Home | History | Annotate | Line # | Download | only in kern
subr_vmem.c revision 1.64
      1 /*	$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.64 2011/10/19 11:12:37 yamt Exp $	*/
      2 
      3 /*-
      4  * Copyright (c)2006,2007,2008,2009 YAMAMOTO Takashi,
      5  * All rights reserved.
      6  *
      7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
      8  * modification, are permitted provided that the following conditions
      9  * are met:
     10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
     11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
     12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
     13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
     14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
     15  *
     16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
     17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
     18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
     19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
     20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
     21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
     22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
     23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
     24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
     25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
     26  * SUCH DAMAGE.
     27  */
     28 
     29 /*
     30  * reference:
     31  * -	Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator
     32  *	to Many CPUs and Arbitrary Resources
     33  *	http://www.usenix.org/event/usenix01/bonwick.html
     34  *
     35  * todo:
     36  * -	decide how to import segments for vmem_xalloc.
     37  * -	don't rely on malloc(9).
     38  */
     39 
     40 #include <sys/cdefs.h>
     41 __KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: subr_vmem.c,v 1.64 2011/10/19 11:12:37 yamt Exp $");
     42 
     43 #if defined(_KERNEL)
     44 #include "opt_ddb.h"
     45 #define	QCACHE
     46 #endif /* defined(_KERNEL) */
     47 
     48 #include <sys/param.h>
     49 #include <sys/hash.h>
     50 #include <sys/queue.h>
     51 #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 #include <string.h>
     74 
     75 #define	UNITTEST
     76 #define	KASSERT(a)		assert(a)
     77 #define	LOCK_DECL(name)		/* nothing */
     78 #define	mutex_init(a, b, c)	/* nothing */
     79 #define	mutex_destroy(a)	/* nothing */
     80 #define	mutex_enter(a)		/* nothing */
     81 #define	mutex_tryenter(a)	true
     82 #define	mutex_exit(a)		/* nothing */
     83 #define	mutex_owned(a)		/* nothing */
     84 #define	ASSERT_SLEEPABLE()	/* nothing */
     85 #define	panic(...)		printf(__VA_ARGS__); abort()
     86 #endif /* defined(_KERNEL) */
     87 
     88 struct vmem;
     89 struct vmem_btag;
     90 
     91 #if defined(VMEM_SANITY)
     92 static void vmem_check(vmem_t *);
     93 #else /* defined(VMEM_SANITY) */
     94 #define vmem_check(vm)	/* nothing */
     95 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
     96 
     97 #define	VMEM_MAXORDER		(sizeof(vmem_size_t) * CHAR_BIT)
     98 
     99 #define	VMEM_HASHSIZE_MIN	1	/* XXX */
    100 #define	VMEM_HASHSIZE_MAX	65536	/* XXX */
    101 #define	VMEM_HASHSIZE_INIT	128
    102 
    103 #define	VM_FITMASK	(VM_BESTFIT | VM_INSTANTFIT)
    104 
    105 CIRCLEQ_HEAD(vmem_seglist, vmem_btag);
    106 LIST_HEAD(vmem_freelist, vmem_btag);
    107 LIST_HEAD(vmem_hashlist, vmem_btag);
    108 
    109 #if defined(QCACHE)
    110 #define	VMEM_QCACHE_IDX_MAX	32
    111 
    112 #define	QC_NAME_MAX	16
    113 
    114 struct qcache {
    115 	pool_cache_t qc_cache;
    116 	vmem_t *qc_vmem;
    117 	char qc_name[QC_NAME_MAX];
    118 };
    119 typedef struct qcache qcache_t;
    120 #define	QC_POOL_TO_QCACHE(pool)	((qcache_t *)(pool->pr_qcache))
    121 #endif /* defined(QCACHE) */
    122 
    123 #define	VMEM_NAME_MAX	16
    124 
    125 /* vmem arena */
    126 struct vmem {
    127 	LOCK_DECL(vm_lock);
    128 	int (*vm_importfn)(void *, vmem_size_t, vmem_size_t *,
    129 	    vm_flag_t, vmem_addr_t *);
    130 	void (*vm_releasefn)(void *, vmem_addr_t, vmem_size_t);
    131 	vmem_t *vm_source;
    132 	void *vm_arg;
    133 	struct vmem_seglist vm_seglist;
