Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.59
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.59 2011/07/26 13:09:11 yamt 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 1.59 2011/07/26 13:09:11 yamt 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 /*
    293  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    294  * strategy.
    295  *
    296  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    297  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    298  * large enough for the requested size.
    299  */
    300 
    301 static struct vmem_freelist *
    302 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    303 {
    304 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    305 	int idx;
    306 
    307 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    308 	KASSERT(size != 0);
    309 
    310 	idx = calc_order(qsize);
    311 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    312 		idx++;
    313 		/* check too large request? */
    314 	}
    315 	KASSERT(idx >= 0);
    316 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    317 
    318 	return &vm->vm_freelist[idx];
    319 }
    320 
    321 /* ---- boundary tag hash */
    322 
    323 static struct vmem_hashlist *
    324 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    325 {
    326 	struct vmem_hashlist *list;
    327 	unsigned int hash;
    328 
    329 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    330 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    331 
    332 	return list;
    333 }
    334 
    335 static bt_t *
    336 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    337 {
    338 	struct vmem_hashlist *list;
    339 	bt_t *bt;
    340 
    341 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    342 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    343 		if (bt->bt_start == addr) {
    344 			break;
    345 		}
    346 	}
    347 
    348 	return bt;
    349 }
    350 
    351 static void
    352 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    353 {
    354 
    355 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    356 	vm->vm_nbusytag--;
    357 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    358 }
    359 
    360 static void
    361 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    362 {
    363 	struct vmem_hashlist *list;
    364 
    365 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    366 
    367 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    368 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    369 	vm->vm_nbusytag++;
    370 }
    371 
    372 /* ---- boundary tag list */
    373 
    374 static void
    375 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    376 {
    377 
    378 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    379 }
    380 
    381 static void
    382 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    383 {
    384 
    385 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    386 }
    387 
    388 static void
    389 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    390 {
    391 
    392 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    393 }
    394 
    395 static void
    396 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    397 {
    398 
    399 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    400 
    401 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    402 }
    403 
    404 static void
    405 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    406 {
    407 	struct vmem_freelist *list;
    408 
    409 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    410 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    411 }
    412 
    413 /* ---- vmem internal functions */
    414 
    415 #if defined(_KERNEL)
    416 static kmutex_t vmem_list_lock;
    417 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    418 #endif /* defined(_KERNEL) */
    419 
    420 #if defined(QCACHE)
    421 static inline vm_flag_t
    422 prf_to_vmf(int prflags)
    423 {
    424 	vm_flag_t vmflags;
    425 
    426 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    427 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    428 		vmflags = VM_SLEEP;
    429 	} else {
    430 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    431 	}
    432 	return vmflags;
    433 }
    434 
    435 static inline int
    436 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    437 {
    438 	int prflags;
    439 
    440 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    441 		prflags = PR_WAITOK;
    442 	} else {
    443 		prflags = PR_NOWAIT;
    444 	}
    445 	return prflags;
    446 }
    447 
    448 static size_t
    449 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    450 {
    451 	int i;
    452 
    453 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    454 		/* nothing */
    455 	}
    456 	return ORDER2SIZE(i);
    457 }
    458 
    459 static void *
    460 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    461 {
    462 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    463 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    464 
    465 	return (void *)vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    466 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT);
    467 }
    468 
    469 static void
    470 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    471 {
    472 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    473 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    474 
    475 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    476 }
    477 
    478 static void
    479 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    480 {
    481 	qcache_t *prevqc;
    482 	struct pool_allocator *pa;
    483 	int qcache_idx_max;
    484 	int i;
    485 
    486 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    487 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    488 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    489 	}
    490 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    491 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    492 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    493 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    494 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    495 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    496 
    497 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    498 	prevqc = NULL;
    499 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    500 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    501 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    502 
