Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.117
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.117 2024/12/06 19:17:44 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 1.117 2024/12/06 19:17:44 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/systm.h>
     70 #include <sys/vmem.h>
     71 #include <sys/vmem_impl.h>
     72 #include <sys/workqueue.h>
     73 
     74 #include <uvm/uvm.h>
     75 #include <uvm/uvm_extern.h>
     76 #include <uvm/uvm_km.h>
     77 #include <uvm/uvm_page.h>
     78 #include <uvm/uvm_pdaemon.h>
     79 
     80 #else /* defined(_KERNEL) */
     81 
     82 #include <assert.h>
     83 #include <errno.h>
     84 #include <stdio.h>
     85 #include <stdlib.h>
     86 #include <string.h>
     87 
     88 #include "../sys/vmem.h"
     89 #include "../sys/vmem_impl.h"
     90 
     91 #endif /* defined(_KERNEL) */
     92 
     93 #if defined(_KERNEL)
     94 
     95 #include <sys/evcnt.h>
     96 
     97 #define VMEM_EVCNT_DEFINE(name) \
     98 struct evcnt vmem_evcnt_##name = EVCNT_INITIALIZER(EVCNT_TYPE_MISC, NULL, \
     99     "vmem", #name); \
    100 EVCNT_ATTACH_STATIC(vmem_evcnt_##name)
    101 #define VMEM_EVCNT_INCR(ev)	(vmem_evcnt_##ev.ev_count++)
    102 #define VMEM_EVCNT_DECR(ev)	(vmem_evcnt_##ev.ev_count--)
    103 
    104 VMEM_EVCNT_DEFINE(static_bt_count);
    105 VMEM_EVCNT_DEFINE(static_bt_inuse);
    106 
    107 #define	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, wchan)	cv_init(&vm->vm_cv, wchan)
    108 #define	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm)	cv_destroy(&vm->vm_cv)
    109 #define	VMEM_CONDVAR_WAIT(vm)		cv_wait(&vm->vm_cv, &vm->vm_lock)
    110 #define	VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm)	cv_broadcast(&vm->vm_cv)
    111 
    112 #else /* defined(_KERNEL) */
    113 
    114 #define VMEM_EVCNT_INCR(ev)	__nothing
    115 #define VMEM_EVCNT_DECR(ev)	__nothing
    116 
    117 #define	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, wchan)	__nothing
    118 #define	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm)	__nothing
    119 #define	VMEM_CONDVAR_WAIT(vm)		__nothing
    120 #define	VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm)	__nothing
    121 
    122 #define	UNITTEST
    123 #define	KASSERT(a)		assert(a)
    124 #define	KASSERTMSG(a, m, ...)	assert(a)
    125 #define	mutex_init(a, b, c)	__nothing
    126 #define	mutex_destroy(a)	__nothing
    127 #define	mutex_enter(a)		__nothing
    128 #define	mutex_tryenter(a)	true
    129 #define	mutex_exit(a)		__nothing
    130 #define	mutex_owned(a)		true
    131 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	__nothing
    132 #define	panic(...)		(printf(__VA_ARGS__), abort())
    133 
    134 #endif /* defined(_KERNEL) */
    135 
    136 #if defined(VMEM_SANITY)
    137 static void vmem_check(vmem_t *);
    138 #else /* defined(VMEM_SANITY) */
    139 #define vmem_check(vm)	__nothing
    140 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
    141 
    142 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
    143 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	65536	/* XXX */
    144 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	1
    145 
    146 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
    147 
    148 #if defined(_KERNEL)
    149 static bool vmem_bootstrapped = false;
    150 static kmutex_t vmem_list_lock;
    151 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    152 #endif /* defined(_KERNEL) */
    153 
    154 /* ---- misc */
    155 
    156 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&(vm)->vm_lock)
    157 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&(vm)->vm_lock)
    158 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&(vm)->vm_lock)
    159 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&(vm)->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, (ipl))
    160 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&(vm)->vm_lock)
    161 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&(vm)->vm_lock))
    162 
    163 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    164 	(-(-(addr) & -(align)))
    165 
    166 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    167 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    168 
    169 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    170 #define	SIZE2ORDER(size)	((int)ilog2(size))
    171 
    172 static void
    173 vmem_kick_pdaemon(void)
    174 {
    175 #if defined(_KERNEL)
    176 	uvm_kick_pdaemon();
    177 #endif
    178 }
    179 
    180 static void vmem_xfree_bt(vmem_t *, bt_t *);
    181 
    182 #if !defined(_KERNEL)
    183 #define	xmalloc(sz, flags)	malloc(sz)
    184 #define	xfree(p, sz)		free(p)
    185 #define	bt_alloc(vm, flags)	malloc(sizeof(bt_t))
    186 #define	bt_free(vm, bt)		free(bt)
    187 #define	bt_freetrim(vm, l)	__nothing
    188 #else /* defined(_KERNEL) */
    189 
    190 #define	xmalloc(sz, flags) \
    191     kmem_alloc(sz, ((flags) & VM_SLEEP) ? KM_SLEEP : KM_NOSLEEP);
    192 #define	xfree(p, sz)		kmem_free(p, sz);
    193 
    194 /*
    195  * BT_RESERVE calculation:
    196  * we allocate memory for boundary tags with vmem; therefore we have
    197  * to keep a reserve of bts used to allocated memory for bts.
    198  * This reserve is 4 for each arena involved in allocating vmems memory.