    134 	struct vmem_freelist vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    135 	size_t vm_hashsize;
    136 	size_t vm_nbusytag;
    137 	struct vmem_hashlist *vm_hashlist;
    138 	size_t vm_quantum_mask;
    139 	int vm_quantum_shift;
    140 	char vm_name[VMEM_NAME_MAX+1];
    141 	LIST_ENTRY(vmem) vm_alllist;
    142 
    143 #if defined(QCACHE)
    144 	/* quantum cache */
    145 	size_t vm_qcache_max;
    146 	struct pool_allocator vm_qcache_allocator;
    147 	qcache_t vm_qcache_store[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    148 	qcache_t *vm_qcache[VMEM_QCACHE_IDX_MAX];
    149 #endif /* defined(QCACHE) */
    150 };
    151 
    152 #define	VMEM_LOCK(vm)		mutex_enter(&vm->vm_lock)
    153 #define	VMEM_TRYLOCK(vm)	mutex_tryenter(&vm->vm_lock)
    154 #define	VMEM_UNLOCK(vm)		mutex_exit(&vm->vm_lock)
    155 #define	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl)	mutex_init(&vm->vm_lock, MUTEX_DEFAULT, ipl)
    156 #define	VMEM_LOCK_DESTROY(vm)	mutex_destroy(&vm->vm_lock)
    157 #define	VMEM_ASSERT_LOCKED(vm)	KASSERT(mutex_owned(&vm->vm_lock))
    158 
    159 /* boundary tag */
    160 struct vmem_btag {
    161 	CIRCLEQ_ENTRY(vmem_btag) bt_seglist;
    162 	union {
    163 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_freelist; /* BT_TYPE_FREE */
    164 		LIST_ENTRY(vmem_btag) u_hashlist; /* BT_TYPE_BUSY */
    165 	} bt_u;
    166 #define	bt_hashlist	bt_u.u_hashlist
    167 #define	bt_freelist	bt_u.u_freelist
    168 	vmem_addr_t bt_start;
    169 	vmem_size_t bt_size;
    170 	int bt_type;
    171 };
    172 
    173 #define	BT_TYPE_SPAN		1
    174 #define	BT_TYPE_SPAN_STATIC	2
    175 #define	BT_TYPE_FREE		3
    176 #define	BT_TYPE_BUSY		4
    177 #define	BT_ISSPAN_P(bt)	((bt)->bt_type <= BT_TYPE_SPAN_STATIC)
    178 
    179 #define	BT_END(bt)	((bt)->bt_start + (bt)->bt_size - 1)
    180 
    181 typedef struct vmem_btag bt_t;
    182 
    183 /* ---- misc */
    184 
    185 #define	VMEM_ALIGNUP(addr, align) \
    186 	(-(-(addr) & -(align)))
    187 
    188 #define	VMEM_CROSS_P(addr1, addr2, boundary) \
    189 	((((addr1) ^ (addr2)) & -(boundary)) != 0)
    190 
    191 #define	ORDER2SIZE(order)	((vmem_size_t)1 << (order))
    192 #define	SIZE2ORDER(size)	((int)ilog2(size))
    193 
    194 #if !defined(_KERNEL)
    195 #define	xmalloc(sz, flags)	malloc(sz)
    196 #define	xfree(p)		free(p)
    197 #define	bt_alloc(vm, flags)	malloc(sizeof(bt_t))
    198 #define	bt_free(vm, bt)		free(bt)
    199 #else	/* !defined(_KERNEL) */
    200 
    201 static MALLOC_DEFINE(M_VMEM, "vmem", "vmem");
    202 
    203 static inline void *
    204 xmalloc(size_t sz, vm_flag_t flags)
    205 {
    206 	return malloc(sz, M_VMEM,
    207 	    M_CANFAIL | ((flags & VM_SLEEP) ? M_WAITOK : M_NOWAIT));
    208 }
    209 
    210 static inline void
    211 xfree(void *p)
    212 {
    213 	free(p, M_VMEM);
    214 }
    215 
    216 /* ---- boundary tag */
    217 
    218 static struct pool_cache bt_cache;
    219 
    220 static inline bt_t *
    221 bt_alloc(vmem_t *vm, vm_flag_t flags)
    222 {
    223 	return pool_cache_get(&bt_cache,
    224 	    (flags & VM_SLEEP) ? PR_WAITOK : PR_NOWAIT);
    225 }
    226 
    227 static inline void
    228 bt_free(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    229 {
    230 	pool_cache_put(&bt_cache, bt);
    231 }
    232 
    233 #endif	/* !defined(_KERNEL) */
    234 
    235 /*
    236  * freelist[0] ... [1, 1]
    237  * freelist[1] ... [2, 3]
    238  * freelist[2] ... [4, 7]
    239  * freelist[3] ... [8, 15]
    240  *  :
    241  * freelist[n] ... [(1 << n), (1 << (n + 1)) - 1]
    242  *  :
    243  */
    244 
    245 static struct vmem_freelist *
    246 bt_freehead_tofree(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    247 {
    248 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    249 	const int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    250 
    251 	KASSERT(size != 0 && qsize != 0);
    252 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    253 	KASSERT(idx >= 0);
    254 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    255 
    256 	return &vm->vm_freelist[idx];
    257 }
    258 
    259 /*
    260  * bt_freehead_toalloc: return the freelist for the given size and allocation
    261  * strategy.
