Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.57
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.57 2009/03/18 10:22:42 cegger Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006,2007,2008,2009 YAMAMOTO Takashi,
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
      8  * modification, are permitted provided that the following conditions
      9  * are met:
     10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     15  *
     16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
     17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
     18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
     19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
     20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
     21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
     22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
     23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
     24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     26  * SUCH DAMAGE.
     27  */
     28 
     29 /*
     30  * reference:
     31  * -	Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator
     32  *	to Many CPUs and Arbitrary Resources
     33  *	http://www.usenix.org/event/usenix01/bonwick.html
     34  *
     35  * 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 1.57 2009/03/18 10:22:42 cegger 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)		\
     67     kmutex_t name; char lockpad[COHERENCY_UNIT - sizeof(kmutex_t)]
     68 #else /* defined(_KERNEL) */
     69 #include <errno.h>
     70 #include <assert.h>
     71 #include <stdlib.h>
     72 
     73 #define	UNITTEST
     74 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     75 #define	LOCK_DECL(name)		/* nothing */
     76 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
     77 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
     78 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
     79 #define	mutex_tryenter(a)	true
     80 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
     81 #define	mutex_owned(a)		/* nothing */
     82 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	/* nothing */
     83 #define	panic(...)		printf(__VA_ARGS__); abort()
     84 #endif /* defined(_KERNEL) */
     85 
     86 struct vmem;
     87 struct vmem_btag;
     88 
     89 #if defined(VMEM_SANITY)
     90 static void vmem_check(vmem_t *);
     91 #else /* defined(VMEM_SANITY) */
     92 #define vmem_check(vm)	/* nothing */
     93 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
     94 
     95 #define	VMEM_MAXORDER		(sizeof(vmem_size_t) * CHAR_BIT)
     96 
     97 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
     98 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	65536	/* XXX */
     99 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	128
    100 
    101 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
    102 
    103 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
    104 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
    105 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
    106 
    107 #if defined(QCACHE)
    108 #define	VMEM_QCACHE_IDX_MAX	32
    109 
    110 #define	QC_NAME_MAX	16
    111 
    112 struct qcache {
    113 	pool_cache_t qc_cache;
    114 	vmem_t *qc_vmem;
    115 	char qc_name[QC_NAME_MAX];
    116 };
    117 typedef struct qcache qcache_t;
    118 #define	QC_POOL_TO_QCACHE(pool)	((qcache_t *)(pool->pr_qcache))
    119 #endif /* defined(QCACHE) */
    120 
    121 /* vmem arena */
    122 struct vmem {
    123 	LOCK_DECL(vm_lock);
    124 	vmem_addr_t (*vm_allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    125 	    vm_flag_t);
    126 	void (*vm_freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    127 	vmem_t *vm_source;
    128 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    129 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    130 	size_t vm_hashsize;
    131 	size_t vm_nbusytag;
    132 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    133 	size_t vm_quantum_mask;
    134 	int vm_quantum_shift;
    135 	const char *vm_name;
    136 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    137 
    138 #if defined(QCACHE)
    139 	/* quantum cache */
    140 	size_t vm_qcache_max;
    141 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    142 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    143 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    144 #endif /* defined(QCACHE) */
    145 };
    146 
    147 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    148 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    149 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    150 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    151 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    152 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    153 
    154 /* boundary tag */
    155 struct vmem_btag {
    156 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    157 	union {
    158 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    159 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    160 	} bt_u;
    161 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    162 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    163 	vmem_addr_t bt_start;
    164 	vmem_size_t bt_size;
    165 	int bt_type;
    166 };
    167 
    168 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    169 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    170 #define	BT_TYPE_FREE		3
    171 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    172 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    173 
    174 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size)
    175 
    176 typedef struct vmem_btag bt_t;
    177 
    178 /* ---- misc */