    503 		qc->qc_vmem = vm;
    504 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    505 		    vm->vm_name, size);
    506 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    507 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    508 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    509 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    510 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    511 		if (prevqc != NULL &&
    512 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    513 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    514 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    515 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    516 			continue;
    517 		}
    518 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    519 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    520 		prevqc = qc;
    521 	}
    522 }
    523 
    524 static void
    525 qc_destroy(vmem_t *vm)
    526 {
    527 	const qcache_t *prevqc;
    528 	int i;
    529 	int qcache_idx_max;
    530 
    531 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    532 	prevqc = NULL;
    533 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    534 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    535 
    536 		if (prevqc == qc) {
    537 			continue;
    538 		}
    539 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    540 		prevqc = qc;
    541 	}
    542 }
    543 
    544 static bool
    545 qc_reap(vmem_t *vm)
    546 {
    547 	const qcache_t *prevqc;
    548 	int i;
    549 	int qcache_idx_max;
    550 	bool didsomething = false;
    551 
    552 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    553 	prevqc = NULL;
    554 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    555 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    556 
    557 		if (prevqc == qc) {
    558 			continue;
    559 		}
    560 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    561 			didsomething = true;
    562 		}
    563 		prevqc = qc;
    564 	}
    565 
    566 	return didsomething;
    567 }
    568 #endif /* defined(QCACHE) */
    569 
    570 #if defined(_KERNEL)
    571 static int
    572 vmem_init(void)
    573 {
    574 
    575 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    576 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    577 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    578 	return 0;
    579 }
    580 #endif /* defined(_KERNEL) */
    581 
    582 static vmem_addr_t
    583 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    584     int spanbttype)
    585 {
    586 	bt_t *btspan;
    587 	bt_t *btfree;
    588 
    589 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    590 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    591 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    592 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    593 
    594 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    595 	if (btspan == NULL) {
    596 		return VMEM_ADDR_NULL;
    597 	}
    598 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    599 	if (btfree == NULL) {
    600 		bt_free(vm, btspan);
    601 		return VMEM_ADDR_NULL;
    602 	}
    603 
    604 	btspan->bt_type = spanbttype;
    605 	btspan->bt_start = addr;
    606 	btspan->bt_size = size;
    607 
    608 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    609 	btfree->bt_start = addr;
    610 	btfree->bt_size = size;
    611 
    612 	VMEM_LOCK(vm);
    613 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    614 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    615 	bt_insfree(vm, btfree);
    616 	VMEM_UNLOCK(vm);
    617 
    618 	return addr;
    619 }
    620 
    621 static void
    622 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    623 {
    624 
    625 #if defined(QCACHE)
    626 	qc_destroy(vm);
    627 #endif /* defined(QCACHE) */
    628 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    629 		int i;
    630 
    631 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    632 			bt_t *bt;
    633 
    634 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    635 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    636 				bt_free(vm, bt);
    637 			}
    638 		}
    639 		xfree(vm->vm_hashlist);
    640 	}
    641 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    642 	xfree(vm);
    643 }
    644 
    645 static int
    646 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    647 {
    648 	vmem_addr_t addr;
    649 
    650 	if (vm->vm_allocfn == NULL) {
    651 		return EINVAL;
    652 	}
    653 
    654 	addr = (*vm->vm_allocfn)(vm->vm_source, size, &size, flags);
    655 	if (addr == VMEM_ADDR_NULL) {
    656 		return ENOMEM;
    657 	}
    658 
    659 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) == VMEM_ADDR_NULL) {
    660 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, addr, size);
    661 		return ENOMEM;
    662 	}
    663 
    664 	return 0;
    665 }
    666 
    667 static int
    668 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    669 {
    670 	bt_t *bt;
    671 	int i;
    672 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    673 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    674 	size_t oldhashsize;
    675 
    676 	KASSERT(newhashsize > 0);
    677 
    678 	newhashlist =
    679 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    680 	if (newhashlist == NULL) {
    681 		return ENOMEM;
    682 	}
    683 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    684 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    685 	}
    686 
    687 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    688 		xfree(newhashlist);
    689 		return EBUSY;
    690 	}
    691 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    692 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    693 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    694 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    695 	if (oldhashlist == NULL) {
    696 		VMEM_UNLOCK(vm);
    697 		return 0;
    698 	}
    699 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    700 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    701 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    702 			bt_insbusy(vm, bt);
    703 		}
    704 	}
    705 	VMEM_UNLOCK(vm);
    706 
    707 	xfree(oldhashlist);
    708 
    709 	return 0;
    710 }
    711 
    712 /*
    713  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    714  *
    715  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    716  * before calling us.
