Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.50
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.50 2008/12/10 17:32:32 christos 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 1.50 2008/12/10 17:32:32 christos Exp $");
     42 
     43 #if defined(_KERNEL)
     44 #include "opt_ddb.h"
     45 #define	QCACHE
     46 #endif /* defined(_KERNEL) */
     47 
     48 #include <sys/param.h>
     49 #include <sys/hash.h>
     50 #include <sys/queue.h>
     51 
     52 #if defined(_KERNEL)
     53 #include <sys/systm.h>
     54 #include <sys/kernel.h>	/* hz */
     55 #include <sys/callout.h>
     56 #include <sys/malloc.h>
     57 #include <sys/once.h>
     58 #include <sys/pool.h>
     59 #include <sys/vmem.h>
     60 #include <sys/workqueue.h>
     61 #else /* defined(_KERNEL) */
     62 #include "../sys/vmem.h"
     63 #endif /* defined(_KERNEL) */
     64 
     65 #if defined(_KERNEL)
     66 #define	LOCK_DECL(name)		kmutex_t name
     67 #else /* defined(_KERNEL) */
     68 #include <errno.h>
     69 #include <assert.h>
     70 #include <stdlib.h>
     71 
     72 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     73 #define	LOCK_DECL(name)		/* nothing */
     74 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
     75 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
     76 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
     77 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
     78 #define	mutex_owned(a)		/* nothing */
     79 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	 /* nothing */
     80 #define	IPL_VM			0
     81 #endif /* defined(_KERNEL) */
     82 
     83 struct vmem;
     84 struct vmem_btag;
     85 
     86 #if defined(VMEM_DEBUG)
     87 void vmem_dump(const vmem_t *);
     88 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
     89 
     90 #define	VMEM_MAXORDER		(sizeof(vmem_size_t) * CHAR_BIT)
     91 
     92 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
     93 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	8192	/* XXX */
     94 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	VMEM_HASHSIZE_MIN
     95 
     96 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
     97 
     98 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
     99 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
    100 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
    101 
    102 #if defined(QCACHE)
    103 #define	VMEM_QCACHE_IDX_MAX	32
    104 
    105 #define	QC_NAME_MAX	16
    106 
    107 struct qcache {
    108 	pool_cache_t qc_cache;
    109 	vmem_t *qc_vmem;
    110 	char qc_name[QC_NAME_MAX];
    111 };
    112 typedef struct qcache qcache_t;
    113 #define	QC_POOL_TO_QCACHE(pool)	((qcache_t *)(pool->pr_qcache))
    114 #endif /* defined(QCACHE) */
    115 
    116 /* vmem arena */
    117 struct vmem {
    118 	LOCK_DECL(vm_lock);
    119 	vmem_addr_t (*vm_allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    120 	    vm_flag_t);
    121 	void (*vm_freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    122 	vmem_t *vm_source;
    123 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    124 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    125 	size_t vm_hashsize;
    126 	size_t vm_nbusytag;
    127 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    128 	size_t vm_quantum_mask;
    129 	int vm_quantum_shift;
    130 	const char *vm_name;
    131 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    132 
    133 #if defined(QCACHE)
    134 	/* quantum cache */
    135 	size_t vm_qcache_max;
    136 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    137 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    138 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    139 #endif /* defined(QCACHE) */
    140 };
    141 
    142 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    143 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    144 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    145 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    146 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    147 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    148 
    149 /* boundary tag */
    150 struct vmem_btag {
    151 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    152 	union {
    153 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    154 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    155 	} bt_u;
    156 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    157 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    158 	vmem_addr_t bt_start;
    159 	vmem_size_t bt_size;
    160 	int bt_type;
    161 };
    162 
    163 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    164 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    165 #define	BT_TYPE_FREE		3
    166 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    167 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    168 
    169 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size)
    170 
    171 typedef struct vmem_btag bt_t;
    172 
    173 /* ---- misc */
    174 
    175 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    176 	(-(-(addr) & -(align)))
    177 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    178 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    179 
    180 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    181 
    182 static int
    183 calc_order(vmem_size_t size)
    184 {
    185 	vmem_size_t target;
    186 	int i;
    187 
    188 	KASSERT(size != 0);
    189 
    190 	i = 0;
    191 	target = size >> 1;
    192 	while (ORDER2SIZE(i) <= target) {
    193 		i++;
    194 	}
    195 
    196 	KASSERT(ORDER2SIZE(i) <= size);
    197 	KASSERT(size < ORDER2SIZE(i + 1) || ORDER2SIZE(i + 1) < ORDER2SIZE(i));
    198 
    199 	return i;
    200 }
    201 
    202 #if defined(_KERNEL)
    203 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    204 #endif /* defined(_KERNEL) */
    205 
    206 static void *
    207 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    208 {
    209 
    210 #if defined(_KERNEL)
    211 	return malloc(sz, M_VMEM,
    212 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    213 #else /* defined(_KERNEL) */
    214 	return malloc(sz);
    215 #endif /* defined(_KERNEL) */
    216 }
    217 
    218 static void
    219 xfree(void *p)
    220 {
    221 
    222 #if defined(_KERNEL)
    223 	return free(p, M_VMEM);
    224 #else /* defined(_KERNEL) */
    225 	return free(p);
    226 #endif /* defined(_KERNEL) */
    227 }
    228 
    229 /* ---- boundary tag */
    230 
    231 #if defined(_KERNEL)
    232 static struct pool_cache bt_cache;
    233 #endif /* defined(_KERNEL) */
    234 
    235 static bt_t *
    236 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    237 {
    238 	bt_t *bt;
    239 
    240 #if defined(_KERNEL)
    241 	bt = pool_cache_get(&bt_cache,
    242 	    (flags & VM_SLEEP) != 0 ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    243 #else /* defined(_KERNEL) */
    244 	bt = malloc(sizeof *bt);