    179 
    180 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    181 	(-(-(addr) & -(align)))
    182 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    183 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    184 
    185 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    186 
    187 static int
    188 calc_order(vmem_size_t size)
    189 {
    190 	vmem_size_t target;
    191 	int i;
    192 
    193 	KASSERT(size != 0);
    194 
    195 	i = 0;
    196 	target = size >> 1;
    197 	while (ORDER2SIZE(i) <= target) {
    198 		i++;
    199 	}
    200 
    201 	KASSERT(ORDER2SIZE(i) <= size);
    202 	KASSERT(size < ORDER2SIZE(i + 1) || ORDER2SIZE(i + 1) < ORDER2SIZE(i));
    203 
    204 	return i;
    205 }
    206 
    207 #if defined(_KERNEL)
    208 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    209 #endif /* defined(_KERNEL) */
    210 
    211 static void *
    212 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    213 {
    214 
    215 #if defined(_KERNEL)
    216 	return malloc(sz, M_VMEM,
    217 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    218 #else /* defined(_KERNEL) */
    219 	return malloc(sz);
    220 #endif /* defined(_KERNEL) */
    221 }
    222 
    223 static void
    224 xfree(void *p)
    225 {
    226 
    227 #if defined(_KERNEL)
    228 	return free(p, M_VMEM);
    229 #else /* defined(_KERNEL) */
    230 	return free(p);
    231 #endif /* defined(_KERNEL) */
    232 }
    233 
    234 /* ---- boundary tag */
    235 
    236 #if defined(_KERNEL)
    237 static struct pool_cache bt_cache;
    238 #endif /* defined(_KERNEL) */
    239 
    240 static bt_t *
    241 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    242 {
    243 	bt_t *bt;
    244 
    245 #if defined(_KERNEL)
    246 	bt = pool_cache_get(&bt_cache,
    247 	    (flags & VM_SLEEP) != 0 ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    248 #else /* defined(_KERNEL) */
    249 	bt = malloc(sizeof *bt);
    250 #endif /* defined(_KERNEL) */
    251 
    252 	return bt;
    253 }
    254 
    255 static void
    256 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    257 {
    258 
    259 #if defined(_KERNEL)
    260 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    261 #else /* defined(_KERNEL) */
    262 	free(bt);
    263 #endif /* defined(_KERNEL) */
    264 }
    265 
    266 /*
    267  * freelist[0] ... [1, 1]
    268  * freelist[1] ... [2, 3]
    269  * freelist[2] ... [4, 7]
    270  * freelist[3] ... [8, 15]
    271  *  :
    272  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    273  *  :
    274  */
    275 
    276 static struct vmem_freelist *
    277 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    278 {
    279 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    280 	int idx;
    281 
    282 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    283 	KASSERT(size != 0);
    284 
    285 	idx = calc_order(qsize);
    286 	KASSERT(idx >= 0);
    287 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    288 
    289 	return &vm->vm_freelist[idx];
    290 }
    291 
    292 static struct vmem_freelist *
    293 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    294 {
    295 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    296 	int idx;
    297 
    298 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    299 	KASSERT(size != 0);
    300 
    301 	idx = calc_order(qsize);
    302 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    303 		idx++;
    304 		/* check too large request? */
    305 	}
    306 	KASSERT(idx >= 0);
    307 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    308 
    309 	return &vm->vm_freelist[idx];
    310 }
    311 
    312 /* ---- boundary tag hash */
    313 
    314 static struct vmem_hashlist *
    315 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    316 {
    317 	struct vmem_hashlist *list;
    318 	unsigned int hash;
    319 
    320 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    321 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    322 
    323 	return list;
    324 }
    325 
    326 static bt_t *
    327 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    328 {
    329 	struct vmem_hashlist *list;
    330 	bt_t *bt;
    331 
    332 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    333 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    334 		if (bt->bt_start == addr) {
    335 			break;
    336 		}
    337 	}
    338 
    339 	return bt;
    340 }
    341 
    342 static void
    343 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    344 {
    345 
    346 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    347 	vm->vm_nbusytag--;
    348 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    349 }
    350 
    351 static void
    352 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    353 {
    354 	struct vmem_hashlist *list;
    355 
    356 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    357 
    358 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    359 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    360 	vm->vm_nbusytag++;
    361 }
    362 
    363 /* ---- boundary tag list */
    364 
    365 static void
    366 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    367 {
    368 
    369 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    370 }
    371 
    372 static void
    373 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    374 {
    375 
    376 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    377 }
    378 
    379 static void
    380 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    381 {
    382 
    383 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    384 }
    385 
    386 static void
    387 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    388 {