    717  */
    718 
    719 static vmem_addr_t
    720 vmem_fit(const bt_t *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    721     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    722 {
    723 	vmem_addr_t start;
    724 	vmem_addr_t end;
    725 
    726 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    727 
    728 	/*
    729 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    730 	 * unsigned integer of the same size.
    731 	 */
    732 
    733 	start = bt->bt_start;
    734 	if (start < minaddr) {
    735 		start = minaddr;
    736 	}
    737 	end = BT_END(bt);
    738 	if (end > maxaddr - 1) {
    739 		end = maxaddr - 1;
    740 	}
    741 	if (start >= end) {
    742 		return VMEM_ADDR_NULL;
    743 	}
    744 
    745 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    746 	if (start < bt->bt_start) {
    747 		start += align;
    748 	}
    749 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    750 		KASSERT(align < nocross);
    751 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    752 	}
    753 	if (start < end && end - start >= size) {
    754 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    755 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    756 		KASSERT(minaddr <= start);
    757 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size <= maxaddr);
    758 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    759 		KASSERT(start + size <= BT_END(bt));
    760 		return start;
    761 	}
    762 	return VMEM_ADDR_NULL;
    763 }
    764 
    765 /* ---- vmem API */
    766 
    767 /*
    768  * vmem_create: create an arena.
    769  *
    770  * => must not be called from interrupt context.
    771  */
    772 
    773 vmem_t *
    774 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    775     vmem_size_t quantum,
    776     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    777     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    778     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    779     int ipl)
    780 {
    781 	vmem_t *vm;
    782 	int i;
    783 #if defined(_KERNEL)
    784 	static ONCE_DECL(control);
    785 #endif /* defined(_KERNEL) */
    786 
    787 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    788 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    789 
    790 #if defined(_KERNEL)
    791 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    792 		return NULL;
    793 	}
    794 #endif /* defined(_KERNEL) */
    795 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    796 	if (vm == NULL) {
    797 		return NULL;
    798 	}
    799 
    800 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    801 	vm->vm_name = name;
    802 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    803 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    804 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    805 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    806 	vm->vm_freefn = freefn;
    807 	vm->vm_source = source;
    808 	vm->vm_nbusytag = 0;
    809 #if defined(QCACHE)
    810 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    811 #endif /* defined(QCACHE) */
    812 
    813 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    814 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    815 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    816 	}
    817 	vm->vm_hashlist = NULL;
    818 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    819 		vmem_destroy1(vm);
    820 		return NULL;
    821 	}
    822 
    823 	if (size != 0) {
    824 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    825 			vmem_destroy1(vm);
    826 			return NULL;
    827 		}
    828 	}
    829 
    830 #if defined(_KERNEL)
    831 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    832 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    833 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    834 #endif /* defined(_KERNEL) */
    835 
    836 	return vm;
    837 }
    838 
    839 void
    840 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    841 {
    842 
    843 #if defined(_KERNEL)
    844 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    845 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    846 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    847 #endif /* defined(_KERNEL) */
    848 
    849 	vmem_destroy1(vm);
    850 }
    851 
    852 vmem_size_t
    853 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    854 {
    855 
    856 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    857 }
    858 
    859 /*
    860  * vmem_alloc:
    861  *
    862  * => caller must ensure appropriate spl,
    863  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    864  */
    865 
    866 vmem_addr_t
    867 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    868 {
    869 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    870 
    871 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    872 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    873 
    874 	KASSERT(size > 0);
