Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.47
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.47 2008/12/07 22:39:01 cegger Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006 YAMAMOTO Takashi,
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
      8  * modification, are permitted provided that the following conditions
      9  * are met:
     10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     15  *
     16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
     17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
     18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
     19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
     20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
     21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
     22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
     23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
     24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     26  * SUCH DAMAGE.
     27  */
     28 
     29 /*
     30  * reference:
     31  * -	Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator
     32  *	to Many CPUs and Arbitrary Resources
     33  *	http://www.usenix.org/event/usenix01/bonwick.html
     34  *
     35  * todo:
     36  * -	decide how to import segments for vmem_xalloc.
     37  * -	don't rely on malloc(9).
     38  */
     39 
     40 #include <sys/cdefs.h>
     41 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.47 2008/12/07 22:39:01 cegger Exp $");
     42 
     43 #define	VMEM_DEBUG
     44 #if defined(_KERNEL)
     45 #include "opt_ddb.h"
     46 #define	QCACHE
     47 #endif /* defined(_KERNEL) */
     48 
     49 #include <sys/param.h>
     50 #include <sys/hash.h>
     51 #include <sys/queue.h>
     52 
     53 #if defined(_KERNEL)
     54 #include <sys/systm.h>
     55 #include <sys/kernel.h>	/* hz */
     56 #include <sys/callout.h>
     57 #include <sys/malloc.h>
     58 #include <sys/once.h>
     59 #include <sys/pool.h>
     60 #include <sys/vmem.h>
     61 #include <sys/workqueue.h>
     62 #else /* defined(_KERNEL) */
     63 #include "../sys/vmem.h"
     64 #endif /* defined(_KERNEL) */
     65 
     66 #if defined(_KERNEL)
     67 #define	LOCK_DECL(name)		kmutex_t name
     68 #else /* defined(_KERNEL) */
     69 #include <errno.h>
     70 #include <assert.h>
     71 #include <stdlib.h>
     72 
     73 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     74 #define	LOCK_DECL(name)		/* nothing */
     75 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
     76 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
     77 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
     78 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
     79 #define	mutex_owned(a)		/* nothing */
     80 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	 /* nothing */
     81 #define	IPL_VM			0
     82 #endif /* defined(_KERNEL) */
     83 
     84 struct vmem;
     85 struct vmem_btag;
     86 
     87 #if defined(VMEM_DEBUG)
     88 void vmem_dump(const vmem_t *);
     89 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
     90 
     91 #define	VMEM_MAXORDER		(sizeof(vmem_size_t) * CHAR_BIT)
     92 
     93 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
     94 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	8192	/* XXX */
     95 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	VMEM_HASHSIZE_MIN
     96 
     97 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
     98 
     99 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
    100 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
    101 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
    102 
    103 #if defined(QCACHE)
    104 #define	VMEM_QCACHE_IDX_MAX	32
    105 
    106 #define	QC_NAME_MAX	16
    107 
    108 struct qcache {
    109 	pool_cache_t qc_cache;
    110 	vmem_t *qc_vmem;
    111 	char qc_name[QC_NAME_MAX];
    112 };
    113 typedef struct qcache qcache_t;
    114 #define	QC_POOL_TO_QCACHE(pool)	((qcache_t *)(pool->pr_qcache))
    115 #endif /* defined(QCACHE) */
    116 
    117 /* vmem arena */
    118 struct vmem {
    119 	LOCK_DECL(vm_lock);
    120 	vmem_addr_t (*vm_allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    121 	    vm_flag_t);
    122 	void (*vm_freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    123 	vmem_t *vm_source;
    124 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    125 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    126 	size_t vm_hashsize;
    127 	size_t vm_nbusytag;
    128 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    129 	size_t vm_quantum_mask;
    130 	int vm_quantum_shift;
    131 	const char *vm_name;
    132 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    133 
    134 #if defined(QCACHE)
    135 	/* quantum cache */
    136 	size_t vm_qcache_max;
    137 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    138 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    139 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    140 #endif /* defined(QCACHE) */
    141 };
    142 
    143 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    144 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    145 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    146 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    147 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    148 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    149 
    150 /* boundary tag */
    151 struct vmem_btag {
    152 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    153 	union {
    154 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    155 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    156 	} bt_u;
    157 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    158 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    159 	vmem_addr_t bt_start;
    160 	vmem_size_t bt_size;
    161 	int bt_type;
    162 };
    163 
    164 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    165 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    166 #define	BT_TYPE_FREE		3
    167 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    168 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    169 
    170 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size)
    171 
    172 typedef struct vmem_btag bt_t;
    173 
    174 /* ---- misc */
    175 
    176 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    177 	(-(-(addr) & -(align)))
    178 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    179 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    180 
    181 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    182 
    183 static int
    184 calc_order(vmem_size_t size)
    185 {
    186 	vmem_size_t target;
