Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.63
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.63 2011/10/15 19:02:27 rmind Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006,2007,2008,2009 YAMAMOTO Takashi,
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
      8  * modification, are permitted provided that the following conditions
      9  * are met:
     10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     15  *
     16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
     17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
     18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
     19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
     20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
     21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
     22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
     23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
     24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     26  * SUCH DAMAGE.
     27  */
     28 
     29 /*
     30  * reference:
     31  * -	Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator
     32  *	to Many CPUs and Arbitrary Resources
     33  *	http://www.usenix.org/event/usenix01/bonwick.html
     34  *
     35  * todo:
     36  * -	decide how to import segments for vmem_xalloc.
     37  * -	don't rely on malloc(9).
     38  */
     39 
     40 #include <sys/cdefs.h>
     41 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.63 2011/10/15 19:02:27 rmind Exp $");
     42 
     43 #if defined(_KERNEL)
     44 #include "opt_ddb.h"
     45 #define	QCACHE
     46 #endif /* defined(_KERNEL) */
     47 
     48 #include <sys/param.h>
     49 #include <sys/hash.h>
     50 #include <sys/queue.h>
     51 #include <sys/bitops.h>
     52 
     53 #if defined(_KERNEL)
     54 #include <sys/systm.h>
     55 #include <sys/kernel.h>	/* hz */
     56 #include <sys/callout.h>
     57 #include <sys/malloc.h>
     58 #include <sys/once.h>
     59 #include <sys/pool.h>
     60 #include <sys/vmem.h>
     61 #include <sys/workqueue.h>
     62 #else /* defined(_KERNEL) */
     63 #include "../sys/vmem.h"
     64 #endif /* defined(_KERNEL) */
     65 
     66 #if defined(_KERNEL)
     67 #define	LOCK_DECL(name)		\
     68     kmutex_t name; char lockpad[COHERENCY_UNIT - sizeof(kmutex_t)]
     69 #else /* defined(_KERNEL) */
     70 #include <errno.h>
     71 #include <assert.h>
     72 #include <stdlib.h>
     73 
     74 #define	UNITTEST
     75 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     76 #define	LOCK_DECL(name)		/* nothing */
     77 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
     78 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
     79 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
     80 #define	mutex_tryenter(a)	true
     81 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
     82 #define	mutex_owned(a)		/* nothing */
     83 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	/* nothing */
     84 #define	panic(...)		printf(__VA_ARGS__); abort()
     85 #endif /* defined(_KERNEL) */
     86 
     87 struct vmem;
     88 struct vmem_btag;
     89 
     90 #if defined(VMEM_SANITY)
     91 static void vmem_check(vmem_t *);
     92 #else /* defined(VMEM_SANITY) */
     93 #define vmem_check(vm)	/* nothing */
     94 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
     95 
     96 #define	VMEM_MAXORDER		(sizeof(vmem_size_t) * CHAR_BIT)
     97 
     98 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
     99 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	65536	/* XXX */
    100 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	128
    101 
    102 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
    103 
    104 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
    105 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
    106 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
    107 
    108 #if defined(QCACHE)
    109 #define	VMEM_QCACHE_IDX_MAX	32
    110 
    111 #define	QC_NAME_MAX	16
    112 
    113 struct qcache {
    114 	pool_cache_t qc_cache;
    115 	vmem_t *qc_vmem;
    116 	char qc_name[QC_NAME_MAX];
    117 };
    118 typedef struct qcache qcache_t;
    119 #define	QC_POOL_TO_QCACHE(pool)	((qcache_t *)(pool->pr_qcache))
    120 #endif /* defined(QCACHE) */
    121 
    122 /* vmem arena */
    123 struct vmem {
    124 	LOCK_DECL(vm_lock);
    125 	int (*vm_importfn)(void *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    126 	    vm_flag_t, vmem_addr_t *);
    127 	void (*vm_releasefn)(void *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    128 	vmem_t *vm_source;
    129 	void *vm_arg;
    130 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    131 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    132 	size_t vm_hashsize;
    133 	size_t vm_nbusytag;
    134 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    135 	size_t vm_quantum_mask;
    136 	int vm_quantum_shift;
    137 	const char *vm_name;
    138 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    139 
    140 #if defined(QCACHE)
    141 	/* quantum cache */
    142 	size_t vm_qcache_max;
    143 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    144 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    145 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    146 #endif /* defined(QCACHE) */
    147 };
    148 
    149 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    150 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    151 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    152 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    153 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    154 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    155 
    156 /* boundary tag */
    157 struct vmem_btag {
    158 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    159 	union {
    160 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    161 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    162 	} bt_u;