    245 #endif /* defined(_KERNEL) */
    246 
    247 	return bt;
    248 }
    249 
    250 static void
    251 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    252 {
    253 
    254 #if defined(_KERNEL)
    255 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    256 #else /* defined(_KERNEL) */
    257 	free(bt);
    258 #endif /* defined(_KERNEL) */
    259 }
    260 
    261 /*
    262  * freelist[0] ... [1, 1]
    263  * freelist[1] ... [2, 3]
    264  * freelist[2] ... [4, 7]
    265  * freelist[3] ... [8, 15]
    266  *  :
    267  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    268  *  :
    269  */
    270 
    271 static struct vmem_freelist *
    272 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    273 {
    274 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    275 	int idx;
    276 
    277 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    278 	KASSERT(size != 0);
    279 
    280 	idx = calc_order(qsize);
    281 	KASSERT(idx >= 0);
    282 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    283 
    284 	return &vm->vm_freelist[idx];
    285 }
    286 
    287 static struct vmem_freelist *
    288 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    289 {
    290 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    291 	int idx;
    292 
    293 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    294 	KASSERT(size != 0);
    295 
    296 	idx = calc_order(qsize);
    297 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    298 		idx++;
    299 		/* check too large request? */
    300 	}
    301 	KASSERT(idx >= 0);
    302 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    303 
    304 	return &vm->vm_freelist[idx];
    305 }
    306 
    307 /* ---- boundary tag hash */
    308 
    309 static struct vmem_hashlist *
    310 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    311 {
    312 	struct vmem_hashlist *list;
    313 	unsigned int hash;
    314 
    315 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    316 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    317 
    318 	return list;
    319 }
    320 
    321 static bt_t *
    322 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    323 {
    324 	struct vmem_hashlist *list;
    325 	bt_t *bt;
    326 
    327 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    328 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    329 		if (bt->bt_start == addr) {
    330 			break;
    331 		}
    332 	}
    333 
    334 	return bt;
    335 }
    336 
    337 static void
    338 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    339 {
    340 
    341 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    342 	vm->vm_nbusytag--;
    343 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    344 }
    345 
    346 static void
    347 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    348 {
    349 	struct vmem_hashlist *list;
    350 
    351 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    352 
    353 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    354 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    355 	vm->vm_nbusytag++;
    356 }
    357 
    358 /* ---- boundary tag list */
    359 
    360 static void
    361 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    362 {
    363 
    364 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    365 }
    366 
    367 static void
    368 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    369 {
    370 
    371 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    372 }
    373 
    374 static void
    375 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    376 {
    377 
    378 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    379 }
    380 
    381 static void
    382 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    383 {
    384 
    385 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    386 
    387 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    388 }
    389 
    390 static void
    391 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    392 {
    393 	struct vmem_freelist *list;
    394 
    395 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    396 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    397 }
    398 
    399 /* ---- vmem internal functions */
    400 
    401 #if defined(_KERNEL)
    402 static kmutex_t vmem_list_lock;
    403 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    404 #endif /* defined(_KERNEL) */
    405 
    406 #if defined(QCACHE)
    407 static inline vm_flag_t
    408 prf_to_vmf(int prflags)
    409 {
    410 	vm_flag_t vmflags;
    411 
    412 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    413 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    414 		vmflags = VM_SLEEP;
    415 	} else {
    416 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    417 	}
    418 	return vmflags;
    419 }
    420 
    421 static inline int
    422 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    423 {
    424 	int prflags;
    425 
    426 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    427 		prflags = PR_WAITOK;
    428 	} else {
    429 		prflags = PR_NOWAIT;
    430 	}
    431 	return prflags;
    432 }
    433 
    434 static size_t
    435 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    436 {
    437 	int i;
    438 
    439 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    440 		/* nothing */
    441 	}
    442 	return ORDER2SIZE(i);
    443 }
    444 
    445 static void *
    446 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    447 {
    448 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    449 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    450 
    451 	return (void *)vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    452 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT);
    453 }
    454 
    455 static void
    456 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    457 {
    458 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    459 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    460 
    461 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    462 }
    463 
    464 static void
    465 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    466 {
    467 	qcache_t *prevqc;
    468 	struct pool_allocator *pa;
    469 	int qcache_idx_max;
    470 	int i;
    471 
    472 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    473 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    474 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    475 	}
    476 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    477 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    478 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    479 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    480 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    481 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    482 
    483 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    484 	prevqc = NULL;
