Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.60
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.60 2011/08/23 22:00:57 dyoung 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 1.60 2011/08/23 22:00:57 dyoung 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 - 1)
    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 const *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    721     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    722     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr)
    723 {
    724 	vmem_addr_t start;
    725 	vmem_addr_t end;
    726 
    727 	KASSERT(size > 0);
    728 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    729 
    730 	/*
    731 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    732 	 * unsigned integer of the same size.
    733 	 */
    734 
    735 	start = bt->bt_start;
    736 	if (start < minaddr) {
    737 		start = minaddr;
    738 	}
    739 	end = BT_END(bt);
    740 	if (end > maxaddr) {
    741 		end = maxaddr;
    742 	}
    743 	if (start > end) {
    744 		return VMEM_ADDR_NULL;
    745 	}
    746 
    747 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    748 	if (start < bt->bt_start) {
    749 		start += align;
    750 	}
    751 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    752 		KASSERT(align < nocross);
    753 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    754 	}
    755 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    756 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    757 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    758 		KASSERT(minaddr <= start);
    759 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    760 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    761 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    762 		return start;
    763 	}
    764 	return VMEM_ADDR_NULL;
    765 }
    766 
    767 /* ---- vmem API */
    768 
    769 /*
    770  * vmem_create: create an arena.
    771  *
    772  * => must not be called from interrupt context.
    773  */
    774 
    775 vmem_t *
    776 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    777     vmem_size_t quantum,
    778     vmem_addr_t (*allocfn)(vmem_t *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t),
    779     void (*freefn)(vmem_t *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    780     vmem_t *source, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags,
    781     int ipl)
    782 {
    783 	vmem_t *vm;
    784 	int i;
    785 #if defined(_KERNEL)
    786 	static ONCE_DECL(control);
    787 #endif /* defined(_KERNEL) */
    788 
    789 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    790 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    791 
    792 #if defined(_KERNEL)
    793 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    794 		return NULL;
    795 	}
    796 #endif /* defined(_KERNEL) */
    797 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    798 	if (vm == NULL) {
    799 		return NULL;
    800 	}
    801 
    802 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    803 	vm->vm_name = name;
    804 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    805 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    806 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    807 	vm->vm_allocfn = allocfn;
    808 	vm->vm_freefn = freefn;
    809 	vm->vm_source = source;
    810 	vm->vm_nbusytag = 0;
    811 #if defined(QCACHE)
    812 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    813 #endif /* defined(QCACHE) */
    814 
    815 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    816 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    817 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    818 	}
    819 	vm->vm_hashlist = NULL;
    820 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    821 		vmem_destroy1(vm);
    822 		return NULL;
    823 	}
    824 
    825 	if (size != 0) {
    826 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) == 0) {
    827 			vmem_destroy1(vm);
    828 			return NULL;
    829 		}
    830 	}
    831 
    832 #if defined(_KERNEL)
    833 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    834 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    835 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    836 #endif /* defined(_KERNEL) */
    837 
    838 	return vm;
    839 }
    840 
    841 void
    842 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    843 {
    844 
    845 #if defined(_KERNEL)
    846 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    847 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    848 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    849 #endif /* defined(_KERNEL) */
    850 
    851 	vmem_destroy1(vm);
    852 }
    853 
    854 vmem_size_t
    855 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    856 {
    857 
    858 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    859 }
    860 
    861 /*
    862  * vmem_alloc:
    863  *
    864  * => caller must ensure appropriate spl,
    865  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    866  */
    867 
    868 vmem_addr_t
    869 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    870 {
    871 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    872 