    163 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    164 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    165 	vmem_addr_t bt_start;
    166 	vmem_size_t bt_size;
    167 	int bt_type;
    168 };
    169 
    170 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    171 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    172 #define	BT_TYPE_FREE		3
    173 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    174 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    175 
    176 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size - 1)
    177 
    178 typedef struct vmem_btag bt_t;
    179 
    180 /* ---- misc */
    181 
    182 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    183 	(-(-(addr) & -(align)))
    184 
    185 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    186 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    187 
    188 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    189 #define	SIZE2ORDER(size)	((int)ilog2(size))
    190 
    191 #if !defined(_KERNEL)
    192 #define	xmalloc(sz, flags)	malloc(sz)
    193 #define	xfree(p)		free(p)
    194 #define	bt_alloc(vm, flags)	malloc(sizeof(bt_t))
    195 #define	bt_free(vm, bt)		free(bt)
    196 #else	/* !defined(_KERNEL) */
    197 
    198 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    199 
    200 static inline void *
    201 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    202 {
    203 	return malloc(sz, M_VMEM,
    204 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    205 }
    206 
    207 static inline void
    208 xfree(void *p)
    209 {
    210 	free(p, M_VMEM);
    211 }
    212 
    213 /* ---- boundary tag */
    214 
    215 static struct pool_cache bt_cache;
    216 
    217 static inline bt_t *
    218 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    219 {
    220 	return pool_cache_get(&bt_cache,
    221 	    (flags & VM_SLEEP) ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    222 }
    223 
    224 static inline void
    225 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    226 {
    227 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    228 }
    229 
    230 #endif	/* !defined(_KERNEL) */
    231 
    232 /*
    233  * freelist[0] ... [1, 1]
    234  * freelist[1] ... [2, 3]
    235  * freelist[2] ... [4, 7]
    236  * freelist[3] ... [8, 15]
    237  *  :
    238  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    239  *  :
    240  */
    241 
    242 static struct vmem_freelist *
    243 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    244 {
    245 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    246 	const int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    247 
    248 	KASSERT(size != 0 && qsize != 0);
    249 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    250 	KASSERT(idx >= 0);
    251 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    252 
    253 	return &vm->vm_freelist[idx];
    254 }
    255 
    256 /*
    257  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    258  * strategy.
    259  *
    260  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    261  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    262  * large enough for the requested size.
    263  */
    264 
    265 static struct vmem_freelist *
    266 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    267 {
    268 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    269 	int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    270 
    271 	KASSERT(size != 0 && qsize != 0);
    272 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    273 
    274 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    275 		idx++;
    276 		/* check too large request? */
    277 	}
    278 	KASSERT(idx >= 0);
    279 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    280 
    281 	return &vm->vm_freelist[idx];
    282 }
    283 
    284 /* ---- boundary tag hash */
    285 
    286 static struct vmem_hashlist *
    287 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    288 {
    289 	struct vmem_hashlist *list;
    290 	unsigned int hash;
    291 
    292 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    293 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    294 
    295 	return list;
    296 }
    297 
    298 static bt_t *
    299 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    300 {
    301 	struct vmem_hashlist *list;
    302 	bt_t *bt;
    303 
    304 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    305 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    306 		if (bt->bt_start == addr) {
    307 			break;
    308 		}
    309 	}
    310 
    311 	return bt;
    312 }
    313 
    314 static void
    315 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    316 {
    317 
    318 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    319 	vm->vm_nbusytag--;
    320 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    321 }
    322 
    323 static void
    324 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    325 {
    326 	struct vmem_hashlist *list;
    327 
    328 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    329 
    330 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    331 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    332 	vm->vm_nbusytag++;
    333 }
    334 
    335 /* ---- boundary tag list */
    336 
    337 static void
    338 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    339 {
    340 
    341 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    342 }
    343 
    344 static void
    345 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    346 {
    347 
    348 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    349 }
    350 
    351 static void
    352 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    353 {
    354 
    355 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    356 }