    485 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    486 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    487 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    488 
    489 		qc->qc_vmem = vm;
    490 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    491 		    vm->vm_name, size);
    492 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    493 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    494 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    495 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    496 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    497 		if (prevqc != NULL &&
    498 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    499 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    500 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    501 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    502 			continue;
    503 		}
    504 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    505 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    506 		prevqc = qc;
    507 	}
    508 }
    509 
    510 static void
    511 qc_destroy(vmem_t *vm)
    512 {
    513 	const qcache_t *prevqc;
    514 	int i;
    515 	int qcache_idx_max;
    516 
    517 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    518 	prevqc = NULL;
    519 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    520 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    521 
    522 		if (prevqc == qc) {
    523 			continue;
    524 		}
    525 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    526 		prevqc = qc;
    527 	}
    528 }
    529 
    530 static bool
    531 qc_reap(vmem_t *vm)
    532 {
    533 	const qcache_t *prevqc;
    534 	int i;
    535 	int qcache_idx_max;
    536 	bool didsomething = false;
    537 
    538 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    539 	prevqc = NULL;
    540 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    541 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    542 
    543 		if (prevqc == qc) {
    544 			continue;
    545 		}
    546 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    547 			didsomething = true;
    548 		}
    549 		prevqc = qc;
    550 	}
    551 
    552 	return didsomething;
    553 }
    554 #endif /* defined(QCACHE) */
    555 
    556 #if defined(_KERNEL)
    557 static int
    558 vmem_init(void)
    559 {
    560 
    561 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    562 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    563 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    564 	return 0;
    565 }
    566 #endif /* defined(_KERNEL) */
    567 
    568 static vmem_addr_t
    569 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    570     int spanbttype)
    571 {
    572 	bt_t *btspan;
    573 	bt_t *btfree;
    574 
    575 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    576 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    577 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN || spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    578 
    579 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    580 	if (btspan == NULL) {
    581 		return VMEM_ADDR_NULL;
    582 	}
    583 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    584 	if (btfree == NULL) {
    585 		bt_free(vm, btspan);
    586 		return VMEM_ADDR_NULL;
    587 	}
    588 
    589 	btspan->bt_type = spanbttype;
    590 	btspan->bt_start = addr;
    591 	btspan->bt_size = size;
    592 
    593 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    594 	btfree->bt_start = addr;
    595 	btfree->bt_size = size;
    596 
    597 	VMEM_LOCK(vm);
    598 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    599 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    600 	bt_insfree(vm, btfree);
    601 	VMEM_UNLOCK(vm);
    602 
    603 	return addr;
    604 }
    605 
    606 static void
    607 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    608 {
    609 
    610 #if defined(QCACHE)
    611 	qc_destroy(vm);
    612 #endif /* defined(QCACHE) */
    613 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    614 		int i;
    615 
    616 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    617 			bt_t *bt;
    618 
    619 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    620 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    621 				bt_free(vm, bt);
    622 			}
    623 		}
    624 		xfree(vm->vm_hashlist);
    625 	}
    626 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    627 	xfree(vm);
    628 }
    629 
    630 static int
    631 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    632 {
    633 	vmem_addr_t addr;
    634 
    635 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    636 		return EINVAL;
    637 	}
    638 
    639 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    640 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    641 		return ENOMEM;
    642 	}
    643 
    644 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    645 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    646 		return ENOMEM;
    647 	}
    648 
    649 	return 0;
    650 }
    651 
    652 static int
    653 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    654 {
    655 	bt_t *bt;
    656 	int i;
    657 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    658 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    659 	size_t oldhashsize;
    660 
    661 	KASSERT(newhashsize > 0);
    662 
    663 	newhashlist =
    664 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    665 	if (newhashlist == NULL) {
    666 		return ENOMEM;
    667 	}
    668 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    669 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    670 	}
    671 
    672 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    673 		xfree(newhashlist);
    674 		return EBUSY;
    675 	}
    676 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    677 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    678 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    679 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    680 	if (oldhashlist == NULL) {
    681 		VMEM_UNLOCK(vm);
    682 		return 0;
    683 	}
    684 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    685 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    686 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    687 			bt_insbusy(vm, bt);
    688 		}
    689 	}
    690 	VMEM_UNLOCK(vm);
    691 
    692 	xfree(oldhashlist);
    693 
    694 	return 0;
    695 }
    696 
    697 /*
    698  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    699  */
    700 
    701 static vmem_addr_t
    702 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    703     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    704 {
    705 	vmem_addr_t start;
    706 	vmem_addr_t end;
    707 
    708 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    709 
    710 	/*
    711 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    712 	 * unsigned integer of the same size.
