Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.61
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.61 2011/09/02 22:25:08 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 1.61 2011/09/02 22:25:08 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 	int (*vm_importfn)(void *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    125 	    vm_flag_t, vmem_addr_t *);
    126 	void (*vm_releasefn)(void *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    127 	vmem_t *vm_source;
    128 	void *vm_arg;
    129 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    130 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    131 	size_t vm_hashsize;
    132 	size_t vm_nbusytag;
    133 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    134 	size_t vm_quantum_mask;
    135 	int vm_quantum_shift;
    136 	const char *vm_name;
    137 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    138 
    139 #if defined(QCACHE)
    140 	/* quantum cache */
    141 	size_t vm_qcache_max;
    142 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    143 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    144 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    145 #endif /* defined(QCACHE) */
    146 };
    147 
    148 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    149 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    150 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    151 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    152 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    153 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    154 
    155 /* boundary tag */
    156 struct vmem_btag {
    157 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    158 	union {
    159 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    160 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    161 	} bt_u;
    162 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    163 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    164 	vmem_addr_t bt_start;
    165 	vmem_size_t bt_size;
    166 	int bt_type;
    167 };
    168 
    169 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    170 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    171 #define	BT_TYPE_FREE		3
    172 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    173 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    174 
    175 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size - 1)
    176 
    177 typedef struct vmem_btag bt_t;
    178 
    179 /* ---- misc */
    180 
    181 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    182 	(-(-(addr) & -(align)))
    183 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    184 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    185 
    186 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    187 
    188 static int
    189 calc_order(vmem_size_t size)
    190 {
    191 	vmem_size_t target;
    192 	int i;
    193 
    194 	KASSERT(size != 0);
    195 
    196 	i = 0;
    197 	target = size >> 1;
    198 	while (ORDER2SIZE(i) <= target) {
    199 		i++;
    200 	}
    201 
    202 	KASSERT(ORDER2SIZE(i) <= size);
    203 	KASSERT(size < ORDER2SIZE(i + 1) || ORDER2SIZE(i + 1) < ORDER2SIZE(i));
    204 
    205 	return i;
    206 }
    207 
    208 #if defined(_KERNEL)
    209 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    210 #endif /* defined(_KERNEL) */
    211 
    212 static void *
    213 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    214 {
    215 
    216 #if defined(_KERNEL)
    217 	return malloc(sz, M_VMEM,
    218 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    219 #else /* defined(_KERNEL) */
    220 	return malloc(sz);
    221 #endif /* defined(_KERNEL) */
    222 }
    223 
    224 static void
    225 xfree(void *p)
    226 {
    227 
    228 #if defined(_KERNEL)
    229 	return free(p, M_VMEM);
    230 #else /* defined(_KERNEL) */
    231 	return free(p);
    232 #endif /* defined(_KERNEL) */
    233 }
    234 
    235 /* ---- boundary tag */
    236 
    237 #if defined(_KERNEL)
    238 static struct pool_cache bt_cache;
    239 #endif /* defined(_KERNEL) */
    240 
    241 static bt_t *
    242 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    243 {
    244 	bt_t *bt;
    245 
    246 #if defined(_KERNEL)
    247 	bt = pool_cache_get(&bt_cache,
    248 	    (flags & VM_SLEEP) != 0 ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    249 #else /* defined(_KERNEL) */
    250 	bt = malloc(sizeof *bt);
    251 #endif /* defined(_KERNEL) */
    252 
    253 	return bt;
    254 }
    255 
    256 static void
    257 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    258 {
    259 
    260 #if defined(_KERNEL)
    261 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    262 #else /* defined(_KERNEL) */
    263 	free(bt);
    264 #endif /* defined(_KERNEL) */
    265 }
    266 
    267 /*
    268  * freelist[0] ... [1, 1]
    269  * freelist[1] ... [2, 3]
    270  * freelist[2] ... [4, 7]
    271  * freelist[3] ... [8, 15]
    272  *  :
    273  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    274  *  :
    275  */
    276 
    277 static struct vmem_freelist *
    278 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    279 {
    280 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    281 	int idx;
    282 
    283 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    284 	KASSERT(size != 0);
    285 
    286 	idx = calc_order(qsize);
    287 	KASSERT(idx >= 0);
    288 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    289 
    290 	return &vm->vm_freelist[idx];
    291 }
    292 
    293 /*
    294  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    295  * strategy.