    187 	int i;
    188 
    189 	KASSERT(size != 0);
    190 
    191 	i = 0;
    192 	target = size >> 1;
    193 	while (ORDER2SIZE(i) <= target) {
    194 		i++;
    195 	}
    196 
    197 	KASSERT(ORDER2SIZE(i) <= size);
    198 	KASSERT(size < ORDER2SIZE(i + 1) || ORDER2SIZE(i + 1) < ORDER2SIZE(i));
    199 
    200 	return i;
    201 }
    202 
    203 #if defined(_KERNEL)
    204 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    205 #endif /* defined(_KERNEL) */
    206 
    207 static void *
    208 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    209 {
    210 
    211 #if defined(_KERNEL)
    212 	return malloc(sz, M_VMEM,
    213 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    214 #else /* defined(_KERNEL) */
    215 	return malloc(sz);
    216 #endif /* defined(_KERNEL) */
    217 }
    218 
    219 static void
    220 xfree(void *p)
    221 {
    222 
    223 #if defined(_KERNEL)
    224 	return free(p, M_VMEM);
    225 #else /* defined(_KERNEL) */
    226 	return free(p);
    227 #endif /* defined(_KERNEL) */
    228 }
    229 
    230 /* ---- boundary tag */
    231 
    232 #if defined(_KERNEL)
    233 static struct pool_cache bt_cache;
    234 #endif /* defined(_KERNEL) */
    235 
    236 static bt_t *
    237 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    238 {
    239 	bt_t *bt;
    240 
    241 #if defined(_KERNEL)
    242 	bt = pool_cache_get(&bt_cache,
    243 	    (flags & VM_SLEEP) != 0 ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    244 #else /* defined(_KERNEL) */
    245 	bt = malloc(sizeof *bt);
    246 #endif /* defined(_KERNEL) */
    247 
    248 	return bt;
    249 }
    250 
    251 static void
    252 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    253 {
    254 
    255 #if defined(_KERNEL)
    256 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    257 #else /* defined(_KERNEL) */
    258 	free(bt);
    259 #endif /* defined(_KERNEL) */
    260 }
    261 
    262 /*
    263  * freelist[0] ... [1, 1]
    264  * freelist[1] ... [2, 3]
    265  * freelist[2] ... [4, 7]
    266  * freelist[3] ... [8, 15]
    267  *  :
    268  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    269  *  :
    270  */
    271 
    272 static struct vmem_freelist *
    273 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    274 {
    275 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    276 	int idx;
    277 
    278 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    279 	KASSERT(size != 0);
    280 
    281 	idx = calc_order(qsize);
    282 	KASSERT(idx >= 0);
    283 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    284 
    285 	return &vm->vm_freelist[idx];
    286 }
    287 
    288 static struct vmem_freelist *
    289 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    290 {
    291 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    292 	int idx;
    293 
    294 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    295 	KASSERT(size != 0);
    296 
    297 	idx = calc_order(qsize);
    298 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    299 		idx++;
    300 		/* check too large request? */
    301 	}
    302 	KASSERT(idx >= 0);
    303 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    304 
    305 	return &vm->vm_freelist[idx];
    306 }
    307 
    308 /* ---- boundary tag hash */
    309 
    310 static struct vmem_hashlist *
    311 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    312 {
    313 	struct vmem_hashlist *list;
    314 	unsigned int hash;
    315 
    316 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    317 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    318 
    319 	return list;
    320 }
    321 
    322 static bt_t *
    323 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    324 {
    325 	struct vmem_hashlist *list;
    326 	bt_t *bt;
    327 
    328 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    329 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    330 		if (bt->bt_start == addr) {
    331 			break;
    332 		}
    333 	}
    334 
    335 	return bt;
    336 }
    337 
    338 static void
    339 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    340 {
    341 
    342 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    343 	vm->vm_nbusytag--;
    344 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    345 }
    346 
    347 static void
    348 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    349 {
    350 	struct vmem_hashlist *list;
    351 
    352 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    353 
    354 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    355 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    356 	vm->vm_nbusytag++;
    357 }
    358 
    359 /* ---- boundary tag list */
    360 
    361 static void
    362 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    363 {
    364 
    365 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    366 }
    367 
    368 static void
    369 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    370 {
    371 
    372 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    373 }
    374 
    375 static void
    376 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    377 {
    378 
    379 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    380 }
    381 
    382 static void
    383 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    384 {
    385 
    386 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    387 
    388 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    389 }
    390 
    391 static void
    392 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    393 {
    394 	struct vmem_freelist *list;
    395 
    396 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    397 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    398 }
    399 
    400 /* ---- vmem internal functions */
    401 
    402 #if defined(_KERNEL)
    403 static kmutex_t vmem_list_lock;
    404 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    405 #endif /* defined(_KERNEL) */
    406 
    407 #if defined(QCACHE)
    408 static inline vm_flag_t
    409 prf_to_vmf(int prflags)
    410 {
    411 	vm_flag_t vmflags;
    412 
    413 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    414 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    415 		vmflags = VM_SLEEP;
    416 	} else {
    417 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    418 	}
    419 	return vmflags;
    420 }
    421 
    422 static inline int
    423 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    424 {
    425 	int prflags;
    426 
    427 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    428 		prflags = PR_WAITOK;
    429 	} else {
    430 		prflags = PR_NOWAIT;
    431 	}