    357 
    358 static void
    359 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    360 {
    361 
    362 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    363 
    364 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    365 }
    366 
    367 static void
    368 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    369 {
    370 	struct vmem_freelist *list;
    371 
    372 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    373 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    374 }
    375 
    376 /* ---- vmem internal functions */
    377 
    378 #if defined(_KERNEL)
    379 static kmutex_t vmem_list_lock;
    380 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    381 #endif /* defined(_KERNEL) */
    382 
    383 #if defined(QCACHE)
    384 static inline vm_flag_t
    385 prf_to_vmf(int prflags)
    386 {
    387 	vm_flag_t vmflags;
    388 
    389 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    390 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    391 		vmflags = VM_SLEEP;
    392 	} else {
    393 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    394 	}
    395 	return vmflags;
    396 }
    397 
    398 static inline int
    399 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    400 {
    401 	int prflags;
    402 
    403 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    404 		prflags = PR_WAITOK;
    405 	} else {
    406 		prflags = PR_NOWAIT;
    407 	}
    408 	return prflags;
    409 }
    410 
    411 static size_t
    412 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    413 {
    414 	int i;
    415 
    416 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    417 		/* nothing */
    418 	}
    419 	return ORDER2SIZE(i);
    420 }
    421 
    422 static void *
    423 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    424 {
    425 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    426 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    427 	vmem_addr_t addr;
    428 
    429 	if (vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    430 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT, &addr) != 0)
    431 		return NULL;
    432 	return (void *)addr;
    433 }
    434 
    435 static void
    436 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    437 {
    438 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    439 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    440 
    441 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    442 }
    443 
    444 static void
    445 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    446 {
    447 	qcache_t *prevqc;
    448 	struct pool_allocator *pa;
    449 	int qcache_idx_max;
    450 	int i;
    451 
    452 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    453 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    454 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    455 	}
    456 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    457 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    458 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    459 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    460 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    461 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    462 
    463 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    464 	prevqc = NULL;
    465 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    466 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    467 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    468 
    469 		qc->qc_vmem = vm;
    470 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    471 		    vm->vm_name, size);
    472 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    473 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    474 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    475 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    476 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    477 		if (prevqc != NULL &&
    478 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    479 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    480 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    481 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    482 			continue;
    483 		}
    484 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    485 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    486 		prevqc = qc;
    487 	}
    488 }
    489 
    490 static void
    491 qc_destroy(vmem_t *vm)
    492 {
    493 	const qcache_t *prevqc;
    494 	int i;
    495 	int qcache_idx_max;
    496 
    497 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    498 	prevqc = NULL;
    499 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    500 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    501 
    502 		if (prevqc == qc) {
    503 			continue;
    504 		}
    505 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    506 		prevqc = qc;
    507 	}
    508 }
    509 
    510 static bool
    511 qc_reap(vmem_t *vm)
    512 {
    513 	const qcache_t *prevqc;
    514 	int i;
    515 	int qcache_idx_max;
    516 	bool didsomething = false;
    517 
    518 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    519 	prevqc = NULL;
    520 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    521 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    522 
    523 		if (prevqc == qc) {
    524 			continue;
    525 		}
    526 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    527 			didsomething = true;
    528 		}
    529 		prevqc = qc;
    530 	}
    531 
    532 	return didsomething;
    533 }
    534 #endif /* defined(QCACHE) */
    535 
    536 #if defined(_KERNEL)
    537 static int
    538 vmem_init(void)
    539 {
    540 
    541 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    542 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    543 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    544 	return 0;