    713 	 */
    714 
    715 	start = bt->bt_start;
    716 	if (start < minaddr) {
    717 		start = minaddr;
    718 	}
    719 	end = BT_END(bt);
    720 	if (end > maxaddr - 1) {
    721 		end = maxaddr - 1;
    722 	}
    723 	if (start >= end) {
    724 		return VMEM_ADDR_NULL;
    725 	}
    726 
    727 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    728 	if (start < bt->bt_start) {
    729 		start += align;
    730 	}
    731 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    732 		KASSERT(align < nocross);
    733 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    734 	}
    735 	if (start < end && end - start >= size) {
    736 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    737 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    738 		KASSERT(minaddr <= start);
    739 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size <= maxaddr);
    740 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    741 		KASSERT(start + size <= BT_END(bt));
    742 		return start;
    743 	}
    744 	return VMEM_ADDR_NULL;
    745 }
    746 
    747 #if !defined(VMEM_DEBUG)
    748 #define vmem_check_sanity(vm)	true
    749 #else
    750 
    751 static bool
    752 vmem_check_spanoverlap(const char *func, const vmem_t *vm,
    753 			const bt_t *bt, const bt_t *bt2)
    754 {
    755 	switch (bt->bt_type) {
    756 	case BT_TYPE_BUSY:
    757 	case BT_TYPE_FREE:
    758 		if (BT_ISSPAN_P(bt2))
    759 			return true;
    760 		break;
    761 	case BT_TYPE_SPAN:
    762 	case BT_TYPE_SPAN_STATIC:
    763 		if (bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY
    764 		   || bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE)
    765 			return true;
    766 		break;
    767 	}
    768 
    769 	if (bt->bt_start > bt2->bt_start) {
    770 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt2))
    771 			return true;
    772 
    773 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    774 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    775 			func, vm->vm_name,
    776 			(uint64_t)bt->bt_start,
    777 			(uint64_t)BT_END(bt),
    778 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    779 			"allocated" :
    780 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    781 			"free" :
    782 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    783 			"span" : "static span");
    784 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    785 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    786 			func, vm->vm_name,
    787 			(uint64_t)bt2->bt_start,
    788 			(uint64_t)BT_END(bt2),
    789 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    790 			"allocated" :
    791 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    792 			"free" :
    793 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    794 			"span" : "static span");
    795 		return false;
    796 	}
    797 	if (BT_END(bt) > bt2->bt_start) {
    798 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    799 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    800 			func, vm->vm_name,
    801 			(uint64_t)bt->bt_start,
    802 			(uint64_t)BT_END(bt),
    803 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    804 			"allocated" :
    805 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    806 			"free" :
    807 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    808 			"span" : "static span");
    809 		printf("%s: overlapping VMEM '%s' span 0x%"
    810 			PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    811 			func, vm->vm_name,
    812 			(uint64_t)bt2->bt_start,
    813 			(uint64_t)BT_END(bt2),
    814 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    815 			"allocated" :
    816 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    817 			"free" :
    818 			(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    819 			"span" : "static span");
    820 		return false;
    821 	}
    822 
    823 	return true;
    824 }
    825 
    826 static bool
    827 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
    828 {
    829 	const bt_t *bt, *bt2;
    830 
    831 	KASSERT(vm != NULL);
    832 
    833 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    834 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt)) {
    835 			printf("%s: bogus VMEM '%s' span 0x%"PRIx64
    836 				" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    837 				__func__, vm->vm_name,
    838 				(uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)BT_END(bt),
    839 				(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    840 				"allocated" :
    841 				(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    842 				"free" :
    843 				(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    844 				"span" : "static span");
    845 			return false;
    846 		}
    847 
    848 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
    849 			if (bt2->bt_start >= BT_END(bt2)) {
    850 				printf("%s: bogus VMEM '%s' span 0x%"PRIx64
    851 					" - 0x%"PRIx64" %s\n",
    852 					__func__, vm->vm_name,
    853 					(uint64_t)bt2->bt_start,
    854 					(uint64_t)BT_END(bt2),
    855 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
    856 					"allocated" :
    857 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
    858 					"free" :
    859 					(bt2->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
    860 					"span" : "static span");
    861 				return false;
    862 			}
    863 			if (bt == bt2)
    864 				continue;
    865 
    866 			if (vmem_check_spanoverlap(__func__, vm, bt, bt2)
    867 				== false)
    868 				return false;
    869 		}
    870 	}
    871 
    872 	return true;
    873 }
    874 #endif	/* DEBUG */
    875 
    876 /* ---- vmem API */
    877 
    878 /*
    879  * vmem_create: create an arena.
    880  *
    881  * => must not be called from interrupt context.
    882  */
    883 
    884 vmem_t *
    885 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    886     vmem_size_t quantum,
    887     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    888     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    889     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    890     int ipl)
    891 {