    432 	return prflags;
    433 }
    434 
    435 static size_t
    436 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    437 {
    438 	int i;
    439 
    440 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    441 		/* nothing */
    442 	}
    443 	return ORDER2SIZE(i);
    444 }
    445 
    446 static void *
    447 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    448 {
    449 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    450 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    451 
    452 	return (void *)vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    453 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT);
    454 }
    455 
    456 static void
    457 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    458 {
    459 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    460 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    461 
    462 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    463 }
    464 
    465 static void
    466 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    467 {
    468 	qcache_t *prevqc;
    469 	struct pool_allocator *pa;
    470 	int qcache_idx_max;
    471 	int i;
    472 
    473 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    474 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    475 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    476 	}
    477 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    478 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    479 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    480 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    481 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    482 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    483 
    484 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    485 	prevqc = NULL;
    486 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    487 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    488 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    489 
    490 		qc->qc_vmem = vm;
    491 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    492 		    vm->vm_name, size);
    493 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    494 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    495 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    496 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    497 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    498 		if (prevqc != NULL &&
    499 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    500 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    501 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    502 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    503 			continue;
    504 		}
    505 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    506 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    507 		prevqc = qc;
    508 	}
    509 }
    510 
    511 static void
    512 qc_destroy(vmem_t *vm)
    513 {
    514 	const qcache_t *prevqc;
    515 	int i;
    516 	int qcache_idx_max;
    517 
    518 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    519 	prevqc = NULL;
    520 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    521 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    522 
    523 		if (prevqc == qc) {
    524 			continue;
    525 		}
    526 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    527 		prevqc = qc;
    528 	}
    529 }
    530 
    531 static bool
    532 qc_reap(vmem_t *vm)
    533 {
    534 	const qcache_t *prevqc;
    535 	int i;
    536 	int qcache_idx_max;
    537 	bool didsomething = false;
    538 
    539 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    540 	prevqc = NULL;
    541 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    542 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    543 
    544 		if (prevqc == qc) {
    545 			continue;
    546 		}
    547 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    548 			didsomething = true;
    549 		}
    550 		prevqc = qc;
    551 	}
    552 
    553 	return didsomething;
    554 }
    555 #endif /* defined(QCACHE) */
    556 
    557 #if defined(_KERNEL)
    558 static int
    559 vmem_init(void)
    560 {
    561 
    562 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    563 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    564 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    565 	return 0;
    566 }
    567 #endif /* defined(_KERNEL) */
    568 
    569 static vmem_addr_t
    570 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    571     int spanbttype)
    572 {
    573 	bt_t *btspan;
    574 	bt_t *btfree;
    575 
    576 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    577 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    578 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN || spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    579 
    580 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    581 	if (btspan == NULL) {
    582 		return VMEM_ADDR_NULL;
    583 	}
    584 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    585 	if (btfree == NULL) {
    586 		bt_free(vm, btspan);
    587 		return VMEM_ADDR_NULL;
    588 	}
    589 
    590 	btspan->bt_type = spanbttype;
    591 	btspan->bt_start = addr;
    592 	btspan->bt_size = size;
    593 
    594 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    595 	btfree->bt_start = addr;
    596 	btfree->bt_size = size;
    597 
    598 	VMEM_LOCK(vm);
    599 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    600 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    601 	bt_insfree(vm, btfree);
    602 	VMEM_UNLOCK(vm);
    603 
    604 	return addr;
    605 }
    606 
    607 static void
    608 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    609 {
    610 
    611 #if defined(QCACHE)
    612 	qc_destroy(vm);
    613 #endif /* defined(QCACHE) */
    614 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    615 		int i;
    616 
    617 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    618 			bt_t *bt;
    619 
    620 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    621 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    622 				bt_free(vm, bt);
    623 			}
    624 		}
    625 		xfree(vm->vm_hashlist);
    626 	}
    627 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    628 	xfree(vm);
    629 }
    630 
    631 static int
    632 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    633 {
    634 	vmem_addr_t addr;
    635 
    636 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    637 		return EINVAL;
    638 	}
    639 
    640 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    641 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    642 		return ENOMEM;