    199  * BT_MAXFREE: don't cache excessive counts of bts in arenas
    200  */
    201 #define STATIC_BT_COUNT 200
    202 #define BT_MINRESERVE 4
    203 #define BT_MAXFREE 64
    204 
    205 static struct vmem_btag static_bts[STATIC_BT_COUNT];
    206 static int static_bt_count = STATIC_BT_COUNT;
    207 
    208 static struct vmem kmem_va_meta_arena_store;
    209 vmem_t *kmem_va_meta_arena;
    210 static struct vmem kmem_meta_arena_store;
    211 vmem_t *kmem_meta_arena = NULL;
    212 
    213 static kmutex_t vmem_btag_refill_lock;
    214 static kmutex_t vmem_btag_lock;
    215 static LIST_HEAD(, vmem_btag) vmem_btag_freelist;
    216 static size_t vmem_btag_freelist_count = 0;
    217 static struct pool vmem_btag_pool;
    218 static bool vmem_btag_pool_initialized __read_mostly;
    219 
    220 /* ---- boundary tag */
    221 
    222 static int bt_refill(vmem_t *vm);
    223 static int bt_refill_locked(vmem_t *vm);
    224 
    225 static void *
    226 pool_page_alloc_vmem_meta(struct pool *pp, int flags)
    227 {
    228 	const vm_flag_t vflags = (flags & PR_WAITOK) ? VM_SLEEP: VM_NOSLEEP;
    229 	vmem_addr_t va;
    230 	int ret;
    231 
    232 	ret = vmem_alloc(kmem_meta_arena, pp->pr_alloc->pa_pagesz,
    233 	    (vflags & ~VM_FITMASK) | VM_INSTANTFIT | VM_POPULATING, &va);
    234 
    235 	return ret ? NULL : (void *)va;
    236 }
    237 
    238 static void
    239 pool_page_free_vmem_meta(struct pool *pp, void *v)
    240 {
    241 
    242 	vmem_free(kmem_meta_arena, (vmem_addr_t)v, pp->pr_alloc->pa_pagesz);
    243 }
    244 
    245 /* allocator for vmem-pool metadata */
    246 struct pool_allocator pool_allocator_vmem_meta = {
    247 	.pa_alloc = pool_page_alloc_vmem_meta,
    248 	.pa_free = pool_page_free_vmem_meta,
    249 	.pa_pagesz = 0
    250 };
    251 
    252 static int
    253 bt_refill_locked(vmem_t *vm)
    254 {
    255 	bt_t *bt;
    256 
    257 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    258 
    259 	if (vm->vm_nfreetags > BT_MINRESERVE) {
    260 		return 0;
    261 	}
    262 
    263 	mutex_enter(&vmem_btag_lock);
    264 	while (!LIST_EMPTY(&vmem_btag_freelist) &&
    265 	    vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE &&
    266 	    (vm->vm_flags & VM_PRIVTAGS) == 0) {
    267 		bt = LIST_FIRST(&vmem_btag_freelist);
    268 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    269 		bt->bt_flags = 0;
    270 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    271 		vm->vm_nfreetags++;
    272 		vmem_btag_freelist_count--;
    273 		VMEM_EVCNT_INCR(static_bt_inuse);
    274 	}
    275 	mutex_exit(&vmem_btag_lock);
    276 
    277 	while (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    278 		VMEM_UNLOCK(vm);
    279 		KASSERT(vmem_btag_pool_initialized);
    280 		mutex_enter(&vmem_btag_refill_lock);
    281 		bt = pool_get(&vmem_btag_pool, PR_NOWAIT);
    282 		mutex_exit(&vmem_btag_refill_lock);
    283 		VMEM_LOCK(vm);
    284 		if (bt == NULL)
    285 			break;
    286 		bt->bt_flags = 0;
    287 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    288 		vm->vm_nfreetags++;
    289 	}
    290 
    291 	if (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE) {
    292 		return ENOMEM;
    293 	}
    294 
    295 	if (kmem_meta_arena != NULL) {
    296 		VMEM_UNLOCK(vm);
    297 		(void)bt_refill(kmem_arena);
    298 		(void)bt_refill(kmem_va_meta_arena);
    299 		(void)bt_refill(kmem_meta_arena);
    300 		VMEM_LOCK(vm);
    301 	}
    302 
    303 	return 0;
    304 }
    305 
    306 static int
    307 bt_refill(vmem_t *vm)
    308 {
    309 	int rv;
    310 
    311 	VMEM_LOCK(vm);
    312 	rv = bt_refill_locked(vm);
    313 	VMEM_UNLOCK(vm);
    314 	return rv;
    315 }
    316 
    317 static bt_t *
    318 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    319 {
    320 	bt_t *bt;
    321 
    322 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    323 
    324 	while (vm->vm_nfreetags <= BT_MINRESERVE && (flags & VM_POPULATING) == 0) {
    325 		if (bt_refill_locked(vm)) {
    326 			if ((flags & VM_NOSLEEP) != 0) {
    327 				return NULL;
    328 			}
    329 
    330 			/*
    331 			 * It would be nice to wait for something specific here
    332 			 * but there are multiple ways that a retry could
    333 			 * succeed and we can't wait for multiple things
    334 			 * simultaneously.  So we'll just sleep for an arbitrary
    335 			 * short period of time and retry regardless.
    336 			 * This should be a very rare case.
    337 			 */
    338 
    339 			vmem_kick_pdaemon();
    340 			kpause("btalloc", false, 1, &vm->vm_lock);
    341 		}
    342 	}
    343 	bt = LIST_FIRST(&vm->vm_freetags);
    344 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    345 	vm->vm_nfreetags--;
    346 
    347 	return bt;
    348 }
    349 
    350 static void
    351 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    352 {
    353 
    354 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    355 
    356 	LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bt, bt_freelist);
    357 	vm->vm_nfreetags++;
    358 }
    359 
    360 static void
    361 bt_freetrim(vmem_t *vm, int freelimit)
    362 {
    363 	bt_t *bt, *next_bt;
    364 	LIST_HEAD(, vmem_btag) tofree;
    365 
    366 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    367 
    368 	LIST_INIT(&tofree);
    369 
    370 	LIST_FOREACH_SAFE(bt, &vm->vm_freetags, bt_freelist, next_bt) {
    371 		if (vm->vm_nfreetags <= freelimit) {
    372 			break;
    373 		}
    374 		if (bt->bt_flags & BT_F_PRIVATE) {
    375 			continue;
    376 		}
    377 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    378 		vm->vm_nfreetags--;
    379 		if (bt >= static_bts
    380 		    && bt < &static_bts[STATIC_BT_COUNT]) {
    381 			mutex_enter(&vmem_btag_lock);
    382 			LIST_INSERT_HEAD(&vmem_btag_freelist, bt, bt_freelist);
    383 			vmem_btag_freelist_count++;
    384 			mutex_exit(&vmem_btag_lock);
    385 			VMEM_EVCNT_DECR(static_bt_inuse);
    386 		} else {
    387 			LIST_INSERT_HEAD(&tofree, bt, bt_freelist);
    388 		}
    389 	}
    390 
    391 	VMEM_UNLOCK(vm);
    392 	while (!LIST_EMPTY(&tofree)) {
    393 		bt = LIST_FIRST(&tofree);
    394 		LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    395 		pool_put(&vmem_btag_pool, bt);
    396 	}
    397 }
    398 
    399 /*
    400  * Add private boundary tags (statically-allocated by the caller)
    401  * to a vmem arena's free tag list.