    892 	vmem_t *vm;
    893 	int i;
    894 #if defined(_KERNEL)
    895 	static ONCE_DECL(control);
    896 #endif /* defined(_KERNEL) */
    897 
    898 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    899 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    900 
    901 #if defined(_KERNEL)
    902 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    903 		return NULL;
    904 	}
    905 #endif /* defined(_KERNEL) */
    906 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    907 	if (vm == NULL) {
    908 		return NULL;
    909 	}
    910 
    911 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    912 	vm->vm_name = name;
    913 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    914 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    915 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    916 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    917 	vm->vm_freefn = freefn;
    918 	vm->vm_source = source;
    919 	vm->vm_nbusytag = 0;
    920 #if defined(QCACHE)
    921 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    922 #endif /* defined(QCACHE) */
    923 
    924 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    925 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    926 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    927 	}
    928 	vm->vm_hashlist = NULL;
    929 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    930 		vmem_destroy1(vm);
    931 		return NULL;
    932 	}
    933 
    934 	if (size != 0) {
    935 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    936 			vmem_destroy1(vm);
    937 			return NULL;
    938 		}
    939 	}
    940 
    941 #if defined(_KERNEL)
    942 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    943 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    944 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    945 #endif /* defined(_KERNEL) */
    946 
    947 	return vm;
    948 }
    949 
    950 void
    951 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    952 {
    953 
    954 #if defined(_KERNEL)
    955 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    956 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    957 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    958 #endif /* defined(_KERNEL) */
    959 
    960 	vmem_destroy1(vm);
    961 }
    962 
    963 vmem_size_t
    964 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    965 {
    966 
    967 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    968 }
    969 
    970 /*
    971  * vmem_alloc:
    972  *
    973  * => caller must ensure appropriate spl,
    974  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    975  */
    976 
    977 vmem_addr_t
    978 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    979 {
    980 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    981 
    982 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    983 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    984 
    985 	KASSERT(size > 0);
    986 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    987 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    988 		ASSERT_SLEEPABLE();
    989 	}
    990 
    991 #if defined(QCACHE)
    992 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    993 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    994 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    995 
    996 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    997 		    vmf_to_prf(flags));
    998 	}
    999 #endif /* defined(QCACHE) */
   1000 
   1001 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, 0, 0, flags);
   1002 }
   1003 
   1004 vmem_addr_t
   1005 vmem_xalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
   1006     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr,
   1007     vm_flag_t flags)
   1008 {
   1009 	struct vmem_freelist *list;
   1010 	struct vmem_freelist *first;
   1011 	struct vmem_freelist *end;
   1012 	bt_t *bt;
   1013 	bt_t *btnew;
   1014 	bt_t *btnew2;
   1015 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
   1016 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
   1017 	vmem_addr_t start;
   1018 
   1019 	KASSERT(size0 > 0);
   1020 	KASSERT(size > 0);
   1021 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
   1022 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
   1023 		ASSERT_SLEEPABLE();
   1024 	}
   1025 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1026 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
   1027 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1028 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
   1029 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
   1030 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
   1031 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
   1032 	KASSERT(maxaddr == 0 || minaddr < maxaddr);
   1033 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
   1034 
   1035 	if (align == 0) {
   1036 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
   1037 	}
   1038 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
   1039 	if (btnew == NULL) {
   1040 		return VMEM_ADDR_NULL;
   1041 	}
   1042 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
   1043 	if (btnew2 == NULL) {
   1044 		bt_free(vm, btnew);
   1045 		return VMEM_ADDR_NULL;
   1046 	}
   1047 
   1048 retry_strat:
   1049 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
   1050 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
   1051 retry:
   1052 	bt = NULL;
   1053 	VMEM_LOCK(vm);
   1054 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1055 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1056 		for (list = first; list < end; list++) {
   1057 			bt = LIST_FIRST(list);
   1058 			if (bt != NULL) {
   1059 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1060 				    nocross, minaddr, maxaddr);
   1061 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
   1062 					goto gotit;
   1063 				}
   1064 			}
   1065 		}
   1066 	} else { /* VM_BESTFIT */
   1067 		for (list = first; list < end; list++) {
   1068 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1069 				if (bt->bt_size >= size) {