    296  *
    297  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    298  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    299  * large enough for the requested size.
    300  */
    301 
    302 static struct vmem_freelist *
    303 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    304 {
    305 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    306 	int idx;
    307 
    308 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    309 	KASSERT(size != 0);
    310 
    311 	idx = calc_order(qsize);
    312 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    313 		idx++;
    314 		/* check too large request? */
    315 	}
    316 	KASSERT(idx >= 0);
    317 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    318 
    319 	return &vm->vm_freelist[idx];
    320 }
    321 
    322 /* ---- boundary tag hash */
    323 
    324 static struct vmem_hashlist *
    325 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    326 {
    327 	struct vmem_hashlist *list;
    328 	unsigned int hash;
    329 
    330 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    331 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    332 
    333 	return list;
    334 }
    335 
    336 static bt_t *
    337 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    338 {
    339 	struct vmem_hashlist *list;
    340 	bt_t *bt;
    341 
    342 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    343 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    344 		if (bt->bt_start == addr) {
    345 			break;
    346 		}
    347 	}
    348 
    349 	return bt;
    350 }
    351 
    352 static void
    353 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    354 {
    355 
    356 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    357 	vm->vm_nbusytag--;
    358 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    359 }
    360 
    361 static void
    362 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    363 {
    364 	struct vmem_hashlist *list;
    365 
    366 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    367 
    368 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    369 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    370 	vm->vm_nbusytag++;
    371 }
    372 
    373 /* ---- boundary tag list */
    374 
    375 static void
    376 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    377 {
    378 
    379 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    380 }
    381 
    382 static void
    383 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    384 {
    385 
    386 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    387 }
    388 
    389 static void
    390 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    391 {
    392 
    393 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    394 }
    395 
    396 static void
    397 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    398 {
    399 
    400 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    401 
    402 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    403 }
    404 
    405 static void
    406 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    407 {
    408 	struct vmem_freelist *list;
    409 
    410 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    411 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    412 }
    413 
    414 /* ---- vmem internal functions */
    415 
    416 #if defined(_KERNEL)
    417 static kmutex_t vmem_list_lock;
    418 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    419 #endif /* defined(_KERNEL) */
    420 
    421 #if defined(QCACHE)
    422 static inline vm_flag_t
    423 prf_to_vmf(int prflags)
    424 {
    425 	vm_flag_t vmflags;
    426 
    427 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    428 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    429 		vmflags = VM_SLEEP;
    430 	} else {
    431 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    432 	}
    433 	return vmflags;
    434 }
    435 
    436 static inline int
    437 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    438 {
    439 	int prflags;
    440 
    441 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    442 		prflags = PR_WAITOK;
    443 	} else {
    444 		prflags = PR_NOWAIT;
    445 	}
    446 	return prflags;
    447 }
    448 
    449 static size_t
    450 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    451 {
    452 	int i;
    453 
    454 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    455 		/* nothing */
    456 	}
    457 	return ORDER2SIZE(i);
    458 }
    459 
    460 static void *
    461 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    462 {
    463 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    464 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    465 	vmem_addr_t addr;
    466 
    467 	if (vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    468 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT, &addr) != 0)
    469 		return NULL;
    470 	return (void *)addr;
    471 }
    472 
    473 static void
    474 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    475 {
    476 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    477 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    478 
    479 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    480 }
    481 
    482 static void
    483 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    484 {
    485 	qcache_t *prevqc;
    486 	struct pool_allocator *pa;
    487 	int qcache_idx_max;
    488 	int i;
    489 
    490 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    491 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    492 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    493 	}
    494 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    495 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    496 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    497 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    498 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    499 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    500 
    501 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    502 	prevqc = NULL;
    503 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    504 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    505 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    506 
    507 		qc->qc_vmem = vm;
    508 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    509 		    vm->vm_name, size);