    873 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    874 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    875 
    876 	KASSERT(size > 0);
    877 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    878 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    879 		ASSERT_SLEEPABLE();
    880 	}
    881 
    882 #if defined(QCACHE)
    883 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    884 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    885 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    886 
    887 		return (vmem_addr_t)pool_cache_get(qc->qc_cache,
    888 		    vmf_to_prf(flags));
    889 	}
    890 #endif /* defined(QCACHE) */
    891 
    892 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
    893 	    flags);
    894 }
    895 
    896 vmem_addr_t
    897 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
    898     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
    899     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags)
    900 {
    901 	struct vmem_freelist *list;
    902 	struct vmem_freelist *first;
    903 	struct vmem_freelist *end;
    904 	bt_t *bt;
    905 	bt_t *btnew;
    906 	bt_t *btnew2;
    907 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    908 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    909 	vmem_addr_t start;
    910 
    911 	KASSERT(size0 > 0);
    912 	KASSERT(size > 0);
    913 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    914 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    915 		ASSERT_SLEEPABLE();
    916 	}
    917 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    918 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    919 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    920 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    921 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    922 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    923 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    924 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
    925 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    926 
    927 	if (align == 0) {
    928 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    929 	}
    930 
    931 	/*
    932 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
    933 	 */
    934 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    935 	if (btnew == NULL) {
    936 		return VMEM_ADDR_NULL;
    937 	}
    938 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    939 	if (btnew2 == NULL) {
    940 		bt_free(vm, btnew);
    941 		return VMEM_ADDR_NULL;
    942 	}
    943 
    944 	/*
    945 	 * choose a free block from which we allocate.
    946 	 */
    947 retry_strat:
    948 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    949 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    950 retry:
    951 	bt = NULL;
    952 	VMEM_LOCK(vm);
    953 	vmem_check(vm);
    954 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    955 		/*
    956 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
    957 		 *
    958 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
    959 		 * because any blocks found on these list should be larger than
    960 		 * the given size.
    961 		 */
    962 		for (list = first; list < end; list++) {
    963 			bt = LIST_FIRST(list);
    964 			if (bt != NULL) {
    965 				start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    966 				    nocross, minaddr, maxaddr);
    967 				if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    968 					goto gotit;
    969 				}
    970 				/*
    971 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
    972 				 * here.  the list can be very long and we are
    973 				 * told to run fast.  blocks from the later free
    974 				 * lists are larger and have better chances to
    975 				 * satisfy our restrictions.
    976 				 */
    977 			}
    978 		}
    979 	} else { /* VM_BESTFIT */
    980 		/*
    981 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
    982 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
    983 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
    984 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
    985 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
    986 		 * if/when it turns out to be a problem.
    987 		 *
    988 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
    989 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
    990 		 */
    991 		for (list = first; list < end; list++) {
    992 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
    993 				if (bt->bt_size >= size) {
    994 					start = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    995 					    nocross, minaddr, maxaddr);
    996 					if (start != VMEM_ADDR_NULL) {
    997 						goto gotit;
    998 					}
    999 				}
   1000 			}
   1001 		}
   1002 	}
   1003 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1004 #if 1
   1005 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1006 		strat = VM_BESTFIT;
   1007 		goto retry_strat;
   1008 	}
   1009 #endif
   1010 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
   1011 	    nocross != 0) {
   1012 
   1013 		/*
   1014 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1015 		 * satisfy restrictions?