    389 
    390 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    391 
    392 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    393 }
    394 
    395 static void
    396 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    397 {
    398 	struct vmem_freelist *list;
    399 
    400 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    401 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    402 }
    403 
    404 /* ---- vmem internal functions */
    405 
    406 #if defined(_KERNEL)
    407 static kmutex_t vmem_list_lock;
    408 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    409 #endif /* defined(_KERNEL) */
    410 
    411 #if defined(QCACHE)
    412 static inline vm_flag_t
    413 prf_to_vmf(int prflags)
    414 {
    415 	vm_flag_t vmflags;
    416 
    417 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    418 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    419 		vmflags = VM_SLEEP;
    420 	} else {
    421 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    422 	}
    423 	return vmflags;
    424 }
    425 
    426 static inline int
    427 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    428 {
    429 	int prflags;
    430 
    431 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    432 		prflags = PR_WAITOK;
    433 	} else {
    434 		prflags = PR_NOWAIT;
    435 	}
    436 	return prflags;
    437 }
    438 
    439 static size_t
    440 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    441 {
    442 	int i;
    443 
    444 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    445 		/* nothing */
    446 	}
    447 	return ORDER2SIZE(i);
    448 }
    449 
    450 static void *
    451 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    452 {
    453 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    454 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    455 
    456 	return (void *)vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    457 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT);
    458 }
    459 
    460 static void
    461 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    462 {
    463 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    464 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    465 
    466 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    467 }
    468 
    469 static void
    470 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    471 {
    472 	qcache_t *prevqc;
    473 	struct pool_allocator *pa;
    474 	int qcache_idx_max;
    475 	int i;
    476 
    477 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    478 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    479 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    480 	}
    481 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    482 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    483 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    484 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    485 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    486 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    487 
    488 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    489 	prevqc = NULL;
    490 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    491 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    492 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    493 
    494 		qc->qc_vmem = vm;
    495 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    496 		    vm->vm_name, size);
    497 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    498 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    499 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    500 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    501 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    502 		if (prevqc != NULL &&
    503 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    504 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    505 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    506 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    507 			continue;
    508 		}
    509 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    510 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    511 		prevqc = qc;
    512 	}
    513 }
    514 
    515 static void
    516 qc_destroy(vmem_t *vm)
    517 {
    518 	const qcache_t *prevqc;
    519 	int i;
    520 	int qcache_idx_max;
    521 
    522 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    523 	prevqc = NULL;
    524 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    525 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    526 
    527 		if (prevqc == qc) {
    528 			continue;
    529 		}
    530 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    531 		prevqc = qc;
    532 	}
    533 }
    534 
    535 static bool
    536 qc_reap(vmem_t *vm)
    537 {
    538 	const qcache_t *prevqc;
    539 	int i;
    540 	int qcache_idx_max;
    541 	bool didsomething = false;
    542 
    543 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    544 	prevqc = NULL;
    545 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    546 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    547 
    548 		if (prevqc == qc) {
    549 			continue;
    550 		}
    551 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    552 			didsomething = true;
    553 		}
    554 		prevqc = qc;
    555 	}
    556 
    557 	return didsomething;
    558 }
    559 #endif /* defined(QCACHE) */
    560 
    561 #if defined(_KERNEL)
    562 static int
    563 vmem_init(void)
    564 {
    565 
    566 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    567 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    568 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    569 	return 0;