    545 }
    546 #endif /* defined(_KERNEL) */
    547 
    548 static int
    549 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    550     int spanbttype)
    551 {
    552 	bt_t *btspan;
    553 	bt_t *btfree;
    554 
    555 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    556 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    557 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    558 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    559 
    560 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    561 	if (btspan == NULL) {
    562 		return ENOMEM;
    563 	}
    564 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    565 	if (btfree == NULL) {
    566 		bt_free(vm, btspan);
    567 		return ENOMEM;
    568 	}
    569 
    570 	btspan->bt_type = spanbttype;
    571 	btspan->bt_start = addr;
    572 	btspan->bt_size = size;
    573 
    574 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    575 	btfree->bt_start = addr;
    576 	btfree->bt_size = size;
    577 
    578 	VMEM_LOCK(vm);
    579 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    580 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    581 	bt_insfree(vm, btfree);
    582 	VMEM_UNLOCK(vm);
    583 
    584 	return 0;
    585 }
    586 
    587 static void
    588 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    589 {
    590 
    591 #if defined(QCACHE)
    592 	qc_destroy(vm);
    593 #endif /* defined(QCACHE) */
    594 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    595 		int i;
    596 
    597 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    598 			bt_t *bt;
    599 
    600 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    601 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    602 				bt_free(vm, bt);
    603 			}
    604 		}
    605 		xfree(vm->vm_hashlist);
    606 	}
    607 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    608 	xfree(vm);
    609 }
    610 
    611 static int
    612 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    613 {
    614 	vmem_addr_t addr;
    615 	int rc;
    616 
    617 	if (vm->vm_importfn == NULL) {
    618 		return EINVAL;
    619 	}
    620 
    621 	rc = (*vm->vm_importfn)(vm->vm_arg, size, &size, flags, &addr);
    622 	if (rc != 0) {
    623 		return ENOMEM;
    624 	}
    625 
    626 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) != 0) {
    627 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, addr, size);
    628 		return ENOMEM;
    629 	}
    630 
    631 	return 0;
    632 }
    633 
    634 static int
    635 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    636 {
    637 	bt_t *bt;
    638 	int i;
    639 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    640 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    641 	size_t oldhashsize;
    642 
    643 	KASSERT(newhashsize > 0);
    644 
    645 	newhashlist =
    646 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    647 	if (newhashlist == NULL) {
    648 		return ENOMEM;
    649 	}
    650 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    651 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    652 	}
    653 
    654 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    655 		xfree(newhashlist);
    656 		return EBUSY;
    657 	}
    658 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    659 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    660 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    661 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    662 	if (oldhashlist == NULL) {
    663 		VMEM_UNLOCK(vm);
    664 		return 0;
    665 	}
    666 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    667 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    668 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    669 			bt_insbusy(vm, bt);
    670 		}
    671 	}
    672 	VMEM_UNLOCK(vm);
    673 
    674 	xfree(oldhashlist);
    675 
    676 	return 0;
    677 }
    678 
    679 /*
    680  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    681  *
    682  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    683  * before calling us.
    684  */
    685 
    686 static int
    687 vmem_fit(const bt_t const *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    688     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    689     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr, vmem_addr_t *addrp)
    690 {
    691 	vmem_addr_t start;
    692 	vmem_addr_t end;
    693 
    694 	KASSERT(size > 0);
    695 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    696 
    697 	/*
    698 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    699 	 * unsigned integer of the same size.
    700 	 */
    701 
    702 	start = bt->bt_start;
    703 	if (start < minaddr) {
    704 		start = minaddr;
    705 	}
    706 	end = BT_END(bt);
    707 	if (end > maxaddr) {
    708 		end = maxaddr;
    709 	}
    710 	if (start > end) {
    711 		return ENOMEM;
    712 	}
    713 
    714 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    715 	if (start < bt->bt_start) {
    716 		start += align;
    717 	}
    718 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    719 		KASSERT(align < nocross);
    720 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    721 	}
    722 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    723 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    724 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    725 		KASSERT(minaddr <= start);
    726 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    727 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    728 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    729 		*addrp = start;
    730 		return 0;
    731 	}
    732 	return ENOMEM;
    733 }
    734 
    735 /* ---- vmem API */
    736 
    737 /*
    738  * vmem_create: create an arena.
    739  *
    740  * => must not be called from interrupt context.