    262  *
    263  * for VM_INSTANTFIT, return the list in which any blocks are large enough
    264  * for the requested size.  otherwise, return the list which can have blocks
    265  * large enough for the requested size.
    266  */
    267 
    268 static struct vmem_freelist *
    269 bt_freehead_toalloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t strat)
    270 {
    271 	const vmem_size_t qsize = size >> vm->vm_quantum_shift;
    272 	int idx = SIZE2ORDER(qsize);
    273 
    274 	KASSERT(size != 0 && qsize != 0);
    275 	KASSERT((size & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    276 
    277 	if (strat == VM_INSTANTFIT && ORDER2SIZE(idx) != qsize) {
    278 		idx++;
    279 		/* check too large request? */
    280 	}
    281 	KASSERT(idx >= 0);
    282 	KASSERT(idx < VMEM_MAXORDER);
    283 
    284 	return &vm->vm_freelist[idx];
    285 }
    286 
    287 /* ---- boundary tag hash */
    288 
    289 static struct vmem_hashlist *
    290 bt_hashhead(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    291 {
    292 	struct vmem_hashlist *list;
    293 	unsigned int hash;
    294 
    295 	hash = hash32_buf(&addr, sizeof(addr), HASH32_BUF_INIT);
    296 	list = &vm->vm_hashlist[hash % vm->vm_hashsize];
    297 
    298 	return list;
    299 }
    300 
    301 static bt_t *
    302 bt_lookupbusy(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr)
    303 {
    304 	struct vmem_hashlist *list;
    305 	bt_t *bt;
    306 
    307 	list = bt_hashhead(vm, addr);
    308 	LIST_FOREACH(bt, list, bt_hashlist) {
    309 		if (bt->bt_start == addr) {
    310 			break;
    311 		}
    312 	}
    313 
    314 	return bt;
    315 }
    316 
    317 static void
    318 bt_rembusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    319 {
    320 
    321 	KASSERT(vm->vm_nbusytag > 0);
    322 	vm->vm_nbusytag--;
    323 	LIST_REMOVE(bt, bt_hashlist);
    324 }
    325 
    326 static void
    327 bt_insbusy(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    328 {
    329 	struct vmem_hashlist *list;
    330 
    331 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
    332 
    333 	list = bt_hashhead(vm, bt->bt_start);
    334 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_hashlist);
    335 	vm->vm_nbusytag++;
    336 }
    337 
    338 /* ---- boundary tag list */
    339 
    340 static void
    341 bt_remseg(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    342 {
    343 
    344 	CIRCLEQ_REMOVE(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    345 }
    346 
    347 static void
    348 bt_insseg(vmem_t *vm, bt_t *bt, bt_t *prev)
    349 {
    350 
    351 	CIRCLEQ_INSERT_AFTER(&vm->vm_seglist, prev, bt, bt_seglist);
    352 }
    353 
    354 static void
    355 bt_insseg_tail(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    356 {
    357 
    358 	CIRCLEQ_INSERT_TAIL(&vm->vm_seglist, bt, bt_seglist);
    359 }
    360 
    361 static void
    362 bt_remfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    363 {
    364 
    365 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
    366 
    367 	LIST_REMOVE(bt, bt_freelist);
    368 }
    369 
    370 static void
    371 bt_insfree(vmem_t *vm, bt_t *bt)
    372 {
    373 	struct vmem_freelist *list;
    374 
    375 	list = bt_freehead_tofree(vm, bt->bt_size);
    376 	LIST_INSERT_HEAD(list, bt, bt_freelist);
    377 }
    378 
    379 /* ---- vmem internal functions */
    380 
    381 #if defined(_KERNEL)
    382 static kmutex_t vmem_list_lock;