   1016 		 */
   1017 
   1018 		goto fail;
   1019 	}
   1020 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
   1021 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1022 		goto retry;
   1023 	}
   1024 	/* XXX */
   1025 fail:
   1026 	bt_free(vm, btnew);
   1027 	bt_free(vm, btnew2);
   1028 	return VMEM_ADDR_NULL;
   1029 
   1030 gotit:
   1031 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1032 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1033 	bt_remfree(vm, bt);
   1034 	vmem_check(vm);
   1035 	if (bt->bt_start != start) {
   1036 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1037 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1038 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1039 		bt->bt_start = start;
   1040 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1041 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1042 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1043 		btnew2 = NULL;
   1044 		vmem_check(vm);
   1045 	}
   1046 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1047 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1048 		/* split */
   1049 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1050 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1051 		btnew->bt_size = size;
   1052 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1053 		bt->bt_size -= size;
   1054 		bt_insfree(vm, bt);
   1055 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1056 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1057 		vmem_check(vm);
   1058 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1059 	} else {
   1060 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1061 		bt_insbusy(vm, bt);
   1062 		vmem_check(vm);
   1063 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1064 		bt_free(vm, btnew);
   1065 		btnew = bt;
   1066 	}
   1067 	if (btnew2 != NULL) {
   1068 		bt_free(vm, btnew2);
   1069 	}
   1070 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1071 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1072 
   1073 	return btnew->bt_start;
   1074 }
   1075 
   1076 /*
   1077  * vmem_free:
   1078  *
   1079  * => caller must ensure appropriate spl,
   1080  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1081  */
   1082 
   1083 void
   1084 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1085 {
   1086 
   1087 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1088 	KASSERT(size > 0);
   1089 
   1090 #if defined(QCACHE)
   1091 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1092 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1093 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1094 
   1095 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1096 	}
   1097 #endif /* defined(QCACHE) */
   1098 
   1099 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1100 }
   1101 
   1102 void
   1103 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1104 {
   1105 	bt_t *bt;
   1106 	bt_t *t;
   1107 
   1108 	KASSERT(addr != VMEM_ADDR_NULL);
   1109 	KASSERT(size > 0);
   1110 
   1111 	VMEM_LOCK(vm);
   1112 
   1113 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1114 	KASSERT(bt != NULL);
   1115 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1116 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1117 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1118 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1119 	bt_rembusy(vm, bt);
   1120 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1121 
   1122 	/* coalesce */
   1123 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1124 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1125 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1126 		bt_remfree(vm, t);
   1127 		bt_remseg(vm, t);
   1128 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1129 		bt_free(vm, t);
   1130 	}
   1131 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1132 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1133 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1134 		bt_remfree(vm, t);
   1135 		bt_remseg(vm, t);
   1136 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1137 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1138 		bt_free(vm, t);
   1139 	}
   1140 
   1141 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1142 	KASSERT(t != NULL);
   1143 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1144 	if (vm->vm_freefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1145 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1146 		vmem_addr_t spanaddr;
   1147 		vmem_size_t spansize;
   1148 
   1149 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1150 		spanaddr = bt->bt_start;
   1151 		spansize = bt->bt_size;
   1152 		bt_remseg(vm, bt);
   1153 		bt_free(vm, bt);
   1154 		bt_remseg(vm, t);
   1155 		bt_free(vm, t);
   1156 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1157 		(*vm->vm_freefn)(vm->vm_source, spanaddr, spansize);
   1158 	} else {
   1159 		bt_insfree(vm, bt);
   1160 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1161 	}
   1162 }
   1163 
   1164 /*
   1165  * vmem_add:
   1166  *
   1167  * => caller must ensure appropriate spl,
   1168  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1169  */
   1170 
   1171 vmem_addr_t
   1172 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1173 {
   1174 
   1175 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1176 }
   1177 
   1178 /*
   1179  * vmem_reap: reap unused resources.
   1180  *
   1181  * => return true if we successfully reaped something.