    402  */
    403 void
    404 vmem_add_bts(vmem_t *vm, struct vmem_btag *bts, unsigned int nbts)
    405 {
    406 	VMEM_LOCK(vm);
    407 	while (nbts != 0) {
    408 		bts->bt_flags = BT_F_PRIVATE;
    409 		LIST_INSERT_HEAD(&vm->vm_freetags, bts, bt_freelist);
    410 		vm->vm_nfreetags++;
    411 		bts++;
    412 		nbts--;
    413 	}
    414 	VMEM_UNLOCK(vm);
    415 }
    416 #endif	/* defined(_KERNEL) */
    417 
    418 /*
    419  * freelist[0] ... [1, 1]
    420  * freelist[1] ... [2, 3]
    421  * freelist[2] ... [4, 7]
    422  * freelist[3] ... [8, 15]
    423  *  :
    424  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    425  *  :
    426  */
    427 
    428 static struct vmem_freelist *
    429 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    430 {
    431 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    432 	const int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    433 
    434 	KASSERT(size != 0);
    435 	KASSERT(qsize != 0);
    436 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    437 	KASSERT(idx >= 0);
    438 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    439 
    440 	return &vm->vm_freelist[idx];
    441 }
    442 
    443 /*
    444  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    445  * strategy.
    446  *
    447  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    448  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    449  * large enough for the requested size.
    450  */
    451 
    452 static struct vmem_freelist *
    453 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    454 {
    455 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    456 	int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    457 
    458 	KASSERT(size != 0);
    459 	KASSERT(qsize != 0);
    460 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    461 
    462 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    463 		idx++;
    464 		/* check too large request? */
    465 	}
    466 	KASSERT(idx >= 0);
    467 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    468 
    469 	return &vm->vm_freelist[idx];
    470 }
    471 
    472 /* ---- boundary tag hash */
    473 
    474 static struct vmem_hashlist *
    475 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    476 {
    477 	struct vmem_hashlist *list;
    478 	unsigned int hash;
    479 
    480 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    481 	list = &vm->vm_hashlist[hash & vm->vm_hashmask];
    482 
    483 	return list;
    484 }
    485 
    486 static bt_t *
    487 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    488 {
    489 	struct vmem_hashlist *list;
    490 	bt_t *bt;
    491 
    492 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    493 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    494 		if (bt->bt_start == addr) {
    495 			break;
    496 		}
    497 	}
    498 
    499 	return bt;
    500 }
    501 
    502 static void
    503 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    504 {
    505 
    506 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    507 	vm->vm_inuse -= bt->bt_size;
    508 	vm->vm_nbusytag--;
    509 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    510 }
    511 
    512 static void
    513 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    514 {
    515 	struct vmem_hashlist *list;
    516 
    517 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    518 
    519 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    520 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    521 	if (++vm->vm_nbusytag > vm->vm_maxbusytag) {
    522 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    523 	}
    524 	vm->vm_inuse += bt->bt_size;
    525 }
    526 
    527 /* ---- boundary tag list */
    528 
    529 static void
    530 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    531 {
    532 
    533 	TAILQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    534 }
    535 
    536 static void
    537 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    538 {
    539 
    540 	TAILQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    541 }
    542 
    543 static void
    544 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    545 {
    546 
    547 	TAILQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    548 }
    549 
    550 static void
    551 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    552 {
    553 
    554 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    555 
    556 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    557 }
    558 
    559 static void
    560 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    561 {
    562 	struct vmem_freelist *list;
    563 
    564 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    565 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    566 }
    567 
    568 /* ---- vmem internal functions */
    569 
    570 #if defined(QCACHE)
    571 static inline vm_flag_t
    572 prf_to_vmf(int prflags)
    573 {
    574 	vm_flag_t vmflags;
    575 
    576 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    577 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    578 		vmflags = VM_SLEEP;
    579 	} else {
    580 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    581 	}
    582 	return vmflags;
    583 }
    584 
    585 static inline int
    586 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    587 {
    588 	int prflags;
    589 
    590 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    591 		prflags = PR_WAITOK;
    592 	} else {
    593 		prflags = PR_NOWAIT;
    594 	}
    595 	return prflags;
    596 }
    597 
    598 static size_t
    599 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    600 {
    601 	int i;
    602 
    603 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    604 		/* nothing */
    605 	}
    606 	return ORDER2SIZE(i);
    607 }
    608 
    609 static void *
    610 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    611 {
    612 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    613 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    614 	vmem_addr_t addr;
    615 
    616 	if (vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    617 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT, &addr) != 0)
    618 		return NULL;
    619 	return (void *)addr;
    620 }
    621 
    622 static void
    623 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    624 {
    625 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    626 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    627 
    628 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    629 }
    630 
    631 static void
    632 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    633 {
    634 	qcache_t *prevqc;
    635 	struct pool_allocator *pa;
    636 	int qcache_idx_max;
    637 	int i;
    638 
    639 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    640 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    641 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    642 	}
    643 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    644 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    645 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    646 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    647 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    648 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    649 
    650 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    651 	prevqc = NULL;
    652 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    653 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    654 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    655 		pool_cache_t pc;
    656 
    657 		qc->qc_vmem = vm;
    658 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    659 		    vm->vm_name, size);
    660 
    661 		pc = pool_cache_init(size,
    662 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    663 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH | PR_RECURSIVE /* XXX */,
    664 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    665 
    666 		KASSERT(pc);
    667 
    668 		qc->qc_cache = pc;
    669 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    670 		if (prevqc != NULL &&