    570 }
    571 #endif /* defined(_KERNEL) */
    572 
    573 static vmem_addr_t
    574 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    575     int spanbttype)
    576 {
    577 	bt_t *btspan;
    578 	bt_t *btfree;
    579 
    580 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    581 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    582 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN || spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    583 
    584 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    585 	if (btspan == NULL) {
    586 		return VMEM_ADDR_NULL;
    587 	}
    588 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    589 	if (btfree == NULL) {
    590 		bt_free(vm, btspan);
    591 		return VMEM_ADDR_NULL;
    592 	}
    593 
    594 	btspan->bt_type = spanbttype;
    595 	btspan->bt_start = addr;
    596 	btspan->bt_size = size;
    597 
    598 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    599 	btfree->bt_start = addr;
    600 	btfree->bt_size = size;
    601 
    602 	VMEM_LOCK(vm);
    603 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    604 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    605 	bt_insfree(vm, btfree);
    606 	VMEM_UNLOCK(vm);
    607 
    608 	return addr;
    609 }
    610 
    611 static void
    612 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    613 {
    614 
    615 #if defined(QCACHE)
    616 	qc_destroy(vm);
    617 #endif /* defined(QCACHE) */
    618 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    619 		int i;
    620 
    621 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    622 			bt_t *bt;
    623 
    624 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    625 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    626 				bt_free(vm, bt);
    627 			}
    628 		}
    629 		xfree(vm->vm_hashlist);
    630 	}
    631 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    632 	xfree(vm);
    633 }
    634 
    635 static int
    636 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    637 {
    638 	vmem_addr_t addr;
    639 
    640 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    641 		return EINVAL;
    642 	}
    643 
    644 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    645 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    646 		return ENOMEM;
    647 	}
    648 
    649 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    650 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    651 		return ENOMEM;
    652 	}
    653 
    654 	return 0;
    655 }
    656 
    657 static int
    658 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    659 {
    660 	bt_t *bt;
    661 	int i;
    662 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    663 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    664 	size_t oldhashsize;
    665 
    666 	KASSERT(newhashsize > 0);
    667 
    668 	newhashlist =
    669 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    670 	if (newhashlist == NULL) {
    671 		return ENOMEM;
    672 	}
    673 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    674 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    675 	}
    676 
    677 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    678 		xfree(newhashlist);
    679 		return EBUSY;
    680 	}
    681 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    682 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    683 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    684 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    685 	if (oldhashlist == NULL) {
    686 		VMEM_UNLOCK(vm);
    687 		return 0;
    688 	}
    689 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    690 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    691 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    692 			bt_insbusy(vm, bt);
    693 		}
    694 	}
    695 	VMEM_UNLOCK(vm);
    696 
    697 	xfree(oldhashlist);
    698 
    699 	return 0;
    700 }
    701 
    702 /*
    703  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    704  */
    705 
    706 static vmem_addr_t
    707 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    708     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    709 {
    710 	vmem_addr_t start;
    711 	vmem_addr_t end;
    712 
    713 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    714 
    715 	/*
    716 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    717 	 * unsigned integer of the same size.
    718 	 */
    719 
    720 	start = bt->bt_start;
    721 	if (start < minaddr) {
    722 		start = minaddr;
    723 	}
    724 	end = BT_END(bt);
    725 	if (end > maxaddr - 1) {
    726 		end = maxaddr - 1;
    727 	}
    728 	if (start >= end) {
    729 		return VMEM_ADDR_NULL;
    730 	}
    731 
    732 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    733 	if (start < bt->bt_start) {
    734 		start += align;
    735 	}
    736 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    737 		KASSERT(align < nocross);
    738 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    739 	}
    740 	if (start < end && end - start >= size) {
    741 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    742 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    743 		KASSERT(minaddr <= start);
    744 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size <= maxaddr);
    745 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    746 		KASSERT(start + size <= BT_END(bt));
    747 		return start;
    748 	}
    749 	return VMEM_ADDR_NULL;
    750 }
    751 
    752 /* ---- vmem API */
    753 
    754 /*
    755  * vmem_create: create an arena.
    756  *
    757  * => must not be called from interrupt context.