    741  */
    742 
    743 vmem_t *
    744 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    745     vmem_size_t quantum,
    746     int (*importfn)(void *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t,
    747         vmem_addr_t *),
    748     void (*releasefn)(void *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    749     void *arg, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
    750 {
    751 	vmem_t *vm;
    752 	int i;
    753 #if defined(_KERNEL)
    754 	static ONCE_DECL(control);
    755 #endif /* defined(_KERNEL) */
    756 
    757 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    758 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    759 	KASSERT(quantum > 0);
    760 
    761 #if defined(_KERNEL)
    762 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    763 		return NULL;
    764 	}
    765 #endif /* defined(_KERNEL) */
    766 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    767 	if (vm == NULL) {
    768 		return NULL;
    769 	}
    770 
    771 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    772 	vm->vm_name = name;
    773 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    774 	vm->vm_quantum_shift = SIZE2ORDER(quantum);
    775 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    776 	vm->vm_importfn = importfn;
    777 	vm->vm_releasefn = releasefn;
    778 	vm->vm_arg = arg;
    779 	vm->vm_nbusytag = 0;
    780 #if defined(QCACHE)
    781 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    782 #endif /* defined(QCACHE) */
    783 
    784 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    785 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    786 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    787 	}
    788 	vm->vm_hashlist = NULL;
    789 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    790 		vmem_destroy1(vm);
    791 		return NULL;
    792 	}
    793 
    794 	if (size != 0) {
    795 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) != 0) {
    796 			vmem_destroy1(vm);
    797 			return NULL;
    798 		}
    799 	}
    800 
    801 #if defined(_KERNEL)
    802 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    803 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    804 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    805 #endif /* defined(_KERNEL) */
    806 
    807 	return vm;
    808 }
    809 
    810 void
    811 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    812 {
    813 
    814 #if defined(_KERNEL)
    815 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    816 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    817 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    818 #endif /* defined(_KERNEL) */
    819 
    820 	vmem_destroy1(vm);
    821 }
    822 
    823 vmem_size_t
    824 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    825 {
    826 
    827 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    828 }
    829 
    830 /*
    831  * vmem_alloc:
    832  *
    833  * => caller must ensure appropriate spl,
    834  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    835  */
    836 
    837 int
    838 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags, vmem_addr_t *addrp)
    839 {
    840 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    841 
    842 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    843 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    844 
    845 	KASSERT(size > 0);
    846 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    847 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    848 		ASSERT_SLEEPABLE();
    849 	}
    850 
    851 #if defined(QCACHE)
    852 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    853 		void *p;
    854 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    855 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    856 
    857 		p = pool_cache_get(qc->qc_cache, vmf_to_prf(flags));
    858 		if (addrp != NULL)
    859 			*addrp = (vmem_addr_t)p;
    860 		return (p == NULL) ? ENOMEM : 0;
    861 	}
    862 #endif /* defined(QCACHE) */
    863 
    864 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
    865 	    flags, addrp);
    866 }
    867 
    868 int
    869 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
    870     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
    871     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags,
    872     vmem_addr_t *addrp)
    873 {
    874 	struct vmem_freelist *list;
    875 	struct vmem_freelist *first;
    876 	struct vmem_freelist *end;
    877 	bt_t *bt;
    878 	bt_t *btnew;
    879 	bt_t *btnew2;
    880 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    881 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    882 	vmem_addr_t start;
    883 	int rc;
    884 
    885 	KASSERT(size0 > 0);
    886 	KASSERT(size > 0);
    887 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    888 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    889 		ASSERT_SLEEPABLE();
    890 	}
    891 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    892 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    893 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    894 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    895 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    896 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    897 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    898 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
    899 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    900 
    901 	if (align == 0) {
    902 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    903 	}
    904 
    905 	/*
    906 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
    907 	 */
    908 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    909 	if (btnew == NULL) {
    910 		return ENOMEM;
    911 	}
    912 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    913 	if (btnew2 == NULL) {
    914 		bt_free(vm, btnew);
    915 		return ENOMEM;
    916 	}
    917 
    918 	/*
    919 	 * choose a free block from which we allocate.
    920 	 */
    921 retry_strat:
    922 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    923 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    924 retry:
    925 	bt = NULL;
    926 	VMEM_LOCK(vm);
    927 	vmem_check(vm);
    928 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    929 		/*
    930 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
    931 		 *
    932 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
    933 		 * because any blocks found on these list should be larger than
    934 		 * the given size.
    935 		 */
    936 		for (list = first; list < end; list++) {
    937 			bt = LIST_FIRST(list);
    938 			if (bt != NULL) {
    939 				rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    940 				    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
    941 				if (rc == 0) {
    942 					goto gotit;
    943 				}
    944 				/*
    945 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
    946 				 * here.  the list can be very long and we are
    947 				 * told to run fast.  blocks from the later free
    948 				 * lists are larger and have better chances to
    949 				 * satisfy our restrictions.
    950 				 */
    951 			}
    952 		}
    953 	} else { /* VM_BESTFIT */
    954 		/*
    955 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
    956 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
    957 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
    958 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
    959 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
    960 		 * if/when it turns out to be a problem.
    961 		 *
    962 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
    963 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
    964 		 */
    965 		for (list = first; list < end; list++) {
    966 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
    967 				if (bt->bt_size >= size) {
    968 					rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    969 					    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
    970 					if (rc == 0) {
    971 						goto gotit;
    972 					}
    973 				}
    974 			}
    975 		}
    976 	}
    977 	VMEM_UNLOCK(vm);
    978 #if 1
    979 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    980 		strat = VM_BESTFIT;
    981 		goto retry_strat;
    982 	}
    983 #endif
    984 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
    985 	    nocross != 0) {
    986 
    987 		/*
    988 		 * XXX should try to import a region large enough to
    989 		 * satisfy restrictions?