    671 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    672 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    673 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    674 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    675 			continue;
    676 		}
    677 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    678 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    679 		prevqc = qc;
    680 	}
    681 }
    682 
    683 static void
    684 qc_destroy(vmem_t *vm)
    685 {
    686 	const qcache_t *prevqc;
    687 	int i;
    688 	int qcache_idx_max;
    689 
    690 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    691 	prevqc = NULL;
    692 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    693 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    694 
    695 		if (prevqc == qc) {
    696 			continue;
    697 		}
    698 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    699 		prevqc = qc;
    700 	}
    701 }
    702 #endif
    703 
    704 #if defined(_KERNEL)
    705 static void
    706 vmem_bootstrap(void)
    707 {
    708 
    709 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    710 	mutex_init(&vmem_btag_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    711 	mutex_init(&vmem_btag_refill_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_VM);
    712 
    713 	while (static_bt_count-- > 0) {
    714 		bt_t *bt = &static_bts[static_bt_count];
    715 		LIST_INSERT_HEAD(&vmem_btag_freelist, bt, bt_freelist);
    716 		VMEM_EVCNT_INCR(static_bt_count);
    717 		vmem_btag_freelist_count++;
    718 	}
    719 	vmem_bootstrapped = TRUE;
    720 }
    721 
    722 void
    723 vmem_subsystem_init(vmem_t *vm)
    724 {
    725 
    726 	kmem_va_meta_arena = vmem_init(&kmem_va_meta_arena_store, "vmem-va",
    727 	    0, 0, PAGE_SIZE, vmem_alloc, vmem_free, vm,
    728 	    0, VM_NOSLEEP | VM_BOOTSTRAP | VM_LARGEIMPORT,
    729 	    IPL_VM);
    730 
    731 	kmem_meta_arena = vmem_init(&kmem_meta_arena_store, "vmem-meta",
    732 	    0, 0, PAGE_SIZE,
    733 	    uvm_km_kmem_alloc, uvm_km_kmem_free, kmem_va_meta_arena,
    734 	    0, VM_NOSLEEP | VM_BOOTSTRAP, IPL_VM);
    735 
    736 	pool_init(&vmem_btag_pool, sizeof(bt_t), coherency_unit, 0,
    737 	    PR_PHINPAGE, "vmembt", &pool_allocator_vmem_meta, IPL_VM);
    738 	vmem_btag_pool_initialized = true;
    739 }
    740 #endif /* defined(_KERNEL) */
    741 
    742 static int
    743 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    744     int spanbttype)
    745 {
    746 	bt_t *btspan;
    747 	bt_t *btfree;
    748 
    749 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    750 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    751 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    752 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    753 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    754 
    755 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    756 	if (btspan == NULL) {
    757 		return ENOMEM;
    758 	}
    759 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    760 	if (btfree == NULL) {
    761 		bt_free(vm, btspan);
    762 		return ENOMEM;
    763 	}
    764 
    765 	btspan->bt_type = spanbttype;
    766 	btspan->bt_start = addr;
    767 	btspan->bt_size = size;
    768 
    769 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    770 	btfree->bt_start = addr;
    771 	btfree->bt_size = size;
    772 
    773 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    774 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    775 	bt_insfree(vm, btfree);
    776 	vm->vm_size += size;
    777 
    778 	return 0;
    779 }
    780 
    781 static void
    782 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    783 {
    784 
    785 #if defined(QCACHE)
    786 	qc_destroy(vm);
    787 #endif /* defined(QCACHE) */
    788 	VMEM_LOCK(vm);
    789 
    790 	for (int i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    791 		bt_t *bt;
    792 
    793 		while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    794 			KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    795 			LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    796 			bt_free(vm, bt);
    797 		}
    798 	}
    799 
    800 	/* bt_freetrim() drops the lock. */
    801 	bt_freetrim(vm, 0);
    802 	if (vm->vm_hashlist != &vm->vm_hash0) {
    803 		xfree(vm->vm_hashlist,
    804 		    sizeof(struct vmem_hashlist) * vm->vm_hashsize);
    805 	}
    806 
    807 	VMEM_CONDVAR_DESTROY(vm);
    808 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    809 	xfree(vm, sizeof(*vm));
    810 }
    811 
    812 static int
    813 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    814 {
    815 	vmem_addr_t addr;
    816 	int rc;
    817 
    818 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
    819 
    820 	if (vm->vm_importfn == NULL) {
    821 		return EINVAL;
    822 	}
    823 
    824 	if (vm->vm_flags & VM_LARGEIMPORT) {
    825 		size *= 16;
    826 	}
    827 
    828 	VMEM_UNLOCK(vm);
    829 	if (vm->vm_flags & VM_XIMPORT) {
    830 		rc = __FPTRCAST(vmem_ximport_t *, vm->vm_importfn)(vm->vm_arg,
    831 		    size, &size, flags, &addr);
    832 	} else {
    833 		rc = (vm->vm_importfn)(vm->vm_arg, size, flags, &addr);
    834 	}
    835 	VMEM_LOCK(vm);
    836 
    837 	if (rc) {
    838 		return ENOMEM;
    839 	}
    840 
    841 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) != 0) {
    842 		VMEM_UNLOCK(vm);
    843 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, addr, size);
    844 		VMEM_LOCK(vm);
    845 		return ENOMEM;
    846 	}
    847 
    848 	return 0;
    849 }
    850 
    851 #if defined(_KERNEL)
    852 static int
    853 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    854 {
    855 	bt_t *bt;
    856 	int i;
    857 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    858 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    859 	size_t oldhashsize;
    860 
    861 	KASSERT(newhashsize > 0);
    862 
    863 	/* Round hash size up to a power of 2. */
    864 	newhashsize = 1 << (ilog2(newhashsize) + 1);
    865 
    866 	newhashlist =
    867 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist) * newhashsize, flags);
    868 	if (newhashlist == NULL) {
    869 		return ENOMEM;
    870 	}
    871 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    872 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    873 	}
    874 
    875 	VMEM_LOCK(vm);
    876 	/* Decay back to a small hash slowly. */
    877 	if (vm->vm_maxbusytag >= 2) {
    878 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_maxbusytag / 2 - 1;
    879 		if (vm->vm_nbusytag > vm->vm_maxbusytag) {
    880 			vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    881 		}
    882 	} else {
    883 		vm->vm_maxbusytag = vm->vm_nbusytag;
    884 	}
    885 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    886 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    887 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    888 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    889 	vm->vm_hashmask = newhashsize - 1;
    890 	if (oldhashlist == NULL) {
    891 		VMEM_UNLOCK(vm);
    892 		return 0;
    893 	}
    894 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    895 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    896 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    897 			bt_insbusy(vm, bt);
    898 		}
    899 	}
    900 	VMEM_UNLOCK(vm);
    901 
    902 	if (oldhashlist != &vm->vm_hash0) {
    903 		xfree(oldhashlist,
    904 		    sizeof(struct vmem_hashlist) * oldhashsize);
    905 	}
    906 
    907 	return 0;
    908 }
    909 #endif /* _KERNEL */
    910 
    911 /*
    912  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    913  *
    914  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    915  * before calling us.
    916  */
    917 
    918 static int
    919 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    920     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    921     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr, vmem_addr_t *addrp)
    922 {
    923 	vmem_addr_t start;
    924 	vmem_addr_t end;
    925 
    926 	KASSERT(size > 0);
    927 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    928 
    929 	/*
    930 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    931 	 * unsigned integer of the same size.