    758  */
    759 
    760 vmem_t *
    761 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    762     vmem_size_t quantum,
    763     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    764     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    765     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    766     int ipl)
    767 {
    768 	vmem_t *vm;
    769 	int i;
    770 #if defined(_KERNEL)
    771 	static ONCE_DECL(control);
    772 #endif /* defined(_KERNEL) */
    773 
    774 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    775 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    776 
    777 #if defined(_KERNEL)
    778 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    779 		return NULL;
    780 	}
    781 #endif /* defined(_KERNEL) */
    782 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    783 	if (vm == NULL) {
    784 		return NULL;
    785 	}
    786 
    787 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    788 	vm->vm_name = name;
    789 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    790 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    791 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    792 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    793 	vm->vm_freefn = freefn;
    794 	vm->vm_source = source;
    795 	vm->vm_nbusytag = 0;
    796 #if defined(QCACHE)
    797 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    798 #endif /* defined(QCACHE) */
    799 
    800 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    801 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    802 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    803 	}
    804 	vm->vm_hashlist = NULL;
    805 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    806 		vmem_destroy1(vm);
    807 		return NULL;
    808 	}
    809 
    810 	if (size != 0) {
    811 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    812 			vmem_destroy1(vm);
    813 			return NULL;
    814 		}
    815 	}
    816 
    817 #if defined(_KERNEL)
    818 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    819 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    820 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    821 #endif /* defined(_KERNEL) */
    822 
    823 	return vm;
    824 }
    825 
    826 void
    827 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    828 {
    829 
    830 #if defined(_KERNEL)
    831 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    832 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    833 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    834 #endif /* defined(_KERNEL) */
    835 
    836 	vmem_destroy1(vm);
    837 }
    838 
    839 vmem_size_t
    840 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    841 {
    842 
    843 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    844 }
    845 
    846 /*
    847  * vmem_alloc:
    848  *
    849  * => caller must ensure appropriate spl,
    850  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    851  */
    852 
    853 vmem_addr_t
    854 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    855 {
    856 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    857 
    858 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    859 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    860 
    861 	KASSERT(size > 0);
    862 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    863 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    864 		ASSERT_SLEEPABLE();
    865 	}
    866 
    867 #if defined(QCACHE)
    868 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    869 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    870 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    871 
    872 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    873 		    vmf_to_prf(flags));
    874 	}
    875 #endif /* defined(QCACHE) */
    876 
    877 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, 0, 0, flags);
    878 }
    879 
    880 vmem_addr_t
    881 vmem_xalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    882     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr,
    883     vm_flag_t flags)
    884 {
    885 	struct vmem_freelist *list;
    886 	struct vmem_freelist *first;
    887 	struct vmem_freelist *end;
    888 	bt_t *bt;
    889 	bt_t *btnew;
    890 	bt_t *btnew2;
    891 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    892 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    893 	vmem_addr_t start;
    894 
    895 	KASSERT(size0 > 0);
    896 	KASSERT(size > 0);
    897 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    898 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    899 		ASSERT_SLEEPABLE();
    900 	}
    901 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    902 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    903 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    904 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    905 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    906 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    907 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    908 	KASSERT(maxaddr == 0 || minaddr < maxaddr);
    909 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    910 
    911 	if (align == 0) {
    912 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    913 	}
    914 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    915 	if (btnew == NULL) {
    916 		return VMEM_ADDR_NULL;
    917 	}
    918 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    919 	if (btnew2 == NULL) {
    920 		bt_free(vm, btnew);
    921 		return VMEM_ADDR_NULL;
    922 	}
    923 
    924 retry_strat:
    925 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    926 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    927 retry:
    928 	bt = NULL;
    929 	VMEM_LOCK(vm);
    930 	vmem_check(vm);
    931 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    932 		for (list = first; list < end; list++) {
    933 			bt = LIST_FIRST(list);
    934 			if (bt != NULL) {
    935 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    936 				    nocross, minaddr, maxaddr);
    937 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    938 					goto gotit;
    939 				}
    940 			}
    941 		}
    942 	} else { /* VM_BESTFIT */
    943 		for (list = first; list < end; list++) {
    944 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
    945 				if (bt->bt_size >= size) {
    946 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    947 					    nocross, minaddr, maxaddr);
    948 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    949 						goto gotit;
    950 					}
    951 				}
    952 			}
    953 		}
    954 	}
    955 	VMEM_UNLOCK(vm);
    956 #if 1
    957 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    958 		strat = VM_BESTFIT;
    959 		goto retry_strat;
    960 	}
    961 #endif
    962 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
    963 	    nocross != 0 || minaddr != 0 || maxaddr != 0) {
    964 
    965 		/*
    966 		 * XXX should try to import a region large enough to
    967 		 * satisfy restrictions?