    990 		 */
    991 
    992 		goto fail;
    993 	}
    994 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
    995 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
    996 		goto retry;
    997 	}
    998 	/* XXX */
    999 fail:
   1000 	bt_free(vm, btnew);
   1001 	bt_free(vm, btnew2);
   1002 	return ENOMEM;
   1003 
   1004 gotit:
   1005 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1006 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1007 	bt_remfree(vm, bt);
   1008 	vmem_check(vm);
   1009 	if (bt->bt_start != start) {
   1010 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1011 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1012 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1013 		bt->bt_start = start;
   1014 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1015 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1016 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1017 		btnew2 = NULL;
   1018 		vmem_check(vm);
   1019 	}
   1020 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1021 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1022 		/* split */
   1023 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1024 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1025 		btnew->bt_size = size;
   1026 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1027 		bt->bt_size -= size;
   1028 		bt_insfree(vm, bt);
   1029 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1030 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1031 		vmem_check(vm);
   1032 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1033 	} else {
   1034 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1035 		bt_insbusy(vm, bt);
   1036 		vmem_check(vm);
   1037 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1038 		bt_free(vm, btnew);
   1039 		btnew = bt;
   1040 	}
   1041 	if (btnew2 != NULL) {
   1042 		bt_free(vm, btnew2);
   1043 	}
   1044 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1045 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1046 
   1047 	if (addrp != NULL)
   1048 		*addrp = btnew->bt_start;
   1049 	return 0;
   1050 }
   1051 
   1052 /*
   1053  * vmem_free:
   1054  *
   1055  * => caller must ensure appropriate spl,
   1056  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1057  */
   1058 
   1059 void
   1060 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1061 {
   1062 
   1063 	KASSERT(size > 0);
   1064 
   1065 #if defined(QCACHE)
   1066 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1067 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1068 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1069 
   1070 		pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1071 		return;
   1072 	}
   1073 #endif /* defined(QCACHE) */
   1074 
   1075 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1076 }
   1077 
   1078 void
   1079 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1080 {
   1081 	bt_t *bt;
   1082 	bt_t *t;
   1083 
   1084 	KASSERT(size > 0);
   1085 
   1086 	VMEM_LOCK(vm);
   1087 
   1088 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1089 	KASSERT(bt != NULL);
   1090 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1091 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1092 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1093 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1094 	bt_rembusy(vm, bt);
   1095 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1096 
   1097 	/* coalesce */
   1098 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1099 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1100 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1101 		bt_remfree(vm, t);
   1102 		bt_remseg(vm, t);
   1103 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1104 		bt_free(vm, t);
   1105 	}
   1106 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1107 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1108 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1109 		bt_remfree(vm, t);
   1110 		bt_remseg(vm, t);
   1111 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1112 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1113 		bt_free(vm, t);
   1114 	}
   1115 
   1116 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1117 	KASSERT(t != NULL);
   1118 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1119 	if (vm->vm_releasefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1120 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1121 		vmem_addr_t spanaddr;
   1122 		vmem_size_t spansize;
   1123 
   1124 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1125 		spanaddr = bt->bt_start;
   1126 		spansize = bt->bt_size;
   1127 		bt_remseg(vm, bt);
   1128 		bt_free(vm, bt);
   1129 		bt_remseg(vm, t);
   1130 		bt_free(vm, t);
   1131 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1132 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, spanaddr, spansize);
   1133 	} else {
   1134 		bt_insfree(vm, bt);
   1135 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1136 	}
   1137 }
   1138 
   1139 /*
   1140  * vmem_add:
   1141  *
   1142  * => caller must ensure appropriate spl,
   1143  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1144  */
   1145 
   1146 int
   1147 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1148 {
   1149 
   1150 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1151 }
   1152 
   1153 /*
   1154  * vmem_reap: reap unused resources.
   1155  *
   1156  * => return true if we successfully reaped something.