    510 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    511 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    512 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    513 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    514 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    515 		if (prevqc != NULL &&
    516 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    517 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    518 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    519 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    520 			continue;
    521 		}
    522 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    523 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    524 		prevqc = qc;
    525 	}
    526 }
    527 
    528 static void
    529 qc_destroy(vmem_t *vm)
    530 {
    531 	const qcache_t *prevqc;
    532 	int i;
    533 	int qcache_idx_max;
    534 
    535 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    536 	prevqc = NULL;
    537 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    538 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    539 
    540 		if (prevqc == qc) {
    541 			continue;
    542 		}
    543 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    544 		prevqc = qc;
    545 	}
    546 }
    547 
    548 static bool
    549 qc_reap(vmem_t *vm)
    550 {
    551 	const qcache_t *prevqc;
    552 	int i;
    553 	int qcache_idx_max;
    554 	bool didsomething = false;
    555 
    556 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    557 	prevqc = NULL;
    558 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    559 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    560 
    561 		if (prevqc == qc) {
    562 			continue;
    563 		}
    564 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    565 			didsomething = true;
    566 		}
    567 		prevqc = qc;
    568 	}
    569 
    570 	return didsomething;
    571 }
    572 #endif /* defined(QCACHE) */
    573 
    574 #if defined(_KERNEL)
    575 static int
    576 vmem_init(void)
    577 {
    578 
    579 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    580 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    581 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    582 	return 0;
    583 }
    584 #endif /* defined(_KERNEL) */
    585 
    586 static int
    587 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    588     int spanbttype)
    589 {
    590 	bt_t *btspan;
    591 	bt_t *btfree;
    592 
    593 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    594 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    595 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    596 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    597 
    598 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    599 	if (btspan == NULL) {
    600 		return ENOMEM;
    601 	}
    602 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    603 	if (btfree == NULL) {
    604 		bt_free(vm, btspan);
    605 		return ENOMEM;
    606 	}
    607 
    608 	btspan->bt_type = spanbttype;
    609 	btspan->bt_start = addr;
    610 	btspan->bt_size = size;
    611 
    612 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    613 	btfree->bt_start = addr;
    614 	btfree->bt_size = size;
    615 
    616 	VMEM_LOCK(vm);
    617 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    618 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    619 	bt_insfree(vm, btfree);
    620 	VMEM_UNLOCK(vm);
    621 
    622 	return 0;
    623 }
    624 
    625 static void
    626 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    627 {
    628 
    629 #if defined(QCACHE)
    630 	qc_destroy(vm);
    631 #endif /* defined(QCACHE) */
    632 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    633 		int i;
    634 
    635 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    636 			bt_t *bt;
    637 
    638 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    639 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    640 				bt_free(vm, bt);
    641 			}
    642 		}
    643 		xfree(vm->vm_hashlist);
    644 	}
    645 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    646 	xfree(vm);
    647 }
    648 
    649 static int
    650 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    651 {
    652 	vmem_addr_t addr;
    653 	int rc;
    654 
    655 	if (vm->vm_importfn == NULL) {
    656 		return EINVAL;
    657 	}
    658 
    659 	rc = (*vm->vm_importfn)(vm->vm_arg, size, &size, flags, &addr);
    660 	if (rc != 0) {
    661 		return ENOMEM;
    662 	}
    663 
    664 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) != 0) {
    665 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, addr, size);
    666 		return ENOMEM;
    667 	}
    668 
    669 	return 0;
    670 }
    671 
    672 static int
    673 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    674 {
    675 	bt_t *bt;
    676 	int i;
    677 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    678 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    679 	size_t oldhashsize;
    680 
    681 	KASSERT(newhashsize > 0);
    682 
    683 	newhashlist =
    684 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    685 	if (newhashlist == NULL) {
    686 		return ENOMEM;
    687 	}
    688 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    689 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    690 	}
    691 
    692 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    693 		xfree(newhashlist);
    694 		return EBUSY;
    695 	}
    696 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    697 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    698 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    699 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    700 	if (oldhashlist == NULL) {
    701 		VMEM_UNLOCK(vm);
    702 		return 0;
    703 	}
    704 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    705 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    706 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    707 			bt_insbusy(vm, bt);
    708 		}
    709 	}
    710 	VMEM_UNLOCK(vm);
    711 
    712 	xfree(oldhashlist);
    713 
    714 	return 0;
    715 }
    716 
    717 /*
    718  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    719  *
    720  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    721  * before calling us.