    968 		 */
    969 
    970 		goto fail;
    971 	}
    972 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
    973 		goto retry;
    974 	}
    975 	/* XXX */
    976 fail:
    977 	bt_free(vm, btnew);
    978 	bt_free(vm, btnew2);
    979 	return VMEM_ADDR_NULL;
    980 
    981 gotit:
    982 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    983 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    984 	bt_remfree(vm, bt);
    985 	vmem_check(vm);
    986 	if (bt->bt_start != start) {
    987 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    988 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
    989 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
    990 		bt->bt_start = start;
    991 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
    992 		bt_insfree(vm, btnew2);
    993 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
    994 		btnew2 = NULL;
    995 		vmem_check(vm);
    996 	}
    997 	KASSERT(bt->bt_start == start);
    998 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
    999 		/* split */
   1000 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1001 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1002 		btnew->bt_size = size;
   1003 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1004 		bt->bt_size -= size;
   1005 		bt_insfree(vm, bt);
   1006 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1007 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1008 		vmem_check(vm);
   1009 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1010 	} else {
   1011 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1012 		bt_insbusy(vm, bt);
   1013 		vmem_check(vm);
   1014 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1015 		bt_free(vm, btnew);
   1016 		btnew = bt;
   1017 	}
   1018 	if (btnew2 != NULL) {
   1019 		bt_free(vm, btnew2);
   1020 	}
   1021 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1022 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1023 
   1024 	return btnew->bt_start;
   1025 }
   1026 
   1027 /*
   1028  * vmem_free:
   1029  *
   1030  * => caller must ensure appropriate spl,
   1031  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1032  */
   1033 
   1034 void
   1035 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1036 {
   1037 
   1038 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1039 	KASSERT(size > 0);
   1040 
   1041 #if defined(QCACHE)
   1042 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1043 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1044 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1045 
   1046 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1047 	}
   1048 #endif /* defined(QCACHE) */
   1049 
   1050 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1051 }
   1052 
   1053 void
   1054 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1055 {
   1056 	bt_t *bt;
   1057 	bt_t *t;
   1058 
   1059 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1060 	KASSERT(size > 0);
   1061 
   1062 	VMEM_LOCK(vm);
   1063 
   1064 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1065 	KASSERT(bt != NULL);
   1066 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1067 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1068 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1069 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1070 	bt_rembusy(vm, bt);
   1071 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1072 
   1073 	/* coalesce */
   1074 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1075 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1076 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
   1077 		bt_remfree(vm, t);
   1078 		bt_remseg(vm, t);
   1079 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1080 		bt_free(vm, t);
   1081 	}
   1082 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1083 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1084 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
   1085 		bt_remfree(vm, t);
   1086 		bt_remseg(vm, t);
   1087 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1088 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1089 		bt_free(vm, t);
   1090 	}
   1091 
   1092 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1093 	KASSERT(t != NULL);
   1094 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1095 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1096 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1097 		vmem_addr_t spanaddr;
   1098 		vmem_size_t spansize;
   1099 
   1100 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1101 		spanaddr = bt->bt_start;
   1102 		spansize = bt->bt_size;
   1103 		bt_remseg(vm, bt);
   1104 		bt_free(vm, bt);
   1105 		bt_remseg(vm, t);
   1106 		bt_free(vm, t);
   1107 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1108 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1109 	} else {
   1110 		bt_insfree(vm, bt);
   1111 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1112 	}
   1113 }
   1114 
   1115 /*
   1116  * vmem_add:
   1117  *
   1118  * => caller must ensure appropriate spl,
   1119  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1120  */
   1121 
   1122 vmem_addr_t
   1123 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1124 {
   1125 
   1126 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1127 }
   1128 
   1129 /*
   1130  * vmem_reap: reap unused resources.