   1157  */
   1158 
   1159 bool
   1160 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1161 {
   1162 	bool didsomething = false;
   1163 
   1164 #if defined(QCACHE)
   1165 	didsomething = qc_reap(vm);
   1166 #endif /* defined(QCACHE) */
   1167 	return didsomething;
   1168 }
   1169 
   1170 /* ---- rehash */
   1171 
   1172 #if defined(_KERNEL)
   1173 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1174 static int vmem_rehash_interval;
   1175 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1176 static struct work vmem_rehash_wk;
   1177 
   1178 static void
   1179 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1180 {
   1181 	vmem_t *vm;
   1182 
   1183 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1184 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1185 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1186 		size_t desired;
   1187 		size_t current;
   1188 
   1189 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1190 			continue;
   1191 		}
   1192 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1193 		current = vm->vm_hashsize;
   1194 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1195 
   1196 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1197 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1198 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1199 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1200 		}
   1201 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1202 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1203 		}
   1204 	}
   1205 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1206 
   1207 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1208 }
   1209 
   1210 static void
   1211 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1212 {
   1213 
   1214 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1215 }
   1216 
   1217 void
   1218 vmem_rehash_start(void)
   1219 {
   1220 	int error;
   1221 
   1222 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1223 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1224 	if (error) {
   1225 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1226 	}
   1227 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1228 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1229 
   1230 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1231 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1232 }
   1233 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1234 
   1235 /* ---- debug */
   1236 
   1237 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1238 
   1239 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1240 
   1241 static const char *
   1242 bt_type_string(int type)
   1243 {
   1244 	static const char * const table[] = {
   1245 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1246 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1247 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1248 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1249 	};
   1250 
   1251 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1252 		return "BOGUS";
   1253 	}
   1254 	return table[type];
   1255 }
   1256 
   1257 static void
   1258 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1259 {
   1260 
   1261 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1262 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1263 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1264 }
   1265 
   1266 static void
   1267 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1268 {
   1269 	const bt_t *bt;
   1270 	int i;
   1271 
   1272 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1273 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1274 		bt_dump(bt, pr);
   1275 	}
   1276 
   1277 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1278 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1279 
   1280 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1281 			continue;
   1282 		}
   1283 
   1284 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1285 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1286 			bt_dump(bt, pr);
   1287 		}
   1288 	}
   1289 }
   1290 
   1291 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1292 
   1293 #if defined(DDB)
   1294 static bt_t *
   1295 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1296 {
   1297 	bt_t *bt;
   1298 
   1299 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1300 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1301 			continue;
   1302 		}
   1303 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1304 			return bt;
   1305 		}
   1306 	}
   1307 
   1308 	return NULL;
   1309 }
   1310 
   1311 void
   1312 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1313 {
   1314 	vmem_t *vm;
   1315 
   1316 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1317 		bt_t *bt;
   1318 
   1319 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1320 		if (bt == NULL) {
   1321 			continue;
   1322 		}
   1323 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1324 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1325 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1326 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1327 	}
   1328 }
   1329 
   1330 void
   1331 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1332 {
   1333 	const vmem_t *vm;
   1334 
   1335 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1336 		vmem_dump(vm, pr);
   1337 	}
   1338 }
   1339 
   1340 void
   1341 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1342 {
   1343 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1344 
   1345 	vmem_dump(vm, pr);
   1346 }
   1347 #endif /* defined(DDB) */
   1348 
   1349 #if defined(_KERNEL)
   1350 #define vmem_printf printf
   1351 #else
   1352 #include <stdio.h>
   1353 #include <stdarg.h>
   1354 
   1355 static void
   1356 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1357 {
   1358 	va_list ap;
   1359 	va_start(ap, fmt);
   1360 	vprintf(fmt, ap);
   1361 	va_end(ap);
   1362 }
   1363 #endif
   1364 
   1365 #if defined(VMEM_SANITY)
   1366 
   1367 static bool
   1368 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1369 {
   1370 	const bt_t *bt, *bt2;
   1371 
   1372 	KASSERT(vm != NULL);
   1373 
   1374 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1375 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1376 			printf("corrupted tag\n");