   1070 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1071 					    nocross, minaddr, maxaddr);
   1072 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
   1073 						goto gotit;
   1074 					}
   1075 				}
   1076 			}
   1077 		}
   1078 	}
   1079 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1080 #if 1
   1081 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1082 		strat = VM_BESTFIT;
   1083 		goto retry_strat;
   1084 	}
   1085 #endif
   1086 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
   1087 	    nocross != 0 || minaddr != 0 || maxaddr != 0) {
   1088 
   1089 		/*
   1090 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1091 		 * satisfy restrictions?
   1092 		 */
   1093 
   1094 		goto fail;
   1095 	}
   1096 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1097 		goto retry;
   1098 	}
   1099 	/* XXX */
   1100 fail:
   1101 	bt_free(vm, btnew);
   1102 	bt_free(vm, btnew2);
   1103 	return VMEM_ADDR_NULL;
   1104 
   1105 gotit:
   1106 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1107 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1108 	bt_remfree(vm, bt);
   1109 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1110 	if (bt->bt_start != start) {
   1111 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1112 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1113 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1114 		bt->bt_start = start;
   1115 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1116 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1117 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1118 		btnew2 = NULL;
   1119 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1120 	}
   1121 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1122 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1123 		/* split */
   1124 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1125 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1126 		btnew->bt_size = size;
   1127 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1128 		bt->bt_size -= size;
   1129 		bt_insfree(vm, bt);
   1130 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1131 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1132 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1133 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1134 	} else {
   1135 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1136 		bt_insbusy(vm, bt);
   1137 		KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1138 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1139 		bt_free(vm, btnew);
   1140 		btnew = bt;
   1141 	}
   1142 	if (btnew2 != NULL) {
   1143 		bt_free(vm, btnew2);
   1144 	}
   1145 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1146 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1147 
   1148 	KASSERT(vmem_check_sanity(vm));
   1149 	return btnew->bt_start;
   1150 }
   1151 
   1152 /*
   1153  * vmem_free:
   1154  *
   1155  * => caller must ensure appropriate spl,
   1156  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1157  */
   1158 
   1159 void
   1160 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1161 {
   1162 
   1163 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1164 	KASSERT(size > 0);
   1165 
   1166 #if defined(QCACHE)
   1167 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1168 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1169 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1170 
   1171 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1172 	}
   1173 #endif /* defined(QCACHE) */
   1174 
   1175 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1176 }
   1177 
   1178 void
   1179 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1180 {
   1181 	bt_t *bt;
   1182 	bt_t *t;
   1183 
   1184 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1185 	KASSERT(size > 0);
   1186 
   1187 	VMEM_LOCK(vm);
   1188 
   1189 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1190 	KASSERT(bt != NULL);
   1191 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1192 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1193 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1194 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1195 	bt_rembusy(vm, bt);
   1196 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1197 
   1198 	/* coalesce */
   1199 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1200 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1201 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
   1202 		bt_remfree(vm, t);
   1203 		bt_remseg(vm, t);
   1204 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1205 		bt_free(vm, t);
   1206 	}
   1207 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1208 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1209 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
   1210 		bt_remfree(vm, t);
   1211 		bt_remseg(vm, t);
   1212 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1213 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1214 		bt_free(vm, t);
   1215 	}
   1216 
   1217 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1218 	KASSERT(t != NULL);
   1219 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1220 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1221 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1222 		vmem_addr_t spanaddr;
   1223 		vmem_size_t spansize;
   1224 
   1225 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1226 		spanaddr = bt->bt_start;
   1227 		spansize = bt->bt_size;
   1228 		bt_remseg(vm, bt);
   1229 		bt_free(vm, bt);
   1230 		bt_remseg(vm, t);
   1231 		bt_free(vm, t);
   1232 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1233 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1234 	} else {
   1235 		bt_insfree(vm, bt);
   1236 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1237 	}
   1238 }
   1239 
   1240 /*
   1241  * vmem_add:
   1242  *
   1243  * => caller must ensure appropriate spl,
   1244  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1245  */
   1246 
   1247 vmem_addr_t
   1248 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1249 {
   1250 
   1251 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1252 }
   1253 
   1254 /*
   1255  * vmem_reap: reap unused resources.