    875 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    876 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    877 		ASSERT_SLEEPABLE();
    878 	}
    879 
    880 #if defined(QCACHE)
    881 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    882 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    883 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    884 
    885 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    886 		    vmf_to_prf(flags));
    887 	}
    888 #endif /* defined(QCACHE) */
    889 
    890 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, 0, 0, flags);
    891 }
    892 
    893 vmem_addr_t
    894 vmem_xalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size0, vmem_size_t align, vmem_size_t phase,
    895     vmem_size_t nocross, vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr,
    896     vm_flag_t flags)
    897 {
    898 	struct vmem_freelist *list;
    899 	struct vmem_freelist *first;
    900 	struct vmem_freelist *end;
    901 	bt_t *bt;
    902 	bt_t *btnew;
    903 	bt_t *btnew2;
    904 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    905 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    906 	vmem_addr_t start;
    907 
    908 	KASSERT(size0 > 0);
    909 	KASSERT(size > 0);
    910 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    911 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    912 		ASSERT_SLEEPABLE();
    913 	}
    914 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    915 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    916 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    917 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    918 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    919 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    920 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    921 	KASSERT(maxaddr == 0 || minaddr < maxaddr);
    922 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    923 
    924 	if (align == 0) {
    925 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    926 	}
    927 
    928 	/*
    929 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
    930 	 */
    931 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    932 	if (btnew == NULL) {
    933 		return VMEM_ADDR_NULL;
    934 	}
    935 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    936 	if (btnew2 == NULL) {
    937 		bt_free(vm, btnew);
    938 		return VMEM_ADDR_NULL;
    939 	}
    940 
    941 	/*
    942 	 * choose a free block from which we allocate.
    943 	 */
    944 retry_strat:
    945 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    946 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    947 retry:
    948 	bt = NULL;
    949 	VMEM_LOCK(vm);
    950 	vmem_check(vm);
    951 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    952 		/*
    953 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
    954 		 *
    955 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
    956 		 * because any blocks found on these list should be larger than
    957 		 * the given size.
    958 		 */
    959 		for (list = first; list < end; list++) {
    960 			bt = LIST_FIRST(list);
    961 			if (bt != NULL) {
    962 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    963 				    nocross, minaddr, maxaddr);
    964 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    965 					goto gotit;
    966 				}
    967 				/*
    968 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
    969 				 * here.  the list can be very long and we are
    970 				 * told to run fast.  blocks from the later free
    971 				 * lists are larger and have better chances to
    972 				 * satisfy our restrictions.
    973 				 */
    974 			}
    975 		}
    976 	} else { /* VM_BESTFIT */
    977 		/*
    978 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
    979 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
    980 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
    981 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
    982 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
    983 		 * if/when it turns out to be a problem.
    984 		 *
    985 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
    986 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
    987 		 */
    988 		for (list = first; list < end; list++) {
    989 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
    990 				if (bt->bt_size >= size) {
    991 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    992 					    nocross, minaddr, maxaddr);
    993 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    994 						goto gotit;
    995 					}
    996 				}
    997 			}
    998 		}
    999 	}
   1000 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1001 #if 1
   1002 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1003 		strat = VM_BESTFIT;
   1004 		goto retry_strat;
   1005 	}
   1006 #endif
   1007 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
   1008 	    nocross != 0 || minaddr != 0 || maxaddr != 0) {
   1009 
   1010 		/*
   1011 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1012 		 * satisfy restrictions?