    643 	}
    644 
    645 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    646 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    647 		return ENOMEM;
    648 	}
    649 
    650 	return 0;
    651 }
    652 
    653 static int
    654 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    655 {
    656 	bt_t *bt;
    657 	int i;
    658 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    659 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    660 	size_t oldhashsize;
    661 
    662 	KASSERT(newhashsize > 0);
    663 
    664 	newhashlist =
    665 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    666 	if (newhashlist == NULL) {
    667 		return ENOMEM;
    668 	}
    669 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    670 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    671 	}
    672 
    673 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    674 		xfree(newhashlist);
    675 		return EBUSY;
    676 	}
    677 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    678 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    679 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    680 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    681 	if (oldhashlist == NULL) {
    682 		VMEM_UNLOCK(vm);
    683 		return 0;
    684 	}
    685 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    686 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    687 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    688 			bt_insbusy(vm, bt);
    689 		}
    690 	}
    691 	VMEM_UNLOCK(vm);
    692 
    693 	xfree(oldhashlist);
    694 
    695 	return 0;
    696 }
    697 
    698 /*
    699  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    700  */
    701 
    702 static vmem_addr_t
    703 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    704     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    705 {
    706 	vmem_addr_t start;
    707 	vmem_addr_t end;
    708 
    709 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    710 
    711 	/*
    712 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    713 	 * unsigned integer of the same size.
    714 	 */
    715 
    716 	start = bt->bt_start;
    717 	if (start < minaddr) {
    718 		start = minaddr;
    719 	}
    720 	end = BT_END(bt);
    721 	if (end > maxaddr - 1) {
    722 		end = maxaddr - 1;
    723 	}
    724 	if (start >= end) {
    725 		return VMEM_ADDR_NULL;
    726 	}
    727 
    728 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    729 	if (start < bt->bt_start) {
    730 		start += align;
    731 	}
    732 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    733 		KASSERT(align < nocross);
    734 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    735 	}
    736 	if (start < end && end - start >= size) {
    737 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    738 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    739 		KASSERT(minaddr <= start);
    740 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size <= maxaddr);
    741 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    742 		KASSERT(start + size <= BT_END(bt));
    743 		return start;
    744 	}
    745 	return VMEM_ADDR_NULL;
    746 }
    747 
    748 #if !defined(DEBUG)
    749 #define vmem_check_sanity(vm)	true
    750 #else
    751 
    752 static bool
    753 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
    754 {
    755 	const bt_t *bt, *bt2;
    756 
    757 	KASSERT(vm != NULL);
    758 
    759 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    760 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt)) {
    761 			printf("%s: bogus VMEM '%s' span 0x%"PRIx64
    762 				" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    763 				__func__, vm->vm_name,
    764 				(uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)BT_END(bt),
    765 				(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    766 				"allocated" :
    767 				(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    768 				"free" :
    769 				(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    770 				"span" : "static span");
    771 			return false;
    772 		}
    773 
    774 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    775 			if (bt2->bt_start >= BT_END(bt2)) {
    776 				printf("%s: bogus VMEM '%s' span 0x%"PRIx64
    777 					" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    778 					__func__, vm->vm_name,
    779 					(uint64_t)bt2->bt_start,
    780 					(uint64_t)BT_END(bt2),
    781 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    782 					"allocated" :
    783 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    784 					"free" :
    785 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    786 					"span" : "static span");
    787 				return false;
    788 			}
    789 			if (bt == bt2)
    790 				continue;
    791 
    792 			if (bt->bt_start > bt2->bt_start) {
    793 				if (bt->bt_start >= BT_END(bt2))
    794 					continue;
    795 
    796 				printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    797 					PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    798 					__func__, vm->vm_name,
    799 					(uint64_t)bt->bt_start,
    800 					(uint64_t)BT_END(bt),
    801 					(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    802 					"allocated" :
    803 					(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    804 					"free" :
    805 					(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    806 					"span" : "static span");
    807 				printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    808 					PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    809 					__func__, vm->vm_name,
    810 					(uint64_t)bt2->bt_start,
    811 					(uint64_t)BT_END(bt2),
    812 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    813 					"allocated" :
    814 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    815 					"free" :
    816 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    817 					"span" : "static span");
    818 				return false;
    819 			}
    820 			if (BT_END(bt) > bt2->bt_start) {
    821 				printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    822 					PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    823 					__func__, vm->vm_name,
    824 					(uint64_t)bt->bt_start,
    825 					(uint64_t)BT_END(bt),
    826 					(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    827 					"allocated" :
    828 					(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    829 					"free" :
    830 					(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    831 					"span" : "static span");
    832 				printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    833 					PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    834 					__func__, vm->vm_name,
