Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.57.4.1
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.57.4.1 2011/03/05 20:55:21 rmind 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 1.57.4.1 2011/03/05 20:55:21 rmind 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 ||
    583 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    584 
    585 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    586 	if (btspan == NULL) {
    587 		return VMEM_ADDR_NULL;
    588 	}
    589 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    590 	if (btfree == NULL) {
    591 		bt_free(vm, btspan);
    592 		return VMEM_ADDR_NULL;
    593 	}
    594 
    595 	btspan->bt_type = spanbttype;
    596 	btspan->bt_start = addr;
    597 	btspan->bt_size = size;
    598 
    599 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    600 	btfree->bt_start = addr;
    601 	btfree->bt_size = size;
    602 
    603 	VMEM_LOCK(vm);
    604 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    605 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    606 	bt_insfree(vm, btfree);
    607 	VMEM_UNLOCK(vm);
    608 
    609 	return addr;
    610 }
    611 
    612 static void
    613 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    614 {
    615 
    616 #if defined(QCACHE)
    617 	qc_destroy(vm);
    618 #endif /* defined(QCACHE) */
    619 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    620 		int i;
    621 
    622 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    623 			bt_t *bt;
    624 
    625 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    626 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    627 				bt_free(vm, bt);
    628 			}
    629 		}
    630 		xfree(vm->vm_hashlist);
    631 	}
    632 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    633 	xfree(vm);
    634 }
    635 
    636 static int
    637 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    638 {
    639 	vmem_addr_t addr;
    640 
    641 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    642 		return EINVAL;
    643 	}
    644 
    645 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    646 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    647 		return ENOMEM;
    648 	}
    649 
    650 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    651 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    652 		return ENOMEM;
    653 	}
    654 
    655 	return 0;
    656 }
    657 
    658 static int
    659 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    660 {
    661 	bt_t *bt;
    662 	int i;
    663 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    664 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    665 	size_t oldhashsize;
    666 
    667 	KASSERT(newhashsize > 0);
    668 
    669 	newhashlist =
    670 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    671 	if (newhashlist == NULL) {
    672 		return ENOMEM;
    673 	}
    674 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    675 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    676 	}
    677 
    678 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    679 		xfree(newhashlist);
    680 		return EBUSY;
    681 	}
    682 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    683 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    684 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    685 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    686 	if (oldhashlist == NULL) {
    687 		VMEM_UNLOCK(vm);
    688 		return 0;
    689 	}
    690 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    691 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    692 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    693 			bt_insbusy(vm, bt);
    694 		}
    695 	}
    696 	VMEM_UNLOCK(vm);
    697 
    698 	xfree(oldhashlist);
    699 
    700 	return 0;
    701 }
    702 
    703 /*
    704  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    705  */
    706 
    707 static vmem_addr_t
    708 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    709     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    710 {
    711 	vmem_addr_t start;
    712 	vmem_addr_t end;
    713 
    714 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    715 
    716 	/*
    717 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    718 	 * unsigned integer of the same size.
    719 	 */
    720 
    721 	start = bt->bt_start;
    722 	if (start < minaddr) {
    723 		start = minaddr;
    724 	}
    725 	end = BT_END(bt);
    726 	if (end > maxaddr - 1) {
    727 		end = maxaddr - 1;
    728 	}
    729 	if (start >= end) {
    730 		return VMEM_ADDR_NULL;
    731 	}
    732 
    733 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    734 	if (start < bt->bt_start) {
    735 		start += align;
    736 	}
    737 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    738 		KASSERT(align < nocross);
    739 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    740 	}
    741 	if (start < end && end - start >= size) {
    742 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    743 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    744 		KASSERT(minaddr <= start);
    745 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size <= maxaddr);
    746 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    747 		KASSERT(start + size <= BT_END(bt));
    748 		return start;
    749 	}
    750 	return VMEM_ADDR_NULL;
    751 }
    752 
    753 /* ---- vmem API */
    754 
    755 /*
    756  * vmem_create: create an arena.
    757  *
    758  * => must not be called from interrupt context.