    383 static LIST_HEAD(, vmem) vmem_list = LIST_HEAD_INITIALIZER(vmem_list);
    384 #endif /* defined(_KERNEL) */
    385 
    386 #if defined(QCACHE)
    387 static inline vm_flag_t
    388 prf_to_vmf(int prflags)
    389 {
    390 	vm_flag_t vmflags;
    391 
    392 	KASSERT((prflags & ~(PR_LIMITFAIL | PR_WAITOK | PR_NOWAIT)) == 0);
    393 	if ((prflags & PR_WAITOK) != 0) {
    394 		vmflags = VM_SLEEP;
    395 	} else {
    396 		vmflags = VM_NOSLEEP;
    397 	}
    398 	return vmflags;
    399 }
    400 
    401 static inline int
    402 vmf_to_prf(vm_flag_t vmflags)
    403 {
    404 	int prflags;
    405 
    406 	if ((vmflags & VM_SLEEP) != 0) {
    407 		prflags = PR_WAITOK;
    408 	} else {
    409 		prflags = PR_NOWAIT;
    410 	}
    411 	return prflags;
    412 }
    413 
    414 static size_t
    415 qc_poolpage_size(size_t qcache_max)
    416 {
    417 	int i;
    418 
    419 	for (i = 0; ORDER2SIZE(i) <= qcache_max * 3; i++) {
    420 		/* nothing */
    421 	}
    422 	return ORDER2SIZE(i);
    423 }
    424 
    425 static void *
    426 qc_poolpage_alloc(struct pool *pool, int prflags)
    427 {
    428 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    429 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    430 	vmem_addr_t addr;
    431 
    432 	if (vmem_alloc(vm, pool->pr_alloc->pa_pagesz,
    433 	    prf_to_vmf(prflags) | VM_INSTANTFIT, &addr) != 0)
    434 		return NULL;
    435 	return (void *)addr;
    436 }
    437 
    438 static void
    439 qc_poolpage_free(struct pool *pool, void *addr)
    440 {
    441 	qcache_t *qc = QC_POOL_TO_QCACHE(pool);
    442 	vmem_t *vm = qc->qc_vmem;
    443 
    444 	vmem_free(vm, (vmem_addr_t)addr, pool->pr_alloc->pa_pagesz);
    445 }
    446 
    447 static void
    448 qc_init(vmem_t *vm, size_t qcache_max, int ipl)
    449 {
    450 	qcache_t *prevqc;
    451 	struct pool_allocator *pa;
    452 	int qcache_idx_max;
    453 	int i;
    454 
    455 	KASSERT((qcache_max & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    456 	if (qcache_max > (VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift)) {
    457 		qcache_max = VMEM_QCACHE_IDX_MAX << vm->vm_quantum_shift;
    458 	}
    459 	vm->vm_qcache_max = qcache_max;
    460 	pa = &vm->vm_qcache_allocator;
    461 	memset(pa, 0, sizeof(*pa));
    462 	pa->pa_alloc = qc_poolpage_alloc;
    463 	pa->pa_free = qc_poolpage_free;
    464 	pa->pa_pagesz = qc_poolpage_size(qcache_max);
    465 
    466 	qcache_idx_max = qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    467 	prevqc = NULL;
    468 	for (i = qcache_idx_max; i > 0; i--) {
    469 		qcache_t *qc = &vm->vm_qcache_store[i - 1];
    470 		size_t size = i << vm->vm_quantum_shift;
    471 
    472 		qc->qc_vmem = vm;
    473 		snprintf(qc->qc_name, sizeof(qc->qc_name), "%s-%zu",
    474 		    vm->vm_name, size);
    475 		qc->qc_cache = pool_cache_init(size,
    476 		    ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift), 0,
    477 		    PR_NOALIGN | PR_NOTOUCH /* XXX */,
    478 		    qc->qc_name, pa, ipl, NULL, NULL, NULL);
    479 		KASSERT(qc->qc_cache != NULL);	/* XXX */
    480 		if (prevqc != NULL &&
    481 		    qc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage ==
    482 		    prevqc->qc_cache->pc_pool.pr_itemsperpage) {
    483 			pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    484 			vm->vm_qcache[i - 1] = prevqc;
    485 			continue;
    486 		}
    487 		qc->qc_cache->pc_pool.pr_qcache = qc;
    488 		vm->vm_qcache[i - 1] = qc;
    489 		prevqc = qc;
    490 	}
    491 }
    492 
    493 static void