    835 					(uint64_t)bt2->bt_start,
    836 					(uint64_t)BT_END(bt2),
    837 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    838 					"allocated" :
    839 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    840 					"free" :
    841 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    842 					"span" : "static span");
    843 				return false;
    844 			}
    845 		}
    846 	}
    847 
    848 	return true;
    849 }
    850 #endif	/* DEBUG */
    851 
    852 /* ---- vmem API */
    853 
    854 /*
    855  * vmem_create: create an arena.
    856  *
    857  * => must not be called from interrupt context.
    858  */
    859 
    860 vmem_t *
    861 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    862     vmem_size_t quantum,
    863     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    864     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    865     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    866     int ipl)
    867 {
    868 	vmem_t *vm;
    869 	int i;
    870 #if defined(_KERNEL)
    871 	static ONCE_DECL(control);
    872 #endif /* defined(_KERNEL) */
    873 
    874 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    875 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    876 
    877 #if defined(_KERNEL)
    878 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    879 		return NULL;
    880 	}
    881 #endif /* defined(_KERNEL) */
    882 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    883 	if (vm == NULL) {
    884 		return NULL;
    885 	}
    886 
    887 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    888 	vm->vm_name = name;
    889 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    890 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    891 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    892 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    893 	vm->vm_freefn = freefn;
    894 	vm->vm_source = source;
    895 	vm->vm_nbusytag = 0;
    896 #if defined(QCACHE)
    897 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    898 #endif /* defined(QCACHE) */
    899 
    900 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    901 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    902 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    903 	}
    904 	vm->vm_hashlist = NULL;
    905 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    906 		vmem_destroy1(vm);
    907 		return NULL;
    908 	}
    909 
    910 	if (size != 0) {
    911 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    912 			vmem_destroy1(vm);
    913 			return NULL;
    914 		}
    915 	}
    916 
    917 #if defined(_KERNEL)
    918 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    919 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    920 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    921 #endif /* defined(_KERNEL) */
    922 
    923 	return vm;
    924 }
    925 
    926 void
    927 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    928 {
    929 
    930 #if defined(_KERNEL)
    931 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    932 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    933 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    934 #endif /* defined(_KERNEL) */
    935 
    936 	vmem_destroy1(vm);
    937 }
    938 
    939 vmem_size_t
    940 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    941 {
    942 
    943 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    944 }
    945 
    946 /*
    947  * vmem_alloc:
    948  *
    949  * => caller must ensure appropriate spl,
    950  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    951  */
    952 
    953 vmem_addr_t
    954 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    955 {
    956 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    957 
    958 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    959 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    960 
    961 	KASSERT(size > 0);
    962 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    963 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    964 		ASSERT_SLEEPABLE();
    965 	}
    966 
    967 #if defined(QCACHE)
    968 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    969 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    970 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    971 
    972 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    973 		    vmf_to_prf(flags));
    974 	}
    975 #endif /* defined(QCACHE) */
    976 
    977 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, 0, 0, flags);
    978 }
    979 
    980 vmem_addr_t
    981 vmem_xalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    982     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr,
    983     vm_flag_t flags)
    984 {
    985 	struct vmem_freelist *list;
    986 	struct vmem_freelist *first;
    987 	struct vmem_freelist *end;
    988 	bt_t *bt;
    989 	bt_t *btnew;
    990 	bt_t *btnew2;
    991 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    992 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    993 	vmem_addr_t start;
    994 
    995 	KASSERT(size0 > 0);
    996 	KASSERT(size > 0);
    997 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    998 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    999 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1000 	}
   1001 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1002 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
   1003 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1004 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1005 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
   1006 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
   1007 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
   1008 	KASSERT(maxaddr == 0 || minaddr < maxaddr);
   1009 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
   1010 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1011 
   1012 	if (align == 0) {
   1013 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
   1014 	}
   1015 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
   1016 	if (btnew == NULL) {
   1017 		return VMEM_ADDR_NULL;
   1018 	}
   1019 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
   1020 	if (btnew2 == NULL) {
   1021 		bt_free(vm, btnew);
   1022 		return VMEM_ADDR_NULL;
   1023 	}
   1024 
   1025 retry_strat:
   1026 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
   1027 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
   1028 retry:
   1029 	bt = NULL;
   1030 	VMEM_LOCK(vm);
   1031 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1032 		for (list = first; list < end; list++) {