    722  */
    723 
    724 static int
    725 vmem_fit(const bt_t const *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    726     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    727     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr, vmem_addr_t *addrp)
    728 {
    729 	vmem_addr_t start;
    730 	vmem_addr_t end;
    731 
    732 	KASSERT(size > 0);
    733 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    734 
    735 	/*
    736 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    737 	 * unsigned integer of the same size.
    738 	 */
    739 
    740 	start = bt->bt_start;
    741 	if (start < minaddr) {
    742 		start = minaddr;
    743 	}
    744 	end = BT_END(bt);
    745 	if (end > maxaddr) {
    746 		end = maxaddr;
    747 	}
    748 	if (start > end) {
    749 		return ENOMEM;
    750 	}
    751 
    752 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    753 	if (start < bt->bt_start) {
    754 		start += align;
    755 	}
    756 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    757 		KASSERT(align < nocross);
    758 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    759 	}
    760 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    761 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    762 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    763 		KASSERT(minaddr <= start);
    764 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    765 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    766 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    767 		*addrp = start;
    768 		return 0;
    769 	}
    770 	return ENOMEM;
    771 }
    772 
    773 /* ---- vmem API */
    774 
    775 /*
    776  * vmem_create: create an arena.
    777  *
    778  * => must not be called from interrupt context.
    779  */
    780 
    781 vmem_t *
    782 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    783     vmem_size_t quantum,
    784     int (*importfn)(void *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t,
    785         vmem_addr_t *),
    786     void (*releasefn)(void *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    787     void *arg, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
    788 {
    789 	vmem_t *vm;
    790 	int i;
    791 #if defined(_KERNEL)
    792 	static ONCE_DECL(control);
    793 #endif /* defined(_KERNEL) */
    794 
    795 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    796 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    797 
    798 #if defined(_KERNEL)
    799 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    800 		return NULL;
    801 	}
    802 #endif /* defined(_KERNEL) */
    803 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    804 	if (vm == NULL) {
    805 		return NULL;
    806 	}
    807 
    808 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    809 	vm->vm_name = name;
    810 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    811 	vm->vm_quantum_shift = calc_order(quantum);
    812 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    813 	vm->vm_importfn = importfn;
    814 	vm->vm_releasefn = releasefn;
    815 	vm->vm_arg = arg;
    816 	vm->vm_nbusytag = 0;
    817 #if defined(QCACHE)
    818 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    819 #endif /* defined(QCACHE) */
    820 
    821 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    822 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    823 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    824 	}
    825 	vm->vm_hashlist = NULL;
    826 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    827 		vmem_destroy1(vm);
    828 		return NULL;
    829 	}
    830 
    831 	if (size != 0) {
    832 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) != 0) {
    833 			vmem_destroy1(vm);
    834 			return NULL;
    835 		}
    836 	}
    837 
    838 #if defined(_KERNEL)
    839 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    840 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    841 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    842 #endif /* defined(_KERNEL) */
    843 
    844 	return vm;
    845 }
    846 
    847 void
    848 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    849 {
    850 
    851 #if defined(_KERNEL)
    852 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    853 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    854 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    855 #endif /* defined(_KERNEL) */
    856 
    857 	vmem_destroy1(vm);
    858 }
    859 
    860 vmem_size_t
    861 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    862 {
    863 
    864 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    865 }
    866 
    867 /*
    868  * vmem_alloc:
    869  *
    870  * => caller must ensure appropriate spl,
    871  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    872  */
    873 
    874 int
    875 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags, vmem_addr_t *addrp)
    876 {
    877 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    878 
    879 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    880 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    881 
    882 	KASSERT(size > 0);