   1131  *
   1132  * => return true if we successfully reaped something.
   1133  */
   1134 
   1135 bool
   1136 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1137 {
   1138 	bool didsomething = false;
   1139 
   1140 #if defined(QCACHE)
   1141 	didsomething = qc_reap(vm);
   1142 #endif /* defined(QCACHE) */
   1143 	return didsomething;
   1144 }
   1145 
   1146 /* ---- rehash */
   1147 
   1148 #if defined(_KERNEL)
   1149 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1150 static int vmem_rehash_interval;
   1151 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1152 static struct work vmem_rehash_wk;
   1153 
   1154 static void
   1155 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1156 {
   1157 	vmem_t *vm;
   1158 
   1159 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1160 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1161 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1162 		size_t desired;
   1163 		size_t current;
   1164 
   1165 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1166 			continue;
   1167 		}
   1168 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1169 		current = vm->vm_hashsize;
   1170 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1171 
   1172 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1173 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1174 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1175 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1176 		}
   1177 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1178 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1179 		}
   1180 	}
   1181 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1182 
   1183 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1184 }
   1185 
   1186 static void
   1187 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1188 {
   1189 
   1190 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1191 }
   1192 
   1193 void
   1194 vmem_rehash_start(void)
   1195 {
   1196 	int error;
   1197 
   1198 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1199 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1200 	if (error) {
   1201 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1202 	}
   1203 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1204 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1205 
   1206 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1207 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1208 }
   1209 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1210 
   1211 /* ---- debug */
   1212 
   1213 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1214 
   1215 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1216 
   1217 static const char *
   1218 bt_type_string(int type)
   1219 {
   1220 	static const char * const table[] = {
   1221 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1222 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1223 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1224 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1225 	};
   1226 
   1227 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1228 		return "BOGUS";
   1229 	}
   1230 	return table[type];
   1231 }
   1232 
   1233 static void
   1234 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1235 {
   1236 
   1237 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1238 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1239 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1240 }
   1241 
   1242 static void
   1243 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1244 {
   1245 	const bt_t *bt;
   1246 	int i;
   1247 
   1248 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1249 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1250 		bt_dump(bt, pr);
   1251 	}
   1252 
   1253 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1254 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1255 
   1256 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1257 			continue;
   1258 		}
   1259 
   1260 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1261 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1262 			bt_dump(bt, pr);
   1263 		}
   1264 	}
   1265 }
   1266 
   1267 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1268 
   1269 #if defined(DDB)
   1270 static bt_t *
   1271 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1272 {
   1273 	bt_t *bt;
   1274 
   1275 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1276 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1277 			continue;
   1278 		}
   1279 		if (bt->bt_start <= addr && addr < BT_END(bt)) {
   1280 			return bt;
   1281 		}
   1282 	}
   1283 
   1284 	return NULL;
   1285 }
   1286 
   1287 void
   1288 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1289 {
   1290 	vmem_t *vm;
   1291 
   1292 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1293 		bt_t *bt;
   1294 
   1295 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1296 		if (bt == NULL) {
   1297 			continue;
   1298 		}
   1299 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1300 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1301 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1302 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1303 	}
   1304 }
   1305 
   1306 void
   1307 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1308 {
   1309 	const vmem_t *vm;
   1310 
   1311 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1312 		vmem_dump(vm, pr);
   1313 	}
   1314 }
   1315 
   1316 void
   1317 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1318 {
   1319 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1320 