   1013 		 */
   1014 
   1015 		goto fail;
   1016 	}
   1017 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1018 		goto retry;
   1019 	}
   1020 	/* XXX */
   1021 fail:
   1022 	bt_free(vm, btnew);
   1023 	bt_free(vm, btnew2);
   1024 	return VMEM_ADDR_NULL;
   1025 
   1026 gotit:
   1027 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1028 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1029 	bt_remfree(vm, bt);
   1030 	vmem_check(vm);
   1031 	if (bt->bt_start != start) {
   1032 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1033 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1034 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1035 		bt->bt_start = start;
   1036 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1037 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1038 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1039 		btnew2 = NULL;
   1040 		vmem_check(vm);
   1041 	}
   1042 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1043 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1044 		/* split */
   1045 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1046 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1047 		btnew->bt_size = size;
   1048 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1049 		bt->bt_size -= size;
   1050 		bt_insfree(vm, bt);
   1051 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1052 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1053 		vmem_check(vm);
   1054 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1055 	} else {
   1056 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1057 		bt_insbusy(vm, bt);
   1058 		vmem_check(vm);
   1059 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1060 		bt_free(vm, btnew);
   1061 		btnew = bt;
   1062 	}
   1063 	if (btnew2 != NULL) {
   1064 		bt_free(vm, btnew2);
   1065 	}
   1066 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1067 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1068 
   1069 	return btnew->bt_start;
   1070 }
   1071 
   1072 /*
   1073  * vmem_free:
   1074  *
   1075  * => caller must ensure appropriate spl,
   1076  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1077  */
   1078 
   1079 void
   1080 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1081 {
   1082 
   1083 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1084 	KASSERT(size > 0);
   1085 
   1086 #if defined(QCACHE)
   1087 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1088 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1089 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1090 
   1091 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1092 	}
   1093 #endif /* defined(QCACHE) */
   1094 
   1095 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1096 }
   1097 
   1098 void
   1099 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1100 {
   1101 	bt_t *bt;
   1102 	bt_t *t;
   1103 
   1104 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1105 	KASSERT(size > 0);
   1106 
   1107 	VMEM_LOCK(vm);
   1108 
   1109 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1110 	KASSERT(bt != NULL);
   1111 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1112 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1113 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1114 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1115 	bt_rembusy(vm, bt);
   1116 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1117 
   1118 	/* coalesce */
   1119 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1120 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1121 		KASSERT(BT_END(bt) == t->bt_start);
   1122 		bt_remfree(vm, t);
   1123 		bt_remseg(vm, t);
   1124 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1125 		bt_free(vm, t);
   1126 	}
   1127 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1128 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1129 		KASSERT(BT_END(t) == bt->bt_start);
   1130 		bt_remfree(vm, t);
   1131 		bt_remseg(vm, t);
   1132 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1133 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1134 		bt_free(vm, t);
   1135 	}
   1136 
   1137 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1138 	KASSERT(t != NULL);
   1139 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1140 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1141 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1142 		vmem_addr_t spanaddr;
   1143 		vmem_size_t spansize;
   1144 
   1145 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1146 		spanaddr = bt->bt_start;
   1147 		spansize = bt->bt_size;
   1148 		bt_remseg(vm, bt);
   1149 		bt_free(vm, bt);
   1150 		bt_remseg(vm, t);
   1151 		bt_free(vm, t);
   1152 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1153 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1154 	} else {
   1155 		bt_insfree(vm, bt);
   1156 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1157 	}
   1158 }
   1159 
   1160 /*
   1161  * vmem_add:
   1162  *
   1163  * => caller must ensure appropriate spl,
   1164  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1165  */
   1166 
   1167 vmem_addr_t
   1168 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1169 {
   1170 
   1171 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1172 }
   1173 
   1174 /*
   1175  * vmem_reap: reap unused resources.
   1176  *
   1177  * => return true if we successfully reaped something.