    883 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    884 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    885 		ASSERT_SLEEPABLE();
    886 	}
    887 
    888 #if defined(QCACHE)
    889 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    890 		void *p;
    891 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    892 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    893 
    894 		p = pool_cache_get(qc->qc_cache, vmf_to_prf(flags));
    895 		if (addrp != NULL)
    896 			*addrp = (vmem_addr_t)p;
    897 		return (p == NULL) ? ENOMEM : 0;
    898 	}
    899 #endif /* defined(QCACHE) */
    900 
    901 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
    902 	    flags, addrp);
    903 }
    904 
    905 int
    906 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
    907     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
    908     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags,
    909     vmem_addr_t *addrp)
    910 {
    911 	struct vmem_freelist *list;
    912 	struct vmem_freelist *first;
    913 	struct vmem_freelist *end;
    914 	bt_t *bt;
    915 	bt_t *btnew;
    916 	bt_t *btnew2;
    917 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    918 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    919 	vmem_addr_t start;
    920 	int rc;
    921 
    922 	KASSERT(size0 > 0);
    923 	KASSERT(size > 0);
    924 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    925 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    926 		ASSERT_SLEEPABLE();
    927 	}
    928 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    929 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    930 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    931 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    932 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    933 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    934 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    935 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
    936 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    937 
    938 	if (align == 0) {
    939 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    940 	}
    941 
    942 	/*
    943 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
    944 	 */
    945 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    946 	if (btnew == NULL) {
    947 		return ENOMEM;
    948 	}
    949 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    950 	if (btnew2 == NULL) {
    951 		bt_free(vm, btnew);
    952 		return ENOMEM;
    953 	}
    954 
    955 	/*
    956 	 * choose a free block from which we allocate.
    957 	 */
    958 retry_strat:
    959 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    960 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    961 retry:
    962 	bt = NULL;
    963 	VMEM_LOCK(vm);
    964 	vmem_check(vm);
    965 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    966 		/*
    967 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
    968 		 *
    969 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
    970 		 * because any blocks found on these list should be larger than
    971 		 * the given size.
    972 		 */
    973 		for (list = first; list < end; list++) {
    974 			bt = LIST_FIRST(list);
    975 			if (bt != NULL) {
    976 				rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    977 				    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
    978 				if (rc == 0) {
    979 					goto gotit;
    980 				}
    981 				/*
    982 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
    983 				 * here.  the list can be very long and we are
    984 				 * told to run fast.  blocks from the later free
    985 				 * lists are larger and have better chances to
    986 				 * satisfy our restrictions.
    987 				 */
    988 			}
    989 		}
    990 	} else { /* VM_BESTFIT */
    991 		/*
    992 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
    993 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
    994 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
    995 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
    996 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
    997 		 * if/when it turns out to be a problem.
    998 		 *
    999 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
   1000 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
   1001 		 */
   1002 		for (list = first; list < end; list++) {
   1003 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
   1004 				if (bt->bt_size >= size) {
   1005 					rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
   1006 					    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
   1007 					if (rc == 0) {
   1008 						goto gotit;
   1009 					}
   1010 				}
   1011 			}
   1012 		}
   1013 	}
   1014 	VMEM_UNLOCK(vm);
   1015 #if 1
   1016 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
   1017 		strat = VM_BESTFIT;
   1018 		goto retry_strat;
   1019 	}
   1020 #endif
   1021 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
   1022 	    nocross != 0) {
   1023 
   1024 		/*
   1025 		 * XXX should try to import a region large enough to
   1026 		 * satisfy restrictions?