   1321 	vmem_dump(vm, pr);
   1322 }
   1323 #endif /* defined(DDB) */
   1324 
   1325 #if !defined(_KERNEL)
   1326 #include <stdio.h>
   1327 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1328 
   1329 #if defined(VMEM_SANITY)
   1330 
   1331 static bool
   1332 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1333 {
   1334 	const bt_t *bt, *bt2;
   1335 
   1336 	KASSERT(vm != NULL);
   1337 
   1338 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1339 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt)) {
   1340 			printf("corrupted tag\n");
   1341 			bt_dump(bt, (void *)printf);
   1342 			return false;
   1343 		}
   1344 	}
   1345 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1346 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1347 			if (bt == bt2) {
   1348 				continue;
   1349 			}
   1350 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1351 				continue;
   1352 			}
   1353 			if (bt->bt_start < BT_END(bt2) &&
   1354 			    bt2->bt_start < BT_END(bt)) {
   1355 				printf("overwrapped tags\n");
   1356 				bt_dump(bt, (void *)printf);
   1357 				bt_dump(bt2, (void *)printf);
   1358 				return false;
   1359 			}
   1360 		}
   1361 	}
   1362 
   1363 	return true;
   1364 }
   1365 
   1366 static void
   1367 vmem_check(vmem_t *vm)
   1368 {
   1369 
   1370 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1371 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1372 	}
   1373 }
   1374 
   1375 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1376 
   1377 #if defined(UNITTEST)
   1378 int
   1379 main(void)
   1380 {
   1381 	vmem_t *vm;
   1382 	vmem_addr_t p;
   1383 	struct reg {
   1384 		vmem_addr_t p;
   1385 		vmem_size_t sz;
   1386 		bool x;
   1387 	} *reg = NULL;
   1388 	int nreg = 0;
   1389 	int nalloc = 0;
   1390 	int nfree = 0;
   1391 	vmem_size_t total = 0;
   1392 #if 1
   1393 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1394 #else
   1395 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1396 #endif
   1397 
   1398 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1399 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP, 0/*XXX*/);
   1400 	if (vm == NULL) {
   1401 		printf("vmem_create\n");
   1402 		exit(EXIT_FAILURE);
   1403 	}
   1404 	vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1405 
   1406 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1407 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1408 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
   1409 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1410 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1411 	vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1412 	for (;;) {
   1413 		struct reg *r;
   1414 		int t = rand() % 100;
   1415 
   1416 		if (t > 45) {
   1417 			/* alloc */
   1418 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1419 			bool x;
   1420 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1421 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1422 
   1423 			if (t > 70) {
   1424 				x = true;
   1425 				/* XXX */
   1426 				align = 1 << (rand() % 15);
   1427 				phase = rand() % 65536;
   1428 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1429 				if (align <= phase) {
   1430 					phase = 0;
   1431 				}
   1432 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1433 				    nocross)) {
   1434 					nocross = 0;
   1435 				}
   1436 				minaddr = rand() % 50000;
   1437 				maxaddr = rand() % 70000;
   1438 				if (minaddr > maxaddr) {
   1439 					minaddr = 0;
   1440 					maxaddr = 0;
   1441 				}
   1442 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1443 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1444 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1445 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1446 				    (uint64_t)sz,
   1447 				    (uint64_t)align,
   1448 				    (uint64_t)phase,
   1449 				    (uint64_t)nocross,
   1450 				    (uint64_t)minaddr,
   1451 				    (uint64_t)maxaddr);
   1452 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1453 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1454 			} else {
   1455 				x = false;
   1456 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1457 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1458 			}
   1459 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1460 			vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1461 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1462 				if (x) {
   1463 					continue;
   1464 				}
   1465 				break;
   1466 			}
   1467 			nreg++;
   1468 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1469 			r = &reg[nreg - 1];
   1470 			r->p = p;
   1471 			r->sz = sz;
   1472 			r->x = x;
   1473 			total += sz;
   1474 			nalloc++;
   1475 		} else if (nreg != 0) {
   1476 			/* free */
   1477 			r = &reg[rand() % nreg];
   1478 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1479 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1480 			if (r->x) {
   1481 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1482 			} else {
   1483 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1484 			}
   1485 			total -= r->sz;
   1486 			vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1487 			*r = reg[nreg - 1];
   1488 			nreg--;
   1489 			nfree++;
   1490 		}
   1491 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1492 	}
   1493 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1494 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1495 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1496 }
   1497 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1498