    932 	 */
    933 
    934 	start = bt->bt_start;
    935 	if (start < minaddr) {
    936 		start = minaddr;
    937 	}
    938 	end = BT_END(bt);
    939 	if (end > maxaddr) {
    940 		end = maxaddr;
    941 	}
    942 	if (start > end) {
    943 		return ENOMEM;
    944 	}
    945 
    946 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    947 	if (start < bt->bt_start) {
    948 		start += align;
    949 	}
    950 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    951 		KASSERT(align < nocross);
    952 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    953 	}
    954 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    955 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    956 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    957 		KASSERT(minaddr <= start);
    958 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    959 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    960 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    961 		*addrp = start;
    962 		return 0;
    963 	}
    964 	return ENOMEM;
    965 }
    966 
    967 /* ---- vmem API */
    968 
    969 /*
    970  * vmem_init: creates a vmem arena.
    971  */
    972 
    973 vmem_t *
    974 vmem_init(vmem_t *vm, const char *name,
    975     vmem_addr_t base, vmem_size_t size, vmem_size_t quantum,
    976     vmem_import_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
    977     vmem_t *arg, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
    978 {
    979 	int i;
    980 
    981 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    982 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    983 	KASSERT(quantum > 0);
    984 	KASSERT(powerof2(quantum));
    985 
    986 	/*
    987 	 * If private tags are going to be used, they must
    988 	 * be added to the arena before the first span is
    989 	 * added.
    990 	 */
    991 	KASSERT((flags & VM_PRIVTAGS) == 0 || size == 0);
    992 
    993 #if defined(_KERNEL)
    994 	/* XXX: SMP, we get called early... */
    995 	if (!vmem_bootstrapped) {
    996 		vmem_bootstrap();
    997 	}
    998 #endif /* defined(_KERNEL) */
    999 
   1000 	if (vm == NULL) {
   1001 		vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
   1002 	}
   1003 	if (vm == NULL) {
   1004 		return NULL;
   1005 	}
   1006 
   1007 	VMEM_CONDVAR_INIT(vm, "vmem");
   1008 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
   1009 	vm->vm_flags = flags;
   1010 	vm->vm_nfreetags = 0;
   1011 	LIST_INIT(&vm->vm_freetags);
   1012 	strlcpy(vm->vm_name, name, sizeof(vm->vm_name));
   1013 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
   1014 	vm->vm_quantum_shift = SIZE2ORDER(quantum);
   1015 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
   1016 	vm->vm_importfn = importfn;
   1017 	vm->vm_releasefn = releasefn;
   1018 	vm->vm_arg = arg;
   1019 	vm->vm_nbusytag = 0;
   1020 	vm->vm_maxbusytag = 0;
   1021 	vm->vm_size = 0;
   1022 	vm->vm_inuse = 0;
   1023 #if defined(QCACHE)
   1024 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
   1025 #endif /* defined(QCACHE) */
   1026 
   1027 	TAILQ_INIT(&vm->vm_seglist);
   1028 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1029 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
   1030 	}
   1031 	memset(&vm->vm_hash0, 0, sizeof(vm->vm_hash0));
   1032 	vm->vm_hashsize = 1;
   1033 	vm->vm_hashmask = vm->vm_hashsize - 1;
   1034 	vm->vm_hashlist = &vm->vm_hash0;
   1035 
   1036 	if (size != 0) {
   1037 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) != 0) {
   1038 			vmem_destroy1(vm);
   1039 			return NULL;
   1040 		}
   1041 	}
   1042 
   1043 #if defined(_KERNEL)
   1044 	if (flags & VM_BOOTSTRAP) {
   1045 		bt_refill(vm);
   1046 	}
   1047 
   1048 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1049 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
   1050 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1051 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1052 
   1053 	return vm;
   1054 }
   1055 
   1056 
   1057 
   1058 /*
   1059  * vmem_create: create an arena.
   1060  *
   1061  * => must not be called from interrupt context.
   1062  */
   1063 
   1064 vmem_t *
   1065 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
   1066     vmem_size_t quantum, vmem_import_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
   1067     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
   1068 {
   1069 
   1070 	KASSERT((flags & (VM_XIMPORT)) == 0);
   1071 
   1072 	return vmem_init(NULL, name, base, size, quantum,
   1073 	    importfn, releasefn, source, qcache_max, flags, ipl);
   1074 }
   1075 
   1076 /*
   1077  * vmem_xcreate: create an arena takes alternative import func.
   1078  *
   1079  * => must not be called from interrupt context.
   1080  */
   1081 
   1082 vmem_t *
   1083 vmem_xcreate(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
   1084     vmem_size_t quantum, vmem_ximport_t *importfn, vmem_release_t *releasefn,
   1085     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
   1086 {
   1087 
   1088 	KASSERT((flags & (VM_XIMPORT)) == 0);
   1089 
   1090 	return vmem_init(NULL, name, base, size, quantum,
   1091 	    __FPTRCAST(vmem_import_t *, importfn), releasefn, source,
   1092 	    qcache_max, flags | VM_XIMPORT, ipl);
   1093 }
   1094 
   1095 void
   1096 vmem_destroy(vmem_t *vm)
   1097 {
   1098 
   1099 #if defined(_KERNEL)
   1100 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1101 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
   1102 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1103 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1104 
   1105 	vmem_destroy1(vm);
   1106 }
   1107 
   1108 vmem_size_t
   1109 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
   1110 {
   1111 
   1112 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
   1113 }
   1114 
   1115 /*
   1116  * vmem_alloc: allocate resource from the arena.