   1027 		 */
   1028 
   1029 		goto fail;
   1030 	}
   1031 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
   1032 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
   1033 		goto retry;
   1034 	}
   1035 	/* XXX */
   1036 fail:
   1037 	bt_free(vm, btnew);
   1038 	bt_free(vm, btnew2);
   1039 	return ENOMEM;
   1040 
   1041 gotit:
   1042 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1043 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1044 	bt_remfree(vm, bt);
   1045 	vmem_check(vm);
   1046 	if (bt->bt_start != start) {
   1047 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1048 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1049 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1050 		bt->bt_start = start;
   1051 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1052 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1053 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1054 		btnew2 = NULL;
   1055 		vmem_check(vm);
   1056 	}
   1057 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1058 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1059 		/* split */
   1060 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1061 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1062 		btnew->bt_size = size;
   1063 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1064 		bt->bt_size -= size;
   1065 		bt_insfree(vm, bt);
   1066 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1067 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1068 		vmem_check(vm);
   1069 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1070 	} else {
   1071 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1072 		bt_insbusy(vm, bt);
   1073 		vmem_check(vm);
   1074 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1075 		bt_free(vm, btnew);
   1076 		btnew = bt;
   1077 	}
   1078 	if (btnew2 != NULL) {
   1079 		bt_free(vm, btnew2);
   1080 	}
   1081 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1082 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1083 
   1084 	if (addrp != NULL)
   1085 		*addrp = btnew->bt_start;
   1086 	return 0;
   1087 }
   1088 
   1089 /*
   1090  * vmem_free:
   1091  *
   1092  * => caller must ensure appropriate spl,
   1093  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1094  */
   1095 
   1096 void
   1097 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1098 {
   1099 
   1100 	KASSERT(size > 0);
   1101 
   1102 #if defined(QCACHE)
   1103 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1104 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1105 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1106 
   1107 		return pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1108 	}
   1109 #endif /* defined(QCACHE) */
   1110 
   1111 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1112 }
   1113 
   1114 void
   1115 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1116 {
   1117 	bt_t *bt;
   1118 	bt_t *t;
   1119 
   1120 	KASSERT(size > 0);
   1121 
   1122 	VMEM_LOCK(vm);
   1123 
   1124 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1125 	KASSERT(bt != NULL);
   1126 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1127 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1128 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1129 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1130 	bt_rembusy(vm, bt);
   1131 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1132 
   1133 	/* coalesce */
   1134 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1135 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1136 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1137 		bt_remfree(vm, t);
   1138 		bt_remseg(vm, t);
   1139 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1140 		bt_free(vm, t);
   1141 	}
   1142 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1143 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1144 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1145 		bt_remfree(vm, t);
   1146 		bt_remseg(vm, t);
   1147 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1148 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1149 		bt_free(vm, t);
   1150 	}
   1151 
   1152 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1153 	KASSERT(t != NULL);
   1154 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1155 	if (vm->vm_releasefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1156 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1157 		vmem_addr_t spanaddr;
   1158 		vmem_size_t spansize;
   1159 
   1160 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1161 		spanaddr = bt->bt_start;
   1162 		spansize = bt->bt_size;
   1163 		bt_remseg(vm, bt);
   1164 		bt_free(vm, bt);
   1165 		bt_remseg(vm, t);
   1166 		bt_free(vm, t);
   1167 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1168 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, spanaddr, spansize);
   1169 	} else {
   1170 		bt_insfree(vm, bt);
   1171 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1172 	}
   1173 }
   1174 
   1175 /*
   1176  * vmem_add:
   1177  *
   1178  * => caller must ensure appropriate spl,
   1179  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1180  */
   1181 
   1182 int
   1183 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1184 {
   1185 
   1186 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1187 }
   1188 
   1189 /*
   1190  * vmem_reap: reap unused resources.
   1191  *
   1192  * => return true if we successfully reaped something.