    759  */
    760 
    761 vmem_t *
    762 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    763     vmem_size_t quantum,
    764     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    765     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    766     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    767     int ipl)
    768 {
    769 	vmem_t *vm;
    770 	int i;
    771 #if defined(_KERNEL)
    772 	static ONCE_DECL(control);
    773 #endif /* defined(_KERNEL) */
    774 
    775 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    776 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    777 
    778 #if defined(_KERNEL)
    779 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    780 		return NULL;
    781 	}
    782 #endif /* defined(_KERNEL) */
    783 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    784 	if (vm == NULL) {
    785 		return NULL;
    786 	}
    787 
    788 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    789 	vm->vm_name = name;
    790 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    791 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    792 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    793 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    794 	vm->vm_freefn = freefn;
    795 	vm->vm_source = source;
    796 	vm->vm_nbusytag = 0;
    797 #if defined(QCACHE)
    798 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    799 #endif /* defined(QCACHE) */
    800 
    801 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    802 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    803 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    804 	}
    805 	vm->vm_hashlist = NULL;
    806 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    807 		vmem_destroy1(vm);
    808 		return NULL;
    809 	}
    810 
    811 	if (size != 0) {
    812 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    813 			vmem_destroy1(vm);
    814 			return NULL;
    815 		}
    816 	}
    817 
    818 #if defined(_KERNEL)
    819 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    820 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    821 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    822 #endif /* defined(_KERNEL) */
    823 
    824 	return vm;
    825 }
    826 
    827 void
    828 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    829 {
    830 
    831 #if defined(_KERNEL)
    832 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    833 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    834 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    835 #endif /* defined(_KERNEL) */
    836 
    837 	vmem_destroy1(vm);
    838 }
    839 
    840 vmem_size_t
    841 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    842 {
    843 
    844 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    845 }
    846 
    847 /*
    848  * vmem_alloc:
    849  *
    850  * => caller must ensure appropriate spl,
    851  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    852  */
    853 
    854 vmem_addr_t
    855 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    856 {
    857 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    858 
    859 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    860 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    861 
    862 	KASSERT(size > 0);
    863 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    864 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    865 		ASSERT_SLEEPABLE();
    866 	}
    867 
    868 #if defined(QCACHE)
    869 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    870 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    871 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    872 
    873 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    874 		    vmf_to_prf(flags));
    875 	}
    876 #endif /* defined(QCACHE) */
    877 
    878 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, 0, 0, flags);
    879 }
    880 
    881 vmem_addr_t
    882 vmem_xalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    883     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr,
    884     vm_flag_t flags)
    885 {
    886 	struct vmem_freelist *list;
    887 	struct vmem_freelist *first;
    888 	struct vmem_freelist *end;
    889 	bt_t *bt;
    890 	bt_t *btnew;
    891 	bt_t *btnew2;
    892 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    893 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    894 	vmem_addr_t start;
    895 
    896 	KASSERT(size0 > 0);
    897 	KASSERT(size > 0);
    898 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    899 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    900 		ASSERT_SLEEPABLE();
    901 	}
    902 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    903 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    904 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    905 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    906 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    907 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    908 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    909 	KASSERT(maxaddr == 0 || minaddr < maxaddr);
    910 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    911 
    912 	if (align == 0) {
    913 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    914 	}
    915 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    916 	if (btnew == NULL) {
    917 		return VMEM_ADDR_NULL;
    918 	}
    919 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    920 	if (btnew2 == NULL) {
    921 		bt_free(vm, btnew);
    922 		return VMEM_ADDR_NULL;
    923 	}
    924 
    925 retry_strat:
    926 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    927 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    928 retry:
    929 	bt = NULL;
    930 	VMEM_LOCK(vm);
    931 	vmem_check(vm);
    932 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    933 		for (list = first; list < end; list++) {
    934 			bt = LIST_FIRST(list);
    935 			if (bt != NULL) {
    936 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    937 				    nocross, minaddr, maxaddr);
    938 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    939 					goto gotit;
    940 				}
    941 			}
    942 		}
    943 	} else { /* VM_BESTFIT */
    944 		for (list = first; list < end; list++) {
    945 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
    946 				if (bt->bt_size >= size) {
    947 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    948 					    nocross, minaddr, maxaddr);
    949 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    950 						goto gotit;
    951 					}
    952 				}
    953 			}
    954 		}
    955 	}
    956 	VMEM_UNLOCK(vm);
    957 #if 1
    958 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    959 		strat = VM_BESTFIT;
    960 		goto retry_strat;
    961 	}
    962 #endif
    963 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
    964 	    nocross != 0 || minaddr != 0 || maxaddr != 0) {
    965 
    966 		/*
    967 		 * XXX should try to import a region large enough to
    968 		 * satisfy restrictions?
