628 #if defined(DDB)
   1629 static bt_t *
   1630 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1631 {
   1632 	bt_t *bt;
   1633 
   1634 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1635 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1636 			continue;
   1637 		}
   1638 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1639 			return bt;
   1640 		}
   1641 	}
   1642 
   1643 	return NULL;
   1644 }
   1645 
   1646 void
   1647 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1648 {
   1649 	vmem_t *vm;
   1650 
   1651 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1652 		bt_t *bt;
   1653 
   1654 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1655 		if (bt == NULL) {
   1656 			continue;
   1657 		}
   1658 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1659 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1660 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1661 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1662 	}
   1663 }
   1664 
   1665 void
   1666 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1667 {
   1668 	const vmem_t *vm;
   1669 
   1670 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1671 		vmem_dump(vm, pr);
   1672 	}
   1673 }
   1674 
   1675 void
   1676 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1677 {
   1678 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1679 
   1680 	vmem_dump(vm, pr);
   1681 }
   1682 #endif /* defined(DDB) */
   1683 
   1684 #if defined(_KERNEL)
   1685 #define vmem_printf printf
   1686 #else
   1687 #include <stdio.h>
   1688 #include <stdarg.h>
   1689 
   1690 static void
   1691 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1692 {
   1693 	va_list ap;
   1694 	va_start(ap, fmt);
   1695 	vprintf(fmt, ap);
   1696 	va_end(ap);
   1697 }
   1698 #endif
   1699 
   1700 #if defined(VMEM_SANITY)
   1701 
   1702 static bool
   1703 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1704 {
   1705 	const bt_t *bt, *bt2;
   1706 
   1707 	KASSERT(vm != NULL);
   1708 
   1709 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1710 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1711 			printf("corrupted tag\n");
   1712 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1713 			return false;
   1714 		}
   1715 	}
   1716 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1717 		TAILQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1718 			if (bt == bt2) {
   1719 				continue;
   1720 			}
   1721 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1722 				continue;
   1723 			}
   1724 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1725 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1726 				printf("overwrapped tags\n");
   1727 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1728 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1729 				return false;
   1730 			}
   1731 		}
   1732 	}
   1733 
   1734 	return true;
   1735 }
   1736 
   1737 static void
   1738 vmem_check(vmem_t *vm)
   1739 {
   1740 
   1741 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1742 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1743 	}
   1744 }
   1745 
   1746 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1747 
   1748 #if defined(UNITTEST)
   1749 int
   1750 main(void)
   1751 {
   1752 	int rc;
   1753 	vmem_t *vm;
   1754 	vmem_addr_t p;
   1755 	struct reg {
   1756 		vmem_addr_t p;
   1757 		vmem_size_t sz;
   1758 		bool x;
   1759 	} *reg = NULL;
   1760 	int nreg = 0;
   1761 	int nalloc = 0;
   1762 	int nfree = 0;
   1763 	vmem_size_t total = 0;
   1764 #if 1
   1765 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1766 #else
   1767 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1768 #endif
   1769 
   1770 	vm = vmem_create("test", 0, 0, 1, NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP,
   1771 #ifdef _KERNEL
   1772 	    IPL_NONE
   1773 #else
   1774 	    0
   1775 #endif
   1776 	    );
   1777 	if (vm == NULL) {
   1778 		printf("vmem_create\n");
   1779 		exit(EXIT_FAILURE);
   1780 	}
   1781 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1782 
   1783 	rc = vmem_add(vm, 0, 50, VM_SLEEP);
   1784 	assert(rc == 0);
   1785 	rc = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1786 	assert(rc == 0);
   1787 	rc = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1788 	assert(rc == 0);
   1789 	rc = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1790 	assert(rc == 0);
   1791 	rc = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1792 	assert(rc == 0);
   1793 	rc = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1794 	assert(rc == 0);
   1795 	rc = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1796 	assert(rc == 0);
   1797 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1798 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1799 	assert(rc != 0);
   1800 	rc = vmem_xalloc(vm, 50, 0, 0, 0, 0, 49, strat|VM_SLEEP, &p);
   1801 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1802 	vmem_xfree(vm, p, 50);
   1803 	rc = vmem_xalloc(vm, 25, 0, 0, 0, 0, 24, strat|VM_SLEEP, &p);
   1804 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1805 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1806 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1807 	assert(rc != 0);
   1808 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1809 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP, &p);
   1810 	assert(rc != 0);
   1811 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1812 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1813 	assert(rc == 0);
   1814 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1815 	for (;;) {
   1816 		struct reg *r;
   1817 		int t = rand() % 100;
   1818 
   1819 		if (t > 45) {
   1820 			/* alloc */
   1821 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1822 			bool x;
   1823 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1824 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1825 
   1826 			if (t > 70) {
   1827 				x = true;
   1828 				/* XXX */
   1829 				align = 1 << (rand() % 15);
   1830 				phase = rand() % 65536;
   1831 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1832 				if (align <= phase) {
   1833 					phase = 0;
   1834 				}
   1835 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1836 				    nocross)) {
   1837 					nocross = 0;
   1838 				}
   1839 				do {
   1840 					minaddr = rand() % 50000;
   1841 					maxaddr = rand() % 70000;
   1842 				} while (minaddr > maxaddr);
   1843 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1844 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1845 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1846 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1847 				    (uint64_t)sz,
   1848 				    (uint64_t)align,
   1849 				    (uint64_t)phase,
   1850 				    (uint64_t)nocross,
   1851 				    (uint64_t)minaddr,
   1852 				    (uint64_t)maxaddr);
   1853 				rc = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1854 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP, &p);
   1855 			} else {
   1856 				x = false;
   1857 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1858 				rc = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP, &p);
   1859 			}
   1860 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1861 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1862 			if (rc != 0) {
   1863 				if (x) {
   1864 					continue;
   1865 				}
   1866 				break;
   1867 			}
   1868 			nreg++;
   1869 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1870 			r = &reg[nreg - 1];
   1871 			r->p = p;
   1872 			r->sz = sz;
   1873 			r->x = x;
   1874 			total += sz;
   1875 			nalloc++;
   1876 		} else if (nreg != 0) {
   1877 			/* free */
   1878 			r = &reg[rand() % nreg];
   1879 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1880 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1881 			if (r->x) {
   1882 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1883 			} else {
   1884 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1885 			}
   1886 			total -= r->sz;
   1887 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1888 			*r = reg[nreg - 1];
   1889 			nreg--;
   1890 			nfree++;
   1891 		}
   1892 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1893 	}
   1894 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1895 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1896 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1897 }
   1898 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1899