   1182  */
   1183 
   1184 bool
   1185 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1186 {
   1187 	bool didsomething = false;
   1188 
   1189 #if defined(QCACHE)
   1190 	didsomething = qc_reap(vm);
   1191 #endif /* defined(QCACHE) */
   1192 	return didsomething;
   1193 }
   1194 
   1195 /* ---- rehash */
   1196 
   1197 #if defined(_KERNEL)
   1198 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1199 static int vmem_rehash_interval;
   1200 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1201 static struct work vmem_rehash_wk;
   1202 
   1203 static void
   1204 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1205 {
   1206 	vmem_t *vm;
   1207 
   1208 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1209 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1210 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1211 		size_t desired;
   1212 		size_t current;
   1213 
   1214 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1215 			continue;
   1216 		}
   1217 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1218 		current = vm->vm_hashsize;
   1219 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1220 
   1221 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1222 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1223 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1224 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1225 		}
   1226 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1227 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1228 		}
   1229 	}
   1230 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1231 
   1232 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1233 }
   1234 
   1235 static void
   1236 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1237 {
   1238 
   1239 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1240 }
   1241 
   1242 void
   1243 vmem_rehash_start(void)
   1244 {
   1245 	int error;
   1246 
   1247 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1248 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1249 	if (error) {
   1250 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1251 	}
   1252 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1253 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1254 
   1255 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1256 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1257 }
   1258 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1259 
   1260 /* ---- debug */
   1261 
   1262 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1263 
   1264 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1265 
   1266 static const char *
   1267 bt_type_string(int type)
   1268 {
   1269 	static const char * const table[] = {
   1270 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1271 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1272 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1273 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1274 	};
   1275 
   1276 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1277 		return "BOGUS";
   1278 	}
   1279 	return table[type];
   1280 }
   1281 
   1282 static void
   1283 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1284 {
   1285 
   1286 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1287 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1288 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1289 }
   1290 
   1291 static void
   1292 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1293 {
   1294 	const bt_t *bt;
   1295 	int i;
   1296 
   1297 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1298 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1299 		bt_dump(bt, pr);
   1300 	}
   1301 
   1302 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1303 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1304 
   1305 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1306 			continue;
   1307 		}
   1308 
   1309 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1310 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1311 			bt_dump(bt, pr);
   1312 		}
   1313 	}
   1314 }
   1315 
   1316 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1317 
   1318 #if defined(DDB)
   1319 static bt_t *
   1320 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1321 {
   1322 	bt_t *bt;
   1323 
   1324 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1325 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1326 			continue;
   1327 		}
   1328 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1329 			return bt;
   1330 		}
   1331 	}
   1332 
   1333 	return NULL;
   1334 }
   1335 
   1336 void
   1337 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1338 {
   1339 	vmem_t *vm;
   1340 
   1341 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1342 		bt_t *bt;
   1343 
   1344 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1345 		if (bt == NULL) {
   1346 			continue;
   1347 		}
   1348 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1349 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1350 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1351 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1352 	}
   1353 }
   1354 
   1355 void
   1356 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1357 {
   1358 	const vmem_t *vm;
   1359 
   1360 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1361 		vmem_dump(vm, pr);
   1362 	}
   1363 }
   1364 
   1365 void
   1366 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1367 {
   1368 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1369 
   1370 	vmem_dump(vm, pr);
   1371 }
   1372 #endif /* defined(DDB) */
   1373 
   1374 #if defined(_KERNEL)
   1375 #define vmem_printf printf
   1376 #else
   1377 #include <stdio.h>
   1378 #include <stdarg.h>
   1379 
   1380 static void
   1381 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1382 {
   1383 	va_list ap;
   1384 	va_start(ap, fmt);
   1385 	vprintf(fmt, ap);
   1386 	va_end(ap);
   1387 }
   1388 #endif
   1389 
   1390 #if defined(VMEM_SANITY)
   1391 
   1392 static bool
   1393 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1394 {
   1395 	const bt_t *bt, *bt2;
   1396 
   1397 	KASSERT(vm != NULL);
   1398 