   1033 			bt = LIST_FIRST(list);
   1034 			if (bt != NULL) {
   1035 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1036 				    nocross, minaddr, maxaddr);
   1037 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
   1038 					goto gotit;
   1039 				}
   1040 			}
   1041 		}
   1042 	} else { /* VM_BESTFIT */
   1043 		for (list = first; list < end; list++) {
   1044 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1045 				if (bt->bt_size >= size) {
   1046 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1047 					    nocross, minaddr, maxaddr);
   1048 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
   1049 						goto gotit;
   1050 					}
   1051 				}
   1052 			}
   1053 		}
   1054 	}
   1055 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1056 #if 1
   1057 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1058 		strat = VM_BESTFIT;
   1059 		goto retry_strat;
   1060 	}
   1061 #endif
   1062 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
   1063 	    nocross != 0 || minaddr != 0 || maxaddr != 0) {
   1064 
   1065 		/*
   1066 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1067 		 * satisfy restrictions?
   1068 		 */
   1069 
   1070 		goto fail;
   1071 	}
   1072 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1073 		goto retry;
   1074 	}
   1075 	/* XXX */
   1076 fail:
   1077 	bt_free(vm, btnew);
   1078 	bt_free(vm, btnew2);
   1079 	return VMEM_ADDR_NULL;
   1080 
   1081 gotit:
   1082 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1083 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1084 	bt_remfree(vm, bt);
   1085 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1086 	if (bt->bt_start != start) {
   1087 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1088 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1089 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1090 		bt->bt_start = start;
   1091 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1092 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1093 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1094 		btnew2 = NULL;
   1095 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1096 	}
   1097 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1098 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1099 		/* split */
   1100 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1101 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1102 		btnew->bt_size = size;
   1103 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1104 		bt->bt_size -= size;
   1105 		bt_insfree(vm, bt);
   1106 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1107 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1108 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1109 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1110 	} else {
   1111 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1112 		bt_insbusy(vm, bt);
   1113 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1114 		bt_free(vm, btnew);
   1115 		btnew = bt;
   1116 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1117 	}
   1118 	if (btnew2 != NULL) {
   1119 		bt_free(vm, btnew2);
   1120 	}
   1121 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1122 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1123 
   1124 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1125 	return btnew->bt_start;
   1126 }
   1127 
   1128 /*
   1129  * vmem_free:
   1130  *
   1131  * => caller must ensure appropriate spl,
   1132  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1133  */
   1134 
   1135 void
   1136 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1137 {
   1138 
   1139 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1140 	KASSERT(size > 0);
   1141 
   1142 #if defined(QCACHE)
   1143 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1144 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1145 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1146 
   1147 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1148 	}
   1149 #endif /* defined(QCACHE) */
   1150 
   1151 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1152 }
   1153 
   1154 void
   1155 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1156 {
   1157 	bt_t *bt;
   1158 	bt_t *t;
   1159 
   1160 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1161 	KASSERT(size > 0);
   1162 
   1163 	VMEM_LOCK(vm);
   1164 
   1165 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1166 	KASSERT(bt != NULL);
   1167 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1168 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1169 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1170 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1171 	bt_rembusy(vm, bt);
   1172 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1173 
   1174 	/* coalesce */
   1175 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1176 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1177 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
   1178 		bt_remfree(vm, t);
   1179 		bt_remseg(vm, t);
   1180 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1181 		bt_free(vm, t);
   1182 	}
   1183 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1184 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1185 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
   1186 		bt_remfree(vm, t);
   1187 		bt_remseg(vm, t);
   1188 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1189 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1190 		bt_free(vm, t);
   1191 	}
   1192 
   1193 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1194 	KASSERT(t != NULL);
   1195 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1196 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1197 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1198 		vmem_addr_t spanaddr;
   1199 		vmem_size_t spansize;
   1200 
   1201 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1202 		spanaddr = bt->bt_start;
   1203 		spansize = bt->bt_size;
   1204 		bt_remseg(vm, bt);
   1205 		bt_free(vm, bt);
   1206 		bt_remseg(vm, t);
   1207 		bt_free(vm, t);
   1208 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1209 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1210 	} else {
   1211 		bt_insfree(vm, bt);
   1212 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1213 	}
   1214 }
   1215 
   1216 /*
   1217  * vmem_add:
   1218  *
   1219  * => caller must ensure appropriate spl,
   1220  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1221  */
   1222 
   1223 vmem_addr_t
   1224 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1225 {
   1226 
   1227 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1228 }
   1229 
   1230 /*
   1231  * vmem_reap: reap unused resources.