   1117  */
   1118 
   1119 int
   1120 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags, vmem_addr_t *addrp)
   1121 {
   1122 	const vm_flag_t strat __diagused = flags & VM_FITMASK;
   1123 	int error;
   1124 
   1125 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
   1126 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
   1127 
   1128 	KASSERT(size > 0);
   1129 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1130 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1131 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1132 	}
   1133 
   1134 #if defined(QCACHE)
   1135 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1136 		void *p;
   1137 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1138 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1139 
   1140 		p = pool_cache_get(qc->qc_cache, vmf_to_prf(flags));
   1141 		if (addrp != NULL)
   1142 			*addrp = (vmem_addr_t)p;
   1143 		error = (p == NULL) ? ENOMEM : 0;
   1144 		goto out;
   1145 	}
   1146 #endif /* defined(QCACHE) */
   1147 
   1148 	error = vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
   1149 	    flags, addrp);
   1150 #if defined(QCACHE)
   1151  out:
   1152 #endif /* defined(QCACHE) */
   1153 	KASSERTMSG(error || addrp == NULL ||
   1154 	    (*addrp & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1155 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1156 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)*addrp);
   1157 	KASSERT(error == 0 || (flags & VM_SLEEP) == 0);
   1158 	return error;
   1159 }
   1160 
   1161 int
   1162 vmem_xalloc_addr(vmem_t *vm, const vmem_addr_t addr, const vmem_size_t size,
   1163     vm_flag_t flags)
   1164 {
   1165 	vmem_addr_t result;
   1166 	int error;
   1167 
   1168 	KASSERT((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1169 	KASSERT(size != 0);
   1170 
   1171 	flags = (flags & ~VM_INSTANTFIT) | VM_BESTFIT;
   1172 
   1173 	error = vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, addr, addr + size - 1,
   1174 	    flags, &result);
   1175 
   1176 	KASSERT(error || result == addr);
   1177 	KASSERT(error == 0 || (flags & VM_SLEEP) == 0);
   1178 	return error;
   1179 }
   1180 
   1181 int
   1182 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
   1183     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
   1184     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags,
   1185     vmem_addr_t *addrp)
   1186 {
   1187 	struct vmem_freelist *list;
   1188 	struct vmem_freelist *first;
   1189 	struct vmem_freelist *end;
   1190 	bt_t *bt;
   1191 	bt_t *btnew;
   1192 	bt_t *btnew2;
   1193 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
   1194 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
   1195 	vmem_addr_t start;
   1196 	int rc;
   1197 
   1198 	KASSERT(size0 > 0);
   1199 	KASSERT(size > 0);
   1200 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1201 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1202 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1203 	}
   1204 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1205 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
   1206 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1207 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1208 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
   1209 	KASSERT(align == 0 || phase < align);
   1210 	KASSERT(phase == 0 || phase < align);
   1211 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
   1212 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
   1213 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
   1214 
   1215 	if (align == 0) {
   1216 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
   1217 	}
   1218 
   1219 	/*
   1220 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
   1221 	 */
   1222 	VMEM_LOCK(vm);
   1223 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
   1224 	if (btnew == NULL) {
   1225 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1226 		return ENOMEM;
   1227 	}
   1228 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
   1229 	if (btnew2 == NULL) {
   1230 		bt_free(vm, btnew);
   1231 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1232 		return ENOMEM;
   1233 	}
   1234 
   1235 	/*
   1236 	 * choose a free block from which we allocate.
   1237 	 */
   1238 retry_strat:
   1239 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
   1240 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
   1241 retry:
   1242 	bt = NULL;
   1243 	vmem_check(vm);
   1244 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1245 		/*
   1246 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
   1247 		 *
   1248 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
   1249 		 * because any blocks found on these list should be larger than
   1250 		 * the given size.
   1251 		 */
   1252 		for (list = first; list < end; list++) {
   1253 			bt = LIST_FIRST(list);
   1254 			if (bt != NULL) {
   1255 				rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1256 				    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1257 				if (rc == 0) {
   1258 					goto gotit;
   1259 				}
   1260 				/*
   1261 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
   1262 				 * here.  the list can be very long and we are
   1263 				 * told to run fast.  blocks from the later free
   1264 				 * lists are larger and have better chances to
   1265 				 * satisfy our restrictions.
   1266 				 */
   1267 			}
   1268 		}
   1269 	} else { /* VM_BESTFIT */
   1270 		/*
   1271 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
   1272 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
   1273 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
   1274 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
   1275 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
   1276 		 * if/when it turns out to be a problem.
   1277 		 *
   1278 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
   1279 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
   1280 		 */
   1281 		for (list = first; list < end; list++) {
   1282 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1283 				if (bt->bt_size >= size) {
   1284 					rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1285 					    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1286 					if (rc == 0) {
   1287 						goto gotit;
   1288 					}
   1289 				}
   1290 			}
   1291 		}
   1292 	}
   1293 #if 1
   1294 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1295 		strat = VM_BESTFIT;
   1296 		goto retry_strat;
   1297 	}
   1298 #endif
   1299 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 || nocross != 0) {
   1300 
   1301 		/*
   1302 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1303 		 * satisfy restrictions?
   1304 		 */
   1305 
   1306 		goto fail;
   1307 	}
   1308 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
   1309 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1310 		goto retry;
   1311 	}
   1312 	/* XXX */
   1313 
   1314 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1315 		vmem_kick_pdaemon();
   1316 		VMEM_CONDVAR_WAIT(vm);
   1317 		goto retry;
   1318 	}
   1319 fail:
   1320 	bt_free(vm, btnew);
   1321 	bt_free(vm, btnew2);
   1322 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1323 	return ENOMEM;
   1324 
   1325 gotit:
   1326 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1327 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1328 	bt_remfree(vm, bt);
   1329 	vmem_check(vm);
   1330 	if (bt->bt_start != start) {
   1331 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1332 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1333 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1334 		bt->bt_start = start;
   1335 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1336 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1337 		bt_insseg(vm, btnew2, TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist));
   1338 		btnew2 = NULL;
   1339 		vmem_check(vm);
   1340 	}
   1341 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1342 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1343 		/* split */
   1344 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1345 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1346 		btnew->bt_size = size;
   1347 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1348 		bt->bt_size -= size;
   1349 		bt_insfree(vm, bt);
   1350 		bt_insseg(vm, btnew, TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist));
   1351 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1352 		vmem_check(vm);
   1353 	} else {
   1354 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1355 		bt_insbusy(vm, bt);
   1356 		vmem_check(vm);
   1357 		bt_free(vm, btnew);
   1358 		btnew = bt;
   1359 	}
   1360 	if (btnew2 != NULL) {
   1361 		bt_free(vm, btnew2);
   1362 	}
   1363 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1364 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1365 	if (addrp != NULL)
   1366 		*addrp = btnew->bt_start;
   1367 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1368 	KASSERTMSG(addrp == NULL ||
   1369 	    (*addrp & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1370 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1371 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)*addrp);
   1372 	return 0;
   1373 }
   1374 
   1375 /*
   1376  * vmem_free: free the resource to the arena.