   1256  *
   1257  * => return true if we successfully reaped something.
   1258  */
   1259 
   1260 bool
   1261 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1262 {
   1263 	bool didsomething = false;
   1264 
   1265 #if defined(QCACHE)
   1266 	didsomething = qc_reap(vm);
   1267 #endif /* defined(QCACHE) */
   1268 	return didsomething;
   1269 }
   1270 
   1271 /* ---- rehash */
   1272 
   1273 #if defined(_KERNEL)
   1274 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1275 static int vmem_rehash_interval;
   1276 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1277 static struct work vmem_rehash_wk;
   1278 
   1279 static void
   1280 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1281 {
   1282 	vmem_t *vm;
   1283 
   1284 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1285 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1286 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1287 		size_t desired;
   1288 		size_t current;
   1289 
   1290 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1291 			continue;
   1292 		}
   1293 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1294 		current = vm->vm_hashsize;
   1295 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1296 
   1297 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1298 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1299 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1300 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1301 		}
   1302 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1303 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1304 		}
   1305 	}
   1306 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1307 
   1308 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1309 }
   1310 
   1311 static void
   1312 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1313 {
   1314 
   1315 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1316 }
   1317 
   1318 void
   1319 vmem_rehash_start(void)
   1320 {
   1321 	int error;
   1322 
   1323 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1324 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1325 	if (error) {
   1326 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1327 	}
   1328 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1329 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1330 
   1331 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1332 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1333 }
   1334 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1335 
   1336 /* ---- debug */
   1337 
   1338 #if defined(DDB)
   1339 static bt_t *
   1340 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1341 {
   1342 	bt_t *bt;
   1343 
   1344 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1345 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1346 			continue;
   1347 		}
   1348 		if (bt->bt_start <= addr && addr < BT_END(bt)) {
   1349 			return bt;
   1350 		}
   1351 	}
   1352 
   1353 	return NULL;
   1354 }
   1355 
   1356 void
   1357 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1358 {
   1359 	vmem_t *vm;
   1360 
   1361 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1362 		bt_t *bt;
   1363 
   1364 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1365 		if (bt == NULL) {
   1366 			continue;
   1367 		}
   1368 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1369 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1370 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1371 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1372 	}
   1373 }
   1374 
   1375 static void
   1376 vmem_showall(void (*pr)(const char *, ...))
   1377 {
   1378 	vmem_t *vm;
   1379 
   1380 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1381 		(*pr)("VMEM '%s' at %p\n", vm->vm_name, vm);
   1382 		if (vm->vm_source)
   1383 			(*pr)("  VMEM backend '%s' at %p\n",
   1384 				vm->vm_source->vm_name, vm->vm_source);
   1385 	}
   1386 }
   1387 
   1388 static void
   1389 vmem_show(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1390 {
   1391 	vmem_t *vm;
   1392 	bt_t *bt = NULL;
   1393 
   1394 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1395 		if ((uintptr_t)vm == addr)
   1396 			goto found;
   1397 	}
   1398 
   1399 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1400 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1401 		if (bt != NULL)
   1402 			goto found;
   1403 	}
   1404 
   1405 	return;
   1406 found:
   1407 
   1408 	(*pr)("VMEM '%s' spans\n", vm->vm_name);
   1409 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1410 		(*pr)(" 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64" %s\n",
   1411 			bt->bt_start, BT_END(bt),
   1412 			(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ?
   1413 			"allocated" :
   1414 			(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE) ?
   1415 			"free" :
   1416 			(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN) ?