   1232  *
   1233  * => return true if we successfully reaped something.
   1234  */
   1235 
   1236 bool
   1237 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1238 {
   1239 	bool didsomething = false;
   1240 
   1241 #if defined(QCACHE)
   1242 	didsomething = qc_reap(vm);
   1243 #endif /* defined(QCACHE) */
   1244 	return didsomething;
   1245 }
   1246 
   1247 /* ---- rehash */
   1248 
   1249 #if defined(_KERNEL)
   1250 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1251 static int vmem_rehash_interval;
   1252 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1253 static struct work vmem_rehash_wk;
   1254 
   1255 static void
   1256 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1257 {
   1258 	vmem_t *vm;
   1259 
   1260 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1261 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1262 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1263 		size_t desired;
   1264 		size_t current;
   1265 
   1266 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1267 			continue;
   1268 		}
   1269 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1270 		current = vm->vm_hashsize;
   1271 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1272 
   1273 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1274 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1275 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1276 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1277 		}
   1278 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1279 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1280 		}
   1281 	}
   1282 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1283 
   1284 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1285 }
   1286 
   1287 static void
   1288 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1289 {
   1290 
   1291 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1292 }
   1293 
   1294 void
   1295 vmem_rehash_start(void)
   1296 {
   1297 	int error;
   1298 
   1299 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1300 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1301 	if (error) {
   1302 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1303 	}
   1304 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1305 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1306 
   1307 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1308 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1309 }
   1310 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1311 
   1312 /* ---- debug */
   1313 
   1314 #if defined(DDB)
   1315 static bt_t *
   1316 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1317 {
   1318 	bt_t *bt;
   1319 
   1320 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1321 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1322 			continue;
   1323 		}
   1324 		if (bt->bt_start <= addr && addr < BT_END(bt)) {
   1325 			return bt;
   1326 		}
   1327 	}
   1328 
   1329 	return NULL;
   1330 }
   1331 
   1332 void
   1333 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1334 {
   1335 	vmem_t *vm;
   1336 
   1337 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1338 		bt_t *bt;
   1339 
   1340 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1341 		if (bt == NULL) {
   1342 			continue;
   1343 		}
   1344 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1345 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1346 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1347 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1348 	}
   1349 }
   1350 
   1351 static void
   1352 vmem_showall(void (*pr)(const char *, ...))