    969 		 */
    970 
    971 		goto fail;
    972 	}
    973 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
    974 		goto retry;
    975 	}
    976 	/* XXX */
    977 fail:
    978 	bt_free(vm, btnew);
    979 	bt_free(vm, btnew2);
    980 	return VMEM_ADDR_NULL;
    981 
    982 gotit:
    983 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    984 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
    985 	bt_remfree(vm, bt);
    986 	vmem_check(vm);
    987 	if (bt->bt_start != start) {
    988 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    989 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
    990 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
    991 		bt->bt_start = start;
    992 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
    993 		bt_insfree(vm, btnew2);
    994 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
    995 		btnew2 = NULL;
    996 		vmem_check(vm);
    997 	}
    998 	KASSERT(bt->bt_start == start);
    999 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1000 		/* split */
   1001 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1002 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1003 		btnew->bt_size = size;
   1004 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1005 		bt->bt_size -= size;
   1006 		bt_insfree(vm, bt);
   1007 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1008 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1009 		vmem_check(vm);
   1010 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1011 	} else {
   1012 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1013 		bt_insbusy(vm, bt);
   1014 		vmem_check(vm);
   1015 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1016 		bt_free(vm, btnew);
   1017 		btnew = bt;
   1018 	}
   1019 	if (btnew2 != NULL) {
   1020 		bt_free(vm, btnew2);
   1021 	}
   1022 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1023 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1024 
   1025 	return btnew->bt_start;
   1026 }
   1027 
   1028 /*
   1029  * vmem_free:
   1030  *
   1031  * => caller must ensure appropriate spl,
   1032  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1033  */
   1034 
   1035 void
   1036 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1037 {
   1038 
   1039 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1040 	KASSERT(size > 0);
   1041 
   1042 #if defined(QCACHE)
   1043 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1044 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1045 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1046 
   1047 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1048 	}
   1049 #endif /* defined(QCACHE) */
   1050 
   1051 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1052 }
   1053 
   1054 void
   1055 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1056 {
   1057 	bt_t *bt;
   1058 	bt_t *t;
   1059 
   1060 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1061 	KASSERT(size > 0);
   1062 
   1063 	VMEM_LOCK(vm);
   1064 
   1065 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1066 	KASSERT(bt != NULL);
   1067 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1068 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1069 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1070 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1071 	bt_rembusy(vm, bt);
   1072 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1073 
   1074 	/* coalesce */
   1075 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1076 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1077 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
   1078 		bt_remfree(vm, t);
   1079 		bt_remseg(vm, t);
   1080 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1081 		bt_free(vm, t);
   1082 	}
   1083 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1084 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1085 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
   1086 		bt_remfree(vm, t);
   1087 		bt_remseg(vm, t);
   1088 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1089 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1090 		bt_free(vm, t);
   1091 	}
   1092 
   1093 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1094 	KASSERT(t != NULL);
   1095 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1096 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1097 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1098 		vmem_addr_t spanaddr;
   1099 		vmem_size_t spansize;
   1100 
   1101 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1102 		spanaddr = bt->bt_start;
   1103 		spansize = bt->bt_size;
   1104 		bt_remseg(vm, bt);
   1105 		bt_free(vm, bt);
   1106 		bt_remseg(vm, t);
   1107 		bt_free(vm, t);
   1108 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1109 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1110 	} else {
   1111 		bt_insfree(vm, bt);
   1112 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1113 	}
   1114 }
   1115 
   1116 /*
   1117  * vmem_add:
   1118  *
   1119  * => caller must ensure appropriate spl,
   1120  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1121  */
   1122 
   1123 vmem_addr_t
   1124 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1125 {
   1126 
   1127 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1128 }
   1129 
   1130 /*
   1131  * vmem_reap: reap unused resources.