   1193  */
   1194 
   1195 bool
   1196 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1197 {
   1198 	bool didsomething = false;
   1199 
   1200 #if defined(QCACHE)
   1201 	didsomething = qc_reap(vm);
   1202 #endif /* defined(QCACHE) */
   1203 	return didsomething;
   1204 }
   1205 
   1206 /* ---- rehash */
   1207 
   1208 #if defined(_KERNEL)
   1209 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1210 static int vmem_rehash_interval;
   1211 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1212 static struct work vmem_rehash_wk;
   1213 
   1214 static void
   1215 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1216 {
   1217 	vmem_t *vm;
   1218 
   1219 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1220 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1221 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1222 		size_t desired;
   1223 		size_t current;
   1224 
   1225 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1226 			continue;
   1227 		}
   1228 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1229 		current = vm->vm_hashsize;
   1230 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1231 
   1232 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1233 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1234 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1235 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1236 		}
   1237 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1238 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1239 		}
   1240 	}
   1241 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1242 
   1243 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1244 }
   1245 
   1246 static void
   1247 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1248 {
   1249 
   1250 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1251 }
   1252 
   1253 void
   1254 vmem_rehash_start(void)
   1255 {
   1256 	int error;
   1257 
   1258 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1259 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1260 	if (error) {
   1261 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1262 	}
   1263 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1264 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1265 
   1266 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1267 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1268 }
   1269 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1270 
   1271 /* ---- debug */
   1272 
   1273 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1274 
   1275 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1276 
   1277 static const char *
   1278 bt_type_string(int type)
   1279 {
   1280 	static const char * const table[] = {
   1281 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1282 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1283 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1284 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1285 	};
   1286 
   1287 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1288 		return "BOGUS";
   1289 	}
   1290 	return table[type];
   1291 }
   1292 
   1293 static void
   1294 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1295 {
   1296 
   1297 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1298 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1299 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1300 }
   1301 
   1302 static void
   1303 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1304 {
   1305 	const bt_t *bt;
   1306 	int i;
   1307 
   1308 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1309 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1310 		bt_dump(bt, pr);
   1311 	}
   1312 
   1313 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1314 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1315 
   1316 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1317 			continue;
   1318 		}
   1319 
   1320 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1321 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1322 			bt_dump(bt, pr);
   1323 		}
   1324 	}
   1325 }
   1326 
   1327 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1328 
   1329 #if defined(DDB)
   1330 static bt_t *
   1331 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1332 {
   1333 	bt_t *bt;
   1334 
   1335 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1336 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1337 			continue;
   1338 		}
   1339 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1340 			return bt;
   1341 		}
   1342 	}
   1343 
   1344 	return NULL;
   1345 }
   1346 
   1347 void
   1348 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1349 {
   1350 	vmem_t *vm;
   1351 
   1352 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1353 		bt_t *bt;
   1354 
   1355 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1356 		if (bt == NULL) {
   1357 			continue;
   1358 		}
   1359 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1360 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1361 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1362 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1363 	}
   1364 }
   1365 
   1366 void
   1367 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1368 {
   1369 	const vmem_t *vm;
   1370 
   1371 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1372 		vmem_dump(vm, pr);
   1373 	}
   1374 }
   1375 
   1376 void
   1377 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1378 {
   1379 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1380 
   1381 	vmem_dump(vm, pr);
   1382 }
   1383 #endif /* defined(DDB) */
   1384 
   1385 #if defined(_KERNEL)
   1386 #define vmem_printf printf
   1387 #else
   1388 #include <stdio.h>
   1389 #include <stdarg.h>
   1390 
   1391 static void
   1392 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1393 {
   1394 	va_list ap;
   1395 	va_start(ap, fmt);
   1396 	vprintf(fmt, ap);
   1397 	va_end(ap);
   1398 }
   1399 #endif
   1400 
   1401 #if defined(VMEM_SANITY)
   1402 
   1403 static bool
   1404 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1405 {
   1406 	const bt_t *bt, *bt2;
   1407 
   1408 	KASSERT(vm != NULL);
   1409 
   1410 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1411 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1412 			printf("corrupted tag\n");