   1178  */
   1179 
   1180 bool
   1181 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1182 {
   1183 	bool didsomething = false;
   1184 
   1185 #if defined(QCACHE)
   1186 	didsomething = qc_reap(vm);
   1187 #endif /* defined(QCACHE) */
   1188 	return didsomething;
   1189 }
   1190 
   1191 /* ---- rehash */
   1192 
   1193 #if defined(_KERNEL)
   1194 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1195 static int vmem_rehash_interval;
   1196 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1197 static struct work vmem_rehash_wk;
   1198 
   1199 static void
   1200 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1201 {
   1202 	vmem_t *vm;
   1203 
   1204 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1205 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1206 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1207 		size_t desired;
   1208 		size_t current;
   1209 
   1210 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1211 			continue;
   1212 		}
   1213 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1214 		current = vm->vm_hashsize;
   1215 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1216 
   1217 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1218 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1219 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1220 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1221 		}
   1222 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1223 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1224 		}
   1225 	}
   1226 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1227 
   1228 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1229 }
   1230 
   1231 static void
   1232 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1233 {
   1234 
   1235 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1236 }
   1237 
   1238 void
   1239 vmem_rehash_start(void)
   1240 {
   1241 	int error;
   1242 
   1243 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1244 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1245 	if (error) {
   1246 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1247 	}
   1248 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1249 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1250 
   1251 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1252 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1253 }
   1254 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1255 
   1256 /* ---- debug */
   1257 
   1258 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1259 
   1260 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1261 
   1262 static const char *
   1263 bt_type_string(int type)
   1264 {
   1265 	static const char * const table[] = {
   1266 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1267 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1268 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1269 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1270 	};
   1271 
   1272 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1273 		return "BOGUS";
   1274 	}
   1275 	return table[type];
   1276 }
   1277 
   1278 static void
   1279 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1280 {
   1281 
   1282 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1283 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1284 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1285 }
   1286 
   1287 static void
   1288 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1289 {
   1290 	const bt_t *bt;
   1291 	int i;
   1292 
   1293 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1294 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1295 		bt_dump(bt, pr);
   1296 	}
   1297 
   1298 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1299 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1300 
   1301 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1302 			continue;
   1303 		}
   1304 
   1305 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1306 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1307 			bt_dump(bt, pr);
   1308 		}
   1309 	}
   1310 }
   1311 
   1312 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1313 
   1314 #if defined(DDB)
   1315 static bt_t *
   1316 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1317 {
   1318 	bt_t *bt;
   1319 
   1320 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1321 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1322 			continue;
   1323 		}
   1324 		if (bt->bt_start <= addr && addr < BT_END(bt)) {
   1325 			return bt;
   1326 		}
   1327 	}
   1328 
   1329 	return NULL;
   1330 }
   1331 
   1332 void
   1333 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1334 {
   1335 	vmem_t *vm;
   1336 
   1337 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1338 		bt_t *bt;
   1339 
   1340 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1341 		if (bt == NULL) {
   1342 			continue;
   1343 		}
   1344 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1345 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1346 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1347 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1348 	}
   1349 }
   1350 
   1351 void
   1352 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1353 {
   1354 	const vmem_t *vm;
   1355 
   1356 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1357 		vmem_dump(vm, pr);
   1358 	}
   1359 }
   1360 
   1361 void
   1362 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1363 {
   1364 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1365 