    494 qc_destroy(vmem_t *vm)
    495 {
    496 	const qcache_t *prevqc;
    497 	int i;
    498 	int qcache_idx_max;
    499 
    500 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    501 	prevqc = NULL;
    502 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    503 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    504 
    505 		if (prevqc == qc) {
    506 			continue;
    507 		}
    508 		pool_cache_destroy(qc->qc_cache);
    509 		prevqc = qc;
    510 	}
    511 }
    512 
    513 static bool
    514 qc_reap(vmem_t *vm)
    515 {
    516 	const qcache_t *prevqc;
    517 	int i;
    518 	int qcache_idx_max;
    519 	bool didsomething = false;
    520 
    521 	qcache_idx_max = vm->vm_qcache_max >> vm->vm_quantum_shift;
    522 	prevqc = NULL;
    523 	for (i = 0; i < qcache_idx_max; i++) {
    524 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[i];
    525 
    526 		if (prevqc == qc) {
    527 			continue;
    528 		}
    529 		if (pool_cache_reclaim(qc->qc_cache) != 0) {
    530 			didsomething = true;
    531 		}
    532 		prevqc = qc;
    533 	}
    534 
    535 	return didsomething;
    536 }
    537 #endif /* defined(QCACHE) */
    538 
    539 #if defined(_KERNEL)
    540 static int
    541 vmem_init(void)
    542 {
    543 
    544 	mutex_init(&vmem_list_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_NONE);
    545 	pool_cache_bootstrap(&bt_cache, sizeof(bt_t), 0, 0, 0, "vmembt",
    546 	    NULL, IPL_VM, NULL, NULL, NULL);
    547 	return 0;
    548 }
    549 #endif /* defined(_KERNEL) */
    550 
    551 static int
    552 vmem_add1(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags,
    553     int spanbttype)
    554 {
    555 	bt_t *btspan;
    556 	bt_t *btfree;
    557 
    558 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    559 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    560 	KASSERT(spanbttype == BT_TYPE_SPAN ||
    561 	    spanbttype == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    562 
    563 	btspan = bt_alloc(vm, flags);
    564 	if (btspan == NULL) {
    565 		return ENOMEM;
    566 	}
    567 	btfree = bt_alloc(vm, flags);
    568 	if (btfree == NULL) {
    569 		bt_free(vm, btspan);
    570 		return ENOMEM;
    571 	}
    572 
    573 	btspan->bt_type = spanbttype;
    574 	btspan->bt_start = addr;
    575 	btspan->bt_size = size;
    576 
    577 	btfree->bt_type = BT_TYPE_FREE;
    578 	btfree->bt_start = addr;
    579 	btfree->bt_size = size;
    580 
    581 	VMEM_LOCK(vm);
    582 	bt_insseg_tail(vm, btspan);
    583 	bt_insseg(vm, btfree, btspan);
    584 	bt_insfree(vm, btfree);
    585 	VMEM_UNLOCK(vm);
    586 
    587 	return 0;
    588 }
    589 
    590 static void
    591 vmem_destroy1(vmem_t *vm)
    592 {
    593 
    594 #if defined(QCACHE)
    595 	qc_destroy(vm);
    596 #endif /* defined(QCACHE) */
    597 	if (vm->vm_hashlist != NULL) {
    598 		int i;
    599 
    600 		for (i = 0; i < vm->vm_hashsize; i++) {
    601 			bt_t *bt;
    602 
    603 			while ((bt = LIST_FIRST(&vm->vm_hashlist[i])) != NULL) {
    604 				KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_SPAN_STATIC);
    605 				bt_free(vm, bt);
    606 			}
    607 		}
    608 		xfree(vm->vm_hashlist);
    609 	}
    610 	VMEM_LOCK_DESTROY(vm);
    611 	xfree(vm);
    612 }
    613 
    614 static int
    615 vmem_import(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
    616 {
    617 	vmem_addr_t addr;
    618 	int rc;
    619 
    620 	if (vm->vm_importfn == NULL) {
    621 		return EINVAL;
    622 	}
    623 