   1132  *
   1133  * => return true if we successfully reaped something.
   1134  */
   1135 
   1136 bool
   1137 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1138 {
   1139 	bool didsomething = false;
   1140 
   1141 #if defined(QCACHE)
   1142 	didsomething = qc_reap(vm);
   1143 #endif /* defined(QCACHE) */
   1144 	return didsomething;
   1145 }
   1146 
   1147 /* ---- rehash */
   1148 
   1149 #if defined(_KERNEL)
   1150 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1151 static int vmem_rehash_interval;
   1152 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1153 static struct work vmem_rehash_wk;
   1154 
   1155 static void
   1156 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1157 {
   1158 	vmem_t *vm;
   1159 
   1160 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1161 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1162 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1163 		size_t desired;
   1164 		size_t current;
   1165 
   1166 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1167 			continue;
   1168 		}
   1169 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1170 		current = vm->vm_hashsize;
   1171 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1172 
   1173 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1174 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1175 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1176 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1177 		}
   1178 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1179 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1180 		}
   1181 	}
   1182 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1183 
   1184 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1185 }
   1186 
   1187 static void
   1188 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1189 {
   1190 
   1191 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1192 }
   1193 
   1194 void
   1195 vmem_rehash_start(void)
   1196 {
   1197 	int error;
   1198 
   1199 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1200 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1201 	if (error) {
   1202 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1203 	}
   1204 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1205 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1206 
   1207 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1208 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1209 }
   1210 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1211 
   1212 /* ---- debug */
   1213 
   1214 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1215 
   1216 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1217 
   1218 static const char *
   1219 bt_type_string(int type)
   1220 {
   1221 	static const char * const table[] = {
   1222 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1223 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1224 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1225 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1226 	};
   1227 
   1228 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1229 		return "BOGUS";
   1230 	}
   1231 	return table[type];
   1232 }
   1233 
   1234 static void
   1235 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1236 {
   1237 
   1238 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1239 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1240 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1241 }
   1242 
   1243 static void
   1244 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1245 {
   1246 	const bt_t *bt;
   1247 	int i;
   1248 
   1249 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1250 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1251 		bt_dump(bt, pr);
   1252 	}
   1253 
   1254 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1255 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1256 
   1257 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1258 			continue;
   1259 		}
   1260 
   1261 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1262 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1263 			bt_dump(bt, pr);
   1264 		}
   1265 	}
   1266 }
   1267 
   1268 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1269 
   1270 #if defined(DDB)
   1271 static bt_t *
   1272 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1273 {
   1274 	bt_t *bt;
   1275 
   1276 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1277 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1278 			continue;
   1279 		}
   1280 		if (bt->bt_start <= addr && addr < BT_END(bt)) {
   1281 			return bt;
   1282 		}
   1283 	}
   1284 
   1285 	return NULL;
   1286 }
   1287 
   1288 void
   1289 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1290 {
   1291 	vmem_t *vm;
   1292 
   1293 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1294 		bt_t *bt;
   1295 
   1296 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1297 		if (bt == NULL) {
   1298 			continue;
   1299 		}
   1300 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1301 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1302 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1303 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1304 	}
   1305 }
   1306 
   1307 void
   1308 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1309 {
   1310 	const vmem_t *vm;
   1311 
   1312 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1313 		vmem_dump(vm, pr);
   1314 	}
   1315 }
   1316 
   1317 void
   1318 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1319 {
   1320 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1321 