   1366 	vmem_dump(vm, pr);
   1367 }
   1368 #endif /* defined(DDB) */
   1369 
   1370 #if !defined(_KERNEL)
   1371 #include <stdio.h>
   1372 #endif /* !defined(_KERNEL) */
   1373 
   1374 #if defined(VMEM_SANITY)
   1375 
   1376 static bool
   1377 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1378 {
   1379 	const bt_t *bt, *bt2;
   1380 
   1381 	KASSERT(vm != NULL);
   1382 
   1383 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1384 		if (bt->bt_start >= BT_END(bt)) {
   1385 			printf("corrupted tag\n");
   1386 			bt_dump(bt, (void *)printf);
   1387 			return false;
   1388 		}
   1389 	}
   1390 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1391 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1392 			if (bt == bt2) {
   1393 				continue;
   1394 			}
   1395 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1396 				continue;
   1397 			}
   1398 			if (bt->bt_start < BT_END(bt2) &&
   1399 			    bt2->bt_start < BT_END(bt)) {
   1400 				printf("overwrapped tags\n");
   1401 				bt_dump(bt, (void *)printf);
   1402 				bt_dump(bt2, (void *)printf);
   1403 				return false;
   1404 			}
   1405 		}
   1406 	}
   1407 
   1408 	return true;
   1409 }
   1410 
   1411 static void
   1412 vmem_check(vmem_t *vm)
   1413 {
   1414 
   1415 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1416 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1417 	}
   1418 }
   1419 
   1420 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1421 
   1422 #if defined(UNITTEST)
   1423 int
   1424 main(void)
   1425 {
   1426 	vmem_t *vm;
   1427 	vmem_addr_t p;
   1428 	struct reg {
   1429 		vmem_addr_t p;
   1430 		vmem_size_t sz;
   1431 		bool x;
   1432 	} *reg = NULL;
   1433 	int nreg = 0;
   1434 	int nalloc = 0;
   1435 	int nfree = 0;
   1436 	vmem_size_t total = 0;
   1437 #if 1
   1438 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1439 #else
   1440 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1441 #endif
   1442 
   1443 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1444 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP, 0/*XXX*/);
   1445 	if (vm == NULL) {
   1446 		printf("vmem_create\n");
   1447 		exit(EXIT_FAILURE);
   1448 	}
   1449 	vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1450 
   1451 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1452 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1453 	p = vmem_add(vm, 40000, 0x10000000>>12, VM_SLEEP);
   1454 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1455 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1456 	vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1457 	for (;;) {
   1458 		struct reg *r;
   1459 		int t = rand() % 100;
   1460 
   1461 		if (t > 45) {
   1462 			/* alloc */
   1463 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1464 			bool x;
   1465 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1466 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1467 
   1468 			if (t > 70) {
   1469 				x = true;
   1470 				/* XXX */
   1471 				align = 1 << (rand() % 15);
   1472 				phase = rand() % 65536;
   1473 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1474 				if (align <= phase) {
   1475 					phase = 0;
   1476 				}
   1477 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1478 				    nocross)) {
   1479 					nocross = 0;
   1480 				}
   1481 				minaddr = rand() % 50000;
   1482 				maxaddr = rand() % 70000;
   1483 				if (minaddr > maxaddr) {
   1484 					minaddr = 0;
   1485 					maxaddr = 0;
   1486 				}
   1487 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1488 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1489 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1490 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1491 				    (uint64_t)sz,
   1492 				    (uint64_t)align,
   1493 				    (uint64_t)phase,
   1494 				    (uint64_t)nocross,
   1495 				    (uint64_t)minaddr,
   1496 				    (uint64_t)maxaddr);
   1497 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1498 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1499 			} else {
   1500 				x = false;
   1501 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1502 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1503 			}
   1504 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1505 			vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1506 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1507 				if (x) {
   1508 					continue;
   1509 				}
   1510 				break;
   1511 			}
   1512 			nreg++;
   1513 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1514 			r = &reg[nreg - 1];
   1515 			r->p = p;
   1516 			r->sz = sz;
   1517 			r->x = x;
   1518 			total += sz;
   1519 			nalloc++;
   1520 		} else if (nreg != 0) {
   1521 			/* free */
   1522 			r = &reg[rand() % nreg];
   1523 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1524 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1525 			if (r->x) {
   1526 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1527 			} else {
   1528 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1529 			}
   1530 			total -= r->sz;
   1531 			vmem_dump(vm, (void *)printf);
   1532 			*r = reg[nreg - 1];
   1533 			nreg--;
   1534 			nfree++;
   1535 		}
   1536 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1537 	}
   1538 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1539 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1540 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1541 }
   1542 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1543