    624 	rc = (*vm->vm_importfn)(vm->vm_arg, size, &size, flags, &addr);
    625 	if (rc != 0) {
    626 		return ENOMEM;
    627 	}
    628 
    629 	if (vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN) != 0) {
    630 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, addr, size);
    631 		return ENOMEM;
    632 	}
    633 
    634 	return 0;
    635 }
    636 
    637 static int
    638 vmem_rehash(vmem_t *vm, size_t newhashsize, vm_flag_t flags)
    639 {
    640 	bt_t *bt;
    641 	int i;
    642 	struct vmem_hashlist *newhashlist;
    643 	struct vmem_hashlist *oldhashlist;
    644 	size_t oldhashsize;
    645 
    646 	KASSERT(newhashsize > 0);
    647 
    648 	newhashlist =
    649 	    xmalloc(sizeof(struct vmem_hashlist *) * newhashsize, flags);
    650 	if (newhashlist == NULL) {
    651 		return ENOMEM;
    652 	}
    653 	for (i = 0; i < newhashsize; i++) {
    654 		LIST_INIT(&newhashlist[i]);
    655 	}
    656 
    657 	if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
    658 		xfree(newhashlist);
    659 		return EBUSY;
    660 	}
    661 	oldhashlist = vm->vm_hashlist;
    662 	oldhashsize = vm->vm_hashsize;
    663 	vm->vm_hashlist = newhashlist;
    664 	vm->vm_hashsize = newhashsize;
    665 	if (oldhashlist == NULL) {
    666 		VMEM_UNLOCK(vm);
    667 		return 0;
    668 	}
    669 	for (i = 0; i < oldhashsize; i++) {
    670 		while ((bt = LIST_FIRST(&oldhashlist[i])) != NULL) {
    671 			bt_rembusy(vm, bt); /* XXX */
    672 			bt_insbusy(vm, bt);
    673 		}
    674 	}
    675 	VMEM_UNLOCK(vm);
    676 
    677 	xfree(oldhashlist);
    678 
    679 	return 0;
    680 }
    681 
    682 /*
    683  * vmem_fit: check if a bt can satisfy the given restrictions.
    684  *
    685  * it's a caller's responsibility to ensure the region is big enough
    686  * before calling us.
    687  */
    688 
    689 static int
    690 vmem_fit(const bt_t const *bt, vmem_size_t size, vmem_size_t align,
    691     vmem_size_t phase, vmem_size_t nocross,
    692     vmem_addr_t minaddr, vmem_addr_t maxaddr, vmem_addr_t *addrp)
    693 {
    694 	vmem_addr_t start;
    695 	vmem_addr_t end;
    696 
    697 	KASSERT(size > 0);
    698 	KASSERT(bt->bt_size >= size); /* caller's responsibility */
    699 
    700 	/*
    701 	 * XXX assumption: vmem_addr_t and vmem_size_t are
    702 	 * unsigned integer of the same size.
    703 	 */
    704 
    705 	start = bt->bt_start;
    706 	if (start < minaddr) {
    707 		start = minaddr;
    708 	}
    709 	end = BT_END(bt);
    710 	if (end > maxaddr) {
    711 		end = maxaddr;
    712 	}
    713 	if (start > end) {
    714 		return ENOMEM;
    715 	}
    716 
    717 	start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, align) + phase;
    718 	if (start < bt->bt_start) {
    719 		start += align;
    720 	}
    721 	if (VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross)) {
    722 		KASSERT(align < nocross);
    723 		start = VMEM_ALIGNUP(start - phase, nocross) + phase;
    724 	}
    725 	if (start <= end && end - start >= size - 1) {
    726 		KASSERT((start & (align - 1)) == phase);
    727 		KASSERT(!VMEM_CROSS_P(start, start + size - 1, nocross));
    728 		KASSERT(minaddr <= start);
    729 		KASSERT(maxaddr == 0 || start + size - 1 <= maxaddr);
    730 		KASSERT(bt->bt_start <= start);
    731 		KASSERT(BT_END(bt) - start >= size - 1);
    732 		*addrp = start;
    733 		return 0;
    734 	}
    735 	return ENOMEM;
    736 }
    737 
    738 /* ---- vmem API */
    739 
    740 /*
    741  * vmem_create: create an arena.