   1417 			"span" : "static span");
   1418 	}
   1419 }
   1420 
   1421 void
   1422 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1423 {
   1424 	if (modif[0] == 'a') {
   1425 		vmem_showall(pr);
   1426 		return;
   1427 	}
   1428 
   1429 	vmem_show(addr, pr);
   1430 }
   1431 #endif /* defined(DDB) */
   1432 
   1433 #if defined(VMEM_DEBUG)
   1434 
   1435 #if !defined(_KERNEL)
   1436 #include <stdio.h>
   1437 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1438 
   1439 void bt_dump(const bt_t *);
   1440 
   1441 void
   1442 bt_dump(const bt_t *bt)
   1443 {
   1444 
   1445 	printf("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d\n",
   1446 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1447 	    bt->bt_type);
   1448 }
   1449 
   1450 void
   1451 vmem_dump(const vmem_t *vm)
   1452 {
   1453 	const bt_t *bt;
   1454 	int i;
   1455 
   1456 	printf("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1457 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1458 		bt_dump(bt);
   1459 	}
   1460 
   1461 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1462 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1463 
   1464 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1465 			continue;
   1466 		}
   1467 
   1468 		printf("freelist[%d]\n", i);
   1469 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1470 			bt_dump(bt);
   1471 			if (bt->bt_size) {
   1472 			}
   1473 		}
   1474 	}
   1475 }
   1476 
   1477 #if !defined(_KERNEL)
   1478 
   1479 int
   1480 main()
   1481 {
   1482 	vmem_t *vm;
   1483 	vmem_addr_t p;
   1484 	struct reg {
   1485 		vmem_addr_t p;
   1486 		vmem_size_t sz;
   1487 		bool x;
   1488 	} *reg = NULL;
   1489 	int nreg = 0;
   1490 	int nalloc = 0;
   1491 	int nfree = 0;
   1492 	vmem_size_t total = 0;
   1493 #if 1
   1494 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1495 #else
   1496 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1497 #endif
   1498 
   1499 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1500 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP);
   1501 	if (vm == NULL) {
   1502 		printf("vmem_create\n");
   1503 		exit(EXIT_FAILURE);
   1504 	}
   1505 	vmem_dump(vm);
   1506 
   1507 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1508 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1509 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
   1510 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1511 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1512 	vmem_dump(vm);
   1513 	for (;;) {
   1514 		struct reg *r;
   1515 		int t = rand() % 100;
   1516 
   1517 		if (t > 45) {
   1518 			/* alloc */
   1519 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1520 			bool x;
   1521 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1522 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1523 
   1524 			if (t > 70) {
   1525 				x = true;
   1526 				/* XXX */
   1527 				align = 1 << (rand() % 15);
   1528 				phase = rand() % 65536;
   1529 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1530 				if (align <= phase) {
   1531 					phase = 0;
   1532 				}
   1533 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1534 				    nocross)) {
   1535 					nocross = 0;
   1536 				}
   1537 				minaddr = rand() % 50000;
   1538 				maxaddr = rand() % 70000;
   1539 				if (minaddr > maxaddr) {
   1540 					minaddr = 0;
   1541 					maxaddr = 0;
   1542 				}
   1543 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1544 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1545 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1546 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1547 				    (uint64_t)sz,
   1548 				    (uint64_t)align,
   1549 				    (uint64_t)phase,
   1550 				    (uint64_t)nocross,
   1551 				    (uint64_t)minaddr,
   1552 				    (uint64_t)maxaddr);
   1553 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1554 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1555 			} else {
   1556 				x = false;
   1557 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1558 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1559 			}
   1560 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1561 			vmem_dump(vm);
   1562 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1563 				if (x) {
   1564 					continue;
   1565 				}
   1566 				break;
   1567 			}
   1568 			nreg++;
   1569 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1570 			r = &reg[nreg - 1];
   1571 			r->p = p;
   1572 			r->sz = sz;
   1573 			r->x = x;
   1574 			total += sz;
   1575 			nalloc++;
   1576 		} else if (nreg != 0) {
   1577 			/* free */
   1578 			r = &reg[rand() % nreg];
   1579 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1580 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1581 			if (r->x) {
   1582 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1583 			} else {
   1584 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1585 			}
   1586 			total -= r->sz;
   1587 			vmem_dump(vm);
   1588 			*r = reg[nreg - 1];
   1589 			nreg--;
   1590 			nfree++;
   1591 		}
   1592 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1593 	}
   1594 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1595 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1596 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1597 }
   1598 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1599 #endif /* defined(VMEM_DEBUG) */
   1600