   1377  */
   1378 
   1379 void
   1380 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1381 {
   1382 
   1383 	KASSERT(size > 0);
   1384 	KASSERTMSG((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1385 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1386 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)addr);
   1387 
   1388 #if defined(QCACHE)
   1389 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1390 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1391 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1392 
   1393 		pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1394 		return;
   1395 	}
   1396 #endif /* defined(QCACHE) */
   1397 
   1398 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1399 }
   1400 
   1401 void
   1402 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1403 {
   1404 	bt_t *bt;
   1405 
   1406 	KASSERT(size > 0);
   1407 	KASSERTMSG((addr & vm->vm_quantum_mask) == 0,
   1408 	    "vmem %s mask=0x%jx addr=0x%jx",
   1409 	    vm->vm_name, (uintmax_t)vm->vm_quantum_mask, (uintmax_t)addr);
   1410 
   1411 	VMEM_LOCK(vm);
   1412 
   1413 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1414 	KASSERTMSG(bt != NULL, "vmem %s addr 0x%jx size 0x%jx",
   1415 	    vm->vm_name, (uintmax_t)addr, (uintmax_t)size);
   1416 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1417 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1418 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1419 
   1420 	/* vmem_xfree_bt() drops the lock. */
   1421 	vmem_xfree_bt(vm, bt);
   1422 }
   1423 
   1424 void
   1425 vmem_xfreeall(vmem_t *vm)
   1426 {
   1427 	bt_t *bt;
   1428 
   1429 #if defined(QCACHE)
   1430 	/* This can't be used if the arena has a quantum cache. */
   1431 	KASSERT(vm->vm_qcache_max == 0);
   1432 #endif /* defined(QCACHE) */
   1433 
   1434 	for (;;) {
   1435 		VMEM_LOCK(vm);
   1436 		TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1437 			if (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY)
   1438 				break;
   1439 		}
   1440 		if (bt != NULL) {
   1441 			/* vmem_xfree_bt() drops the lock. */
   1442 			vmem_xfree_bt(vm, bt);
   1443 		} else {
   1444 			VMEM_UNLOCK(vm);
   1445 			return;
   1446 		}
   1447 	}
   1448 }
   1449 
   1450 static void
   1451 vmem_xfree_bt(vmem_t *vm, bt_t *bt)
   1452 {
   1453 	bt_t *t;
   1454 
   1455 	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm);
   1456 
   1457 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1458 	bt_rembusy(vm, bt);
   1459 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1460 
   1461 	/* coalesce */
   1462 	t = TAILQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1463 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1464 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1465 		bt_remfree(vm, t);
   1466 		bt_remseg(vm, t);
   1467 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1468 		bt_free(vm, t);
   1469 	}
   1470 	t = TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist);
   1471 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1472 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1473 		bt_remfree(vm, t);
   1474 		bt_remseg(vm, t);
   1475 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1476 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1477 		bt_free(vm, t);
   1478 	}
   1479 
   1480 	t = TAILQ_PREV(bt, vmem_seglist, bt_seglist);
   1481 	KASSERT(t != NULL);
   1482 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1483 	if (vm->vm_releasefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1484 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1485 		vmem_addr_t spanaddr;
   1486 		vmem_size_t spansize;
   1487 
   1488 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1489 		spanaddr = bt->bt_start;
   1490 		spansize = bt->bt_size;
   1491 		bt_remseg(vm, bt);
   1492 		bt_free(vm, bt);
   1493 		bt_remseg(vm, t);
   1494 		bt_free(vm, t);
   1495 		vm->vm_size -= spansize;
   1496 		VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm);
   1497 		/* bt_freetrim() drops the lock. */
   1498 		bt_freetrim(vm, BT_MAXFREE);
   1499 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, spanaddr, spansize);
   1500 	} else {
   1501 		bt_insfree(vm, bt);
   1502 		VMEM_CONDVAR_BROADCAST(vm);
   1503 		/* bt_freetrim() drops the lock. */
   1504 		bt_freetrim(vm, BT_MAXFREE);
   1505 	}
   1506 }
   1507 
   1508 /*
   1509  * vmem_add:
   1510  *
   1511  * => caller must ensure appropriate spl,
   1512  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1513  */
   1514 
   1515 int
   1516 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1517 {
   1518 	int rv;
   1519 
   1520 	VMEM_LOCK(vm);
   1521 	rv = vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1522 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1523 
   1524 	return rv;
   1525 }
   1526 
   1527 /*
   1528  * vmem_size: information about arenas size
   1529  *
   1530  * => return free/allocated size in arena
   1531  */
   1532 vmem_size_t
   1533 vmem_size(vmem_t *vm, int typemask)
   1534 {
   1535 
   1536 	switch (typemask) {
   1537 	case VMEM_ALLOC:
   1538 		return vm->vm_inuse;
   1539 	case VMEM_FREE:
   1540 		return vm->vm_size - vm->vm_inuse;
   1541 	case VMEM_FREE|VMEM_ALLOC:
   1542 		return vm->vm_size;
   1543 	default:
   1544 		panic("vmem_size");
   1545 	}
   1546 }
   1547 
   1548 /* ---- rehash */
   1549 
   1550 #if defined(_KERNEL)
   1551 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1552 static int vmem_rehash_interval;
   1553 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1554 static struct work vmem_rehash_wk;
   1555 
   1556 static void
   1557 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1558 {
   1559 	vmem_t *vm;
   1560 
   1561 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1562 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1563 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1564 		size_t desired;
   1565 		size_t current;
   1566 
   1567 		desired = atomic_load_relaxed(&vm->vm_maxbusytag);
   1568 		current = atomic_load_relaxed(&vm->vm_hashsize);
   1569 
   1570 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1571 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1572 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1573 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1574 		}
   1575 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1576 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1577 		}
   1578 	}
   1579 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1580 
   1581 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1582 }
   1583 
   1584 static void
   1585 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1586 {
   1587 
   1588 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1589 }
   1590 
   1591 void
   1592 vmem_rehash_start(void)
   1593 {
   1594 	int error;
   1595 
   1596 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1597 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1598 	if (error) {
   1599 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1600 	}
   1601 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1602 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1603 
   1604 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1605 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1606 }
   1607 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1608 
   1609 /* ---- debug */
   1610 
   1611 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1612 
   1613 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...)