   1322 	vmem_dump(vm, pr);
   1323 }
   1324 #endif /* defined(DDB) */
   1325 
   1326 #if !defined(_KERNEL)
   1327 #include <stdio.h>
   1328 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1329 
   1330 #if defined(VMEM_SANITY)
   1331 
   1332 static bool
   1333 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1334 {
   1335 	const bt_t *bt, *bt2;
   1336 
   1337 	KASSERT(vm != NULL);
   1338 
   1339 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1340 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt)) {
   1341 			printf("corrupted tag\n");
   1342 			bt_dump(bt, (void *)printf);
   1343 			return false;
   1344 		}
   1345 	}
   1346 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1347 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1348 			if (bt == bt2) {
   1349 				continue;
   1350 			}
   1351 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1352 				continue;
   1353 			}
   1354 			if (bt->bt_start < BT_END(bt2) &&
   1355 			    bt2->bt_start < BT_END(bt)) {
   1356 				printf("overwrapped tags\n");
   1357 				bt_dump(bt, (void *)printf);
   1358 				bt_dump(bt2, (void *)printf);
   1359 				return false;
   1360 			}
   1361 		}
   1362 	}
   1363 
   1364 	return true;
   1365 }
   1366 
   1367 static void
   1368 vmem_check(vmem_t *vm)
   1369 {
   1370 
   1371 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1372 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1373 	}
   1374 }
   1375 
   1376 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1377 
   1378 #if defined(UNITTEST)
   1379 int
   1380 main(void)
   1381 {
   1382 	vmem_t *vm;
   1383 	vmem_addr_t p;
   1384 	struct reg {
   1385 		vmem_addr_t p;
   1386 		vmem_size_t sz;
   1387 		bool x;
   1388 	} *reg = NULL;
   1389 	int nreg = 0;
   1390 	int nalloc = 0;
   1391 	int nfree = 0;
   1392 	vmem_size_t total = 0;
   1393 #if 1
   1394 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1395 #else
   1396 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1397 #endif
   1398 
   1399 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1400 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP, 0/*XXX*/);
   1401 	if (vm == NULL) {
   1402 		printf("vmem_create\n");
   1403 		exit(EXIT_FAILURE);
   1404 	}
   1405 	vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1406 
   1407 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1408 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1409 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
   1410 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1411 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1412 	vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1413 	for (;;) {
   1414 		struct reg *r;
   1415 		int t = rand() % 100;
   1416 
   1417 		if (t > 45) {
   1418 			/* alloc */
   1419 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1420 			bool x;
   1421 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1422 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1423 
   1424 			if (t > 70) {
   1425 				x = true;
   1426 				/* XXX */
   1427 				align = 1 << (rand() % 15);
   1428 				phase = rand() % 65536;
   1429 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1430 				if (align <= phase) {
   1431 					phase = 0;
   1432 				}
   1433 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1434 				    nocross)) {
   1435 					nocross = 0;
   1436 				}
   1437 				minaddr = rand() % 50000;
   1438 				maxaddr = rand() % 70000;
   1439 				if (minaddr > maxaddr) {
   1440 					minaddr = 0;
   1441 					maxaddr = 0;
   1442 				}
   1443 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1444 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1445 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1446 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1447 				    (uint64_t)sz,
   1448 				    (uint64_t)align,
   1449 				    (uint64_t)phase,
   1450 				    (uint64_t)nocross,
   1451 				    (uint64_t)minaddr,
   1452 				    (uint64_t)maxaddr);
   1453 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1454 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1455 			} else {
   1456 				x = false;
   1457 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1458 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1459 			}
   1460 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1461 			vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1462 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1463 				if (x) {
   1464 					continue;
   1465 				}
   1466 				break;
   1467 			}
   1468 			nreg++;
   1469 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1470 			r = &reg[nreg - 1];
   1471 			r->p = p;
   1472 			r->sz = sz;
   1473 			r->x = x;
   1474 			total += sz;
   1475 			nalloc++;
   1476 		} else if (nreg != 0) {
   1477 			/* free */
   1478 			r = &reg[rand() % nreg];
   1479 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1480 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1481 			if (r->x) {
   1482 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1483 			} else {
   1484 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1485 			}
   1486 			total -= r->sz;
   1487 			vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1488 			*r = reg[nreg - 1];
   1489 			nreg--;
   1490 			nfree++;
   1491 		}
   1492 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1493 	}
   1494 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1495 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1496 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1497 }
   1498 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1499