   1413 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1414 			return false;
   1415 		}
   1416 	}
   1417 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1418 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1419 			if (bt == bt2) {
   1420 				continue;
   1421 			}
   1422 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1423 				continue;
   1424 			}
   1425 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1426 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1427 				printf("overwrapped tags\n");
   1428 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1429 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1430 				return false;
   1431 			}
   1432 		}
   1433 	}
   1434 
   1435 	return true;
   1436 }
   1437 
   1438 static void
   1439 vmem_check(vmem_t *vm)
   1440 {
   1441 
   1442 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1443 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1444 	}
   1445 }
   1446 
   1447 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1448 
   1449 #if defined(UNITTEST)
   1450 int
   1451 main(void)
   1452 {
   1453 	int rc;
   1454 	vmem_t *vm;
   1455 	vmem_addr_t p;
   1456 	struct reg {
   1457 		vmem_addr_t p;
   1458 		vmem_size_t sz;
   1459 		bool x;
   1460 	} *reg = NULL;
   1461 	int nreg = 0;
   1462 	int nalloc = 0;
   1463 	int nfree = 0;
   1464 	vmem_size_t total = 0;
   1465 #if 1
   1466 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1467 #else
   1468 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1469 #endif
   1470 
   1471 	vm = vmem_create("test", 0, 0, 1, NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP,
   1472 #ifdef _KERNEL
   1473 	    IPL_NONE
   1474 #else
   1475 	    0
   1476 #endif
   1477 	    );
   1478 	if (vm == NULL) {
   1479 		printf("vmem_create\n");
   1480 		exit(EXIT_FAILURE);
   1481 	}
   1482 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1483 
   1484 	rc = vmem_add(vm, 0, 50, VM_SLEEP);
   1485 	assert(rc == 0);
   1486 	rc = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1487 	assert(rc == 0);
   1488 	rc = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1489 	assert(rc == 0);
   1490 	rc = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1491 	assert(rc == 0);
   1492 	rc = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1493 	assert(rc == 0);
   1494 	rc = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1495 	assert(rc == 0);
   1496 	rc = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1497 	assert(rc == 0);
   1498 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1499 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1500 	assert(rc != 0);
   1501 	rc = vmem_xalloc(vm, 50, 0, 0, 0, 0, 49, strat|VM_SLEEP, &p);
   1502 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1503 	vmem_xfree(vm, p, 50);
   1504 	rc = vmem_xalloc(vm, 25, 0, 0, 0, 0, 24, strat|VM_SLEEP, &p);
   1505 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1506 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1507 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1508 	assert(rc != 0);
   1509 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1510 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP, &p);
   1511 	assert(rc != 0);
   1512 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1513 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1514 	assert(rc == 0);
   1515 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1516 	for (;;) {
   1517 		struct reg *r;
   1518 		int t = rand() % 100;
   1519 
   1520 		if (t > 45) {
   1521 			/* alloc */
   1522 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1523 			bool x;
   1524 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1525 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1526 
   1527 			if (t > 70) {
   1528 				x = true;
   1529 				/* XXX */
   1530 				align = 1 << (rand() % 15);
   1531 				phase = rand() % 65536;
   1532 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1533 				if (align <= phase) {
   1534 					phase = 0;
   1535 				}
   1536 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1537 				    nocross)) {
   1538 					nocross = 0;
   1539 				}
   1540 				do {
   1541 					minaddr = rand() % 50000;
   1542 					maxaddr = rand() % 70000;
   1543 				} while (minaddr > maxaddr);
   1544 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1545 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1546 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1547 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1548 				    (uint64_t)sz,
   1549 				    (uint64_t)align,
   1550 				    (uint64_t)phase,
   1551 				    (uint64_t)nocross,
   1552 				    (uint64_t)minaddr,
   1553 				    (uint64_t)maxaddr);
   1554 				rc = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1555 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP, &p);
   1556 			} else {
   1557 				x = false;
   1558 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1559 				rc = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP, &p);
   1560 			}
   1561 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1562 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1563 			if (rc != 0) {
   1564 				if (x) {
   1565 					continue;
   1566 				}
   1567 				break;
   1568 			}
   1569 			nreg++;
   1570 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1571 			r = &reg[nreg - 1];
   1572 			r->p = p;
   1573 			r->sz = sz;
   1574 			r->x = x;
   1575 			total += sz;
   1576 			nalloc++;
   1577 		} else if (nreg != 0) {
   1578 			/* free */
   1579 			r = &reg[rand() % nreg];
   1580 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1581 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1582 			if (r->x) {
   1583 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1584 			} else {
   1585 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1586 			}
   1587 			total -= r->sz;
   1588 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1589 			*r = reg[nreg - 1];
   1590 			nreg--;
   1591 			nfree++;
   1592 		}
   1593 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1594 	}
   1595 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1596 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1597 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1598 }
   1599 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1600