   1614     __printflike(1, 2));
   1615 
   1616 static const char *
   1617 bt_type_string(int type)
   1618 {
   1619 	static const char * const table[] = {
   1620 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1621 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1622 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1623 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1624 	};
   1625 
   1626 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1627 		return "BOGUS";
   1628 	}
   1629 	return table[type];
   1630 }
   1631 
   1632 static void
   1633 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1634 {
   1635 
   1636 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1637 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1638 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1639 }
   1640 
   1641 static void
   1642 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...) __printflike(1, 2))
   1643 {
   1644 	const bt_t *bt;
   1645 	int i;
   1646 
   1647 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1648 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1649 		bt_dump(bt, pr);
   1650 	}
   1651 
   1652 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1653 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1654 
   1655 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1656 			continue;
   1657 		}
   1658 
   1659 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1660 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1661 			bt_dump(bt, pr);
   1662 		}
   1663 	}
   1664 }
   1665 
   1666 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1667 
   1668 #if defined(DDB)
   1669 static bt_t *
   1670 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1671 {
   1672 	bt_t *bt;
   1673 
   1674 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1675 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1676 			continue;
   1677 		}
   1678 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1679 			return bt;
   1680 		}
   1681 	}
   1682 
   1683 	return NULL;
   1684 }
   1685 
   1686 void
   1687 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1688 {
   1689 	vmem_t *vm;
   1690 
   1691 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1692 		bt_t *bt;
   1693 
   1694 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1695 		if (bt == NULL) {
   1696 			continue;
   1697 		}
   1698 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1699 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1700 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1701 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1702 	}
   1703 }
   1704 
   1705 void
   1706 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1707 {
   1708 	const vmem_t *vm;
   1709 
   1710 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1711 		vmem_dump(vm, pr);
   1712 	}
   1713 }
   1714 
   1715 void
   1716 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1717 {
   1718 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1719 
   1720 	vmem_dump(vm, pr);
   1721 }
   1722 #endif /* defined(DDB) */
   1723 
   1724 #if defined(_KERNEL)
   1725 #define vmem_printf printf
   1726 #else
   1727 #include <stdio.h>
   1728 #include <stdarg.h>
   1729 
   1730 static void
   1731 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1732 {
   1733 	va_list ap;
   1734 	va_start(ap, fmt);
   1735 	vprintf(fmt, ap);
   1736 	va_end(ap);
   1737 }
   1738 #endif
   1739 
   1740 #if defined(VMEM_SANITY)
   1741 
   1742 static bool
   1743 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1744 {
   1745 	const bt_t *bt, *bt2;
   1746 
   1747 	KASSERT(vm != NULL);
   1748 
   1749 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1750 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1751 			printf("corrupted tag\n");
   1752 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1753 			return false;
   1754 		}
   1755 	}
   1756 	TAILQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1757 		TAILQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1758 			if (bt == bt2) {
   1759 				continue;
   1760 			}
   1761 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1762 				continue;
   1763 			}
   1764 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1765 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1766 				printf("overwrapped tags\n");
   1767 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1768 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1769 				return false;
   1770 			}
   1771 		}
   1772 	}
   1773 
   1774 	return true;
   1775 }
   1776 
   1777 static void
   1778 vmem_check(vmem_t *vm)
   1779 {
   1780 
   1781 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1782 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1783 	}
   1784 }
   1785 
   1786 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1787 
   1788 #if defined(UNITTEST)
   1789 int
   1790 main(void)
   1791 {
   1792 	int rc;
   1793 	vmem_t *vm;
   1794 	vmem_addr_t p;
   1795 	struct reg {
   1796 		vmem_addr_t p;
   1797 		vmem_size_t sz;
   1798 		bool x;
   1799 	} *reg = NULL;
   1800 	int nreg = 0;
   1801 	int nalloc = 0;
   1802 	int nfree = 0;
   1803 	vmem_size_t total = 0;
   1804 #if 1
   1805 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1806 #else
   1807 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1808 #endif
   1809 
   1810 	vm = vmem_create("test", 0, 0, 1, NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP,
   1811 #ifdef _KERNEL
   1812 	    IPL_NONE
   1813 #else
   1814 	    0
   1815 #endif
   1816 	    );
   1817 	if (vm == NULL) {
   1818 		printf("vmem_create\n");
   1819 		exit(EXIT_FAILURE);
   1820 	}
   1821 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1822 
   1823 	rc = vmem_add(vm, 0, 50, VM_SLEEP);
   1824 	assert(rc == 0);
   1825 	rc = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1826 	assert(rc == 0);
   1827 	rc = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1828 	assert(rc == 0);
   1829 	rc = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1830 	assert(rc == 0);
   1831 	rc = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1832 	assert(rc == 0);
   1833 	rc = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1834 	assert(rc == 0);
   1835 	rc = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1836 	assert(rc == 0);
   1837 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1838 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1839 	assert(rc != 0);
   1840 	rc = vmem_xalloc(vm, 50, 0, 0, 0, 0, 49, strat|VM_SLEEP, &p);
   1841 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1842 	vmem_xfree(vm, p, 50);
   1843 	rc = vmem_xalloc(vm, 25, 0, 0, 0, 0, 24, strat|VM_SLEEP, &p);
   1844 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1845 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1846 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1847 	assert(rc != 0);
   1848 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1849 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP, &p);
   1850 	assert(rc != 0);
   1851 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1852 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1853 	assert(rc == 0);
   1854 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1855 	for (;;) {
   1856 		struct reg *r;
   1857 		int t = rand() % 100;
   1858 
   1859 		if (t > 45) {
   1860 			/* alloc */
   1861 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1862 			bool x;
   1863 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1864 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1865 
   1866 			if (t > 70) {
   1867 				x = true;
   1868 				/* XXX */
   1869 				align = 1 << (rand() % 15);
   1870 				phase = rand() % 65536;
   1871 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1872 				if (align <= phase) {
   1873 					phase = 0;
   1874 				}
   1875 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1876 				    nocross)) {
   1877 					nocross = 0;
   1878 				}
   1879 				do {
   1880 					minaddr = rand() % 50000;
   1881 					maxaddr = rand() % 70000;
   1882 				} while (minaddr > maxaddr);
   1883 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1884 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1885 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1886 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1887 				    (uint64_t)sz,
   1888 				    (uint64_t)align,
   1889 				    (uint64_t)phase,
   1890 				    (uint64_t)nocross,
   1891 				    (uint64_t)minaddr,
   1892 				    (uint64_t)maxaddr);
   1893 				rc = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1894 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP, &p);
   1895 			} else {
   1896 				x = false;
   1897 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1898 				rc = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP, &p);
   1899 			}
   1900 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1901 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1902 			if (rc != 0) {
   1903 				if (x) {
   1904 					continue;
   1905 				}
   1906 				break;
   1907 			}
   1908 			nreg++;
   1909 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1910 			r = &reg[nreg - 1];
   1911 			r->p = p;
   1912 			r->sz = sz;
   1913 			r->x = x;
   1914 			total += sz;
   1915 			nalloc++;
   1916 		} else if (nreg != 0) {
   1917 			/* free */
   1918 			r = &reg[rand() % nreg];
   1919 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1920 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1921 			if (r->x) {
   1922 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1923 			} else {
   1924 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1925 			}
   1926 			total -= r->sz;
   1927 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1928 			*r = reg[nreg - 1];
   1929 			nreg--;
   1930 			nfree++;
   1931 		}
   1932 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1933 	}
   1934 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1935 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1936 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1937 }
   1938 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1939