   1399 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1400 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1401 			printf("corrupted tag\n");
   1402 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1403 			return false;
   1404 		}
   1405 	}
   1406 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1407 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1408 			if (bt == bt2) {
   1409 				continue;
   1410 			}
   1411 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1412 				continue;
   1413 			}
   1414 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1415 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1416 				printf("overwrapped tags\n");
   1417 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1418 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1419 				return false;
   1420 			}
   1421 		}
   1422 	}
   1423 
   1424 	return true;
   1425 }
   1426 
   1427 static void
   1428 vmem_check(vmem_t *vm)
   1429 {
   1430 
   1431 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1432 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1433 	}
   1434 }
   1435 
   1436 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1437 
   1438 #if defined(UNITTEST)
   1439 int
   1440 main(void)
   1441 {
   1442 	vmem_t *vm;
   1443 	vmem_addr_t p;
   1444 	struct reg {
   1445 		vmem_addr_t p;
   1446 		vmem_size_t sz;
   1447 		bool x;
   1448 	} *reg = NULL;
   1449 	int nreg = 0;
   1450 	int nalloc = 0;
   1451 	int nfree = 0;
   1452 	vmem_size_t total = 0;
   1453 #if 1
   1454 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1455 #else
   1456 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1457 #endif
   1458 
   1459 	vm = vmem_create("test", VMEM_ADDR_NULL, 0, 1,
   1460 	    NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP, 0/*XXX*/);
   1461 	if (vm == NULL) {
   1462 		printf("vmem_create\n");
   1463 		exit(EXIT_FAILURE);
   1464 	}
   1465 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1466 
   1467 	p = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1468 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1469 	p = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1470 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1471 	p = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1472 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1473 	p = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1474 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1475 	p = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1476 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1477 	p = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1478 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1479 	p = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1480 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP);
   1481 	assert(p == VMEM_ADDR_NULL);
   1482 	p = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1483 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP);
   1484 	assert(p == VMEM_ADDR_NULL);
   1485 	p = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1486 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP);
   1487 	assert(p == VMEM_ADDR_NULL);
   1488 	p = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1489 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP);
   1490 	assert(p != VMEM_ADDR_NULL);
   1491 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1492 	for (;;) {
   1493 		struct reg *r;
   1494 		int t = rand() % 100;
   1495 
   1496 		if (t > 45) {
   1497 			/* alloc */
   1498 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1499 			bool x;
   1500 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1501 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1502 
   1503 			if (t > 70) {
   1504 				x = true;
   1505 				/* XXX */
   1506 				align = 1 << (rand() % 15);
   1507 				phase = rand() % 65536;
   1508 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1509 				if (align <= phase) {
   1510 					phase = 0;
   1511 				}
   1512 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1513 				    nocross)) {
   1514 					nocross = 0;
   1515 				}
   1516 				do {
   1517 					minaddr = rand() % 50000;
   1518 					maxaddr = rand() % 70000;
   1519 				} while (minaddr > maxaddr);
   1520 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1521 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1522 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1523 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1524 				    (uint64_t)sz,
   1525 				    (uint64_t)align,
   1526 				    (uint64_t)phase,
   1527 				    (uint64_t)nocross,
   1528 				    (uint64_t)minaddr,
   1529 				    (uint64_t)maxaddr);
   1530 				p = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1531 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP);
   1532 			} else {
   1533 				x = false;
   1534 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1535 				p = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP);
   1536 			}
   1537 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1538 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1539 			if (p == VMEM_ADDR_NULL) {
   1540 				if (x) {
   1541 					continue;
   1542 				}
   1543 				break;
   1544 			}
   1545 			nreg++;
   1546 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1547 			r = &reg[nreg - 1];
   1548 			r->p = p;
   1549 			r->sz = sz;
   1550 			r->x = x;
   1551 			total += sz;
   1552 			nalloc++;
   1553 		} else if (nreg != 0) {
   1554 			/* free */
   1555 			r = &reg[rand() % nreg];
   1556 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1557 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1558 			if (r->x) {
   1559 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1560 			} else {
   1561 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1562 			}
   1563 			total -= r->sz;
   1564 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1565 			*r = reg[nreg - 1];
   1566 			nreg--;
   1567 			nfree++;
   1568 		}
   1569 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1570 	}
   1571 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1572 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1573 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1574 }
   1575 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1576