   1353 {
   1354 	vmem_t *vm;
   1355 
   1356 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1357 		(*pr)("VMEM '%s' at %p\n", vm->vm_name, vm);
   1358 		if (vm->vm_source)
   1359 			(*pr)("  VMEM backend '%s' at %p\n",
   1360 				vm->vm_source->vm_name, vm->vm_source);
   1361 	}
   1362 }
   1363 
   1364 static void
   1365 vmem_show(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1366 {
   1367 	vmem_t *vm;
   1368 	bt_t *bt = NULL;
   1369 
   1370 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1371 		if ((uintptr_t)vm == addr)
   1372 			goto found;
   1373 	}
   1374 
   1375 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1376 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1377 		if (bt != NULL)
   1378 			goto found;
   1379 	}
   1380 
   1381 	return;
   1382 found:
   1383 
   1384 	(*pr)("VMEM '%s' spans\n", vm->vm_name);
   1385 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1386 		(*pr)(" 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
   1387 			bt->bt_start, BT_END(bt),
   1388 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
   1389 			"allocated" :
   1390 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
   1391 			"free" :
   1392 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
   1393 			"span" : "static span");
   1394 	}
   1395 }
   1396 
   1397 void
   1398 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1399 {
   1400 	if (modif[0] == 'a') {
   1401 		vmem_showall(pr);
   1402 		return;
   1403 	}
   1404 
   1405 	vmem_show(addr, pr);
   1406 }
   1407 #endif /* defined(DDB) */
   1408 
   1409 #if defined(VMEM_DEBUG)
   1410 
   1411 #if !defined(_KERNEL)
   1412 #include <stdio.h>
   1413 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1414 
   1415 void bt_dump(const bt_t *);
   1416 
   1417 void
   1418 bt_dump(const bt_t *bt)
   1419 {
   1420 
   1421 	printf("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d\n",
   1422 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1423 	    bt->bt_type);
   1424 }
   1425 
   1426 void
   1427 vmem_dump(const vmem_t *vm)
   1428 {
   1429 	const bt_t *bt;
   1430 	int i;
   1431 
   1432 	printf("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1433 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1434 		bt_dump(bt);
   1435 	}
   1436 
   1437 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1438 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1439 
   1440 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1441 			continue;
   1442 		}
   1443 
   1444 		printf("freelist[%d]\n", i);
   1445 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1446 			bt_dump(bt);
   1447 			if (bt->bt_size) {
   1448 			}
   1449 		}
   1450 	}
   1451 }
   1452 
   1453 #if !defined(_KERNEL)
   1454 
   1455 int
   1456 main()
   1457 {
   1458 	vmem_t *vm;
   1459 	vmem_addr_t p;
   1460 	struct reg {
   1461 		vmem_addr_t p;
   1462 		vmem_size_t sz;
   1463 		bool x;
   1464 	} *reg = NULL;
   1465 	int nreg = 0;
   1466 	int nalloc = 0;
   1467 	int nfree = 0;
   1468 	vmem_size_t total = 0;
   1469 #if 1
   1470 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1471 #else
   1472 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1473 #endif
   1474 
   1475 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1476 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP);
   1477 	if (vm == NULL) {
   1478 		printf("vmem_create\n");
   1479 		exit(EXIT_FAILURE);
   1480 	}
   1481 	vmem_dump(vm);
   1482 
   1483 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1484 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1485 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
   1486 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1487 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1488 	vmem_dump(vm);
   1489 	for (;;) {
   1490 		struct reg *r;
   1491 		int t = rand() % 100;
   1492 
   1493 		if (t > 45) {
   1494 			/* alloc */
   1495 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1496 			bool x;
   1497 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1498 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1499 
   1500 			if (t > 70) {
   1501 				x = true;
   1502 				/* XXX */
   1503 				align = 1 << (rand() % 15);
   1504 				phase = rand() % 65536;
   1505 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1506 				if (align <= phase) {
   1507 					phase = 0;
   1508 				}
   1509 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1510 				    nocross)) {
   1511 					nocross = 0;
   1512 				}
   1513 				minaddr = rand() % 50000;
   1514 				maxaddr = rand() % 70000;
   1515 				if (minaddr > maxaddr) {
   1516 					minaddr = 0;
   1517 					maxaddr = 0;
   1518 				}
   1519 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1520 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1521 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1522 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1523 				    (uint64_t)sz,
   1524 				    (uint64_t)align,
   1525 				    (uint64_t)phase,
   1526 				    (uint64_t)nocross,
   1527 				    (uint64_t)minaddr,
   1528 				    (uint64_t)maxaddr);
   1529 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1530 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1531 			} else {
   1532 				x = false;
   1533 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1534 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1535 			}
   1536 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1537 			vmem_dump(vm);
   1538 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1539 				if (x) {
   1540 					continue;
   1541 				}
   1542 				break;
   1543 			}
   1544 			nreg++;
   1545 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1546 			r = &reg[nreg - 1];
   1547 			r->p = p;
   1548 			r->sz = sz;
   1549 			r->x = x;
   1550 			total += sz;
   1551 			nalloc++;
   1552 		} else if (nreg != 0) {
   1553 			/* free */
   1554 			r = &reg[rand() % nreg];
   1555 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1556 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1557 			if (r->x) {
   1558 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1559 			} else {
   1560 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1561 			}
   1562 			total -= r->sz;
   1563 			vmem_dump(vm);
   1564 			*r = reg[nreg - 1];
   1565 			nreg--;
   1566 			nfree++;
   1567 		}
   1568 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1569 	}
   1570 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1571 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1572 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1573 }
   1574 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1575 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
   1576