   1377 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1378 			return false;
   1379 		}
   1380 	}
   1381 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1382 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1383 			if (bt == bt2) {
   1384 				continue;
   1385 			}
   1386 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1387 				continue;
   1388 			}
   1389 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1390 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1391 				printf("overwrapped tags\n");
   1392 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1393 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1394 				return false;
   1395 			}
   1396 		}
   1397 	}
   1398 
   1399 	return true;
   1400 }
   1401 
   1402 static void
   1403 vmem_check(vmem_t *vm)
   1404 {
   1405 
   1406 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1407 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1408 	}
   1409 }
   1410 
   1411 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1412 
   1413 #if defined(UNITTEST)
   1414 int
   1415 main(void)
   1416 {
   1417 	int rc;
   1418 	vmem_t *vm;
   1419 	vmem_addr_t p;
   1420 	struct reg {
   1421 		vmem_addr_t p;
   1422 		vmem_size_t sz;
   1423 		bool x;
   1424 	} *reg = NULL;
   1425 	int nreg = 0;
   1426 	int nalloc = 0;
   1427 	int nfree = 0;
   1428 	vmem_size_t total = 0;
   1429 #if 1
   1430 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1431 #else
   1432 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1433 #endif
   1434 
   1435 	vm = vmem_create("test", 0, 0, 1, NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP,
   1436 #ifdef _KERNEL
   1437 	    IPL_NONE
   1438 #else
   1439 	    0
   1440 #endif
   1441 	    );
   1442 	if (vm == NULL) {
   1443 		printf("vmem_create\n");
   1444 		exit(EXIT_FAILURE);
   1445 	}
   1446 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1447 
   1448 	rc = vmem_add(vm, 0, 50, VM_SLEEP);
   1449 	assert(rc == 0);
   1450 	rc = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1451 	assert(rc == 0);
   1452 	rc = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1453 	assert(rc == 0);
   1454 	rc = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1455 	assert(rc == 0);
   1456 	rc = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1457 	assert(rc == 0);
   1458 	rc = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1459 	assert(rc == 0);
   1460 	rc = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1461 	assert(rc == 0);
   1462 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1463 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1464 	assert(rc != 0);
   1465 	rc = vmem_xalloc(vm, 50, 0, 0, 0, 0, 49, strat|VM_SLEEP, &p);
   1466 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1467 	vmem_xfree(vm, p, 50);
   1468 	rc = vmem_xalloc(vm, 25, 0, 0, 0, 0, 24, strat|VM_SLEEP, &p);
   1469 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1470 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1471 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1472 	assert(rc != 0);
   1473 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1474 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP, &p);
   1475 	assert(rc != 0);
   1476 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1477 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1478 	assert(rc == 0);
   1479 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1480 	for (;;) {
   1481 		struct reg *r;
   1482 		int t = rand() % 100;
   1483 
   1484 		if (t > 45) {
   1485 			/* alloc */
   1486 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1487 			bool x;
   1488 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1489 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1490 
   1491 			if (t > 70) {
   1492 				x = true;
   1493 				/* XXX */
   1494 				align = 1 << (rand() % 15);
   1495 				phase = rand() % 65536;
   1496 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1497 				if (align <= phase) {
   1498 					phase = 0;
   1499 				}
   1500 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1501 				    nocross)) {
   1502 					nocross = 0;
   1503 				}
   1504 				do {
   1505 					minaddr = rand() % 50000;
   1506 					maxaddr = rand() % 70000;
   1507 				} while (minaddr > maxaddr);
   1508 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1509 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1510 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1511 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1512 				    (uint64_t)sz,
   1513 				    (uint64_t)align,
   1514 				    (uint64_t)phase,
   1515 				    (uint64_t)nocross,
   1516 				    (uint64_t)minaddr,
   1517 				    (uint64_t)maxaddr);
   1518 				rc = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1519 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP, &p);
   1520 			} else {
   1521 				x = false;
   1522 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1523 				rc = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP, &p);
   1524 			}
   1525 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1526 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1527 			if (rc != 0) {
   1528 				if (x) {
   1529 					continue;
   1530 				}
   1531 				break;
   1532 			}
   1533 			nreg++;
   1534 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1535 			r = &reg[nreg - 1];
   1536 			r->p = p;
   1537 			r->sz = sz;
   1538 			r->x = x;
   1539 			total += sz;
   1540 			nalloc++;
   1541 		} else if (nreg != 0) {
   1542 			/* free */
   1543 			r = &reg[rand() % nreg];
   1544 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1545 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1546 			if (r->x) {
   1547 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1548 			} else {
   1549 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1550 			}
   1551 			total -= r->sz;
   1552 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1553 			*r = reg[nreg - 1];
   1554 			nreg--;
   1555 			nfree++;
   1556 		}
   1557 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1558 	}
   1559 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1560 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1561 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1562 }
   1563 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1564