    742  *
    743  * => must not be called from interrupt context.
    744  */
    745 
    746 vmem_t *
    747 vmem_create(const char *name, vmem_addr_t base, vmem_size_t size,
    748     vmem_size_t quantum,
    749     int (*importfn)(void *, vmem_size_t, vmem_size_t *, vm_flag_t,
    750         vmem_addr_t *),
    751     void (*releasefn)(void *, vmem_addr_t, vmem_size_t),
    752     void *arg, vmem_size_t qcache_max, vm_flag_t flags, int ipl)
    753 {
    754 	vmem_t *vm;
    755 	int i;
    756 #if defined(_KERNEL)
    757 	static ONCE_DECL(control);
    758 #endif /* defined(_KERNEL) */
    759 
    760 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    761 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    762 	KASSERT(quantum > 0);
    763 
    764 #if defined(_KERNEL)
    765 	if (RUN_ONCE(&control, vmem_init)) {
    766 		return NULL;
    767 	}
    768 #endif /* defined(_KERNEL) */
    769 	vm = xmalloc(sizeof(*vm), flags);
    770 	if (vm == NULL) {
    771 		return NULL;
    772 	}
    773 
    774 	VMEM_LOCK_INIT(vm, ipl);
    775 	strlcpy(vm->vm_name, name, sizeof(vm->vm_name));
    776 	vm->vm_quantum_mask = quantum - 1;
    777 	vm->vm_quantum_shift = SIZE2ORDER(quantum);
    778 	KASSERT(ORDER2SIZE(vm->vm_quantum_shift) == quantum);
    779 	vm->vm_importfn = importfn;
    780 	vm->vm_releasefn = releasefn;
    781 	vm->vm_arg = arg;
    782 	vm->vm_nbusytag = 0;
    783 #if defined(QCACHE)
    784 	qc_init(vm, qcache_max, ipl);
    785 #endif /* defined(QCACHE) */
    786 
    787 	CIRCLEQ_INIT(&vm->vm_seglist);
    788 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
    789 		LIST_INIT(&vm->vm_freelist[i]);
    790 	}
    791 	vm->vm_hashlist = NULL;
    792 	if (vmem_rehash(vm, VMEM_HASHSIZE_INIT, flags)) {
    793 		vmem_destroy1(vm);
    794 		return NULL;
    795 	}
    796 
    797 	if (size != 0) {
    798 		if (vmem_add(vm, base, size, flags) != 0) {
    799 			vmem_destroy1(vm);
    800 			return NULL;
    801 		}
    802 	}
    803 
    804 #if defined(_KERNEL)
    805 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    806 	LIST_INSERT_HEAD(&vmem_list, vm, vm_alllist);
    807 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    808 #endif /* defined(_KERNEL) */
    809 
    810 	return vm;
    811 }
    812 
    813 void
    814 vmem_destroy(vmem_t *vm)
    815 {
    816 
    817 #if defined(_KERNEL)
    818 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
    819 	LIST_REMOVE(vm, vm_alllist);
    820 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
    821 #endif /* defined(_KERNEL) */
    822 
    823 	vmem_destroy1(vm);
    824 }
    825 
    826 vmem_size_t
    827 vmem_roundup_size(vmem_t *vm, vmem_size_t size)
    828 {
    829 
    830 	return (size + vm->vm_quantum_mask) & ~vm->vm_quantum_mask;
    831 }
    832 
    833 /*
    834  * vmem_alloc:
    835  *
    836  * => caller must ensure appropriate spl,
    837  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
    838  */
    839 
    840 int
    841 vmem_alloc(vmem_t *vm, vmem_size_t size, vm_flag_t flags, vmem_addr_t *addrp)
    842 {
    843 	const vm_flag_t strat __unused = flags & VM_FITMASK;
    844 
    845 	KASSERT((flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    846 	KASSERT((~flags & (VM_SLEEP|VM_NOSLEEP)) != 0);
    847 
    848 	KASSERT(size > 0);
    849 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    850 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    851 		ASSERT_SLEEPABLE();
    852 	}
    853 
    854 #if defined(QCACHE)
    855 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
    856 		void *p;
    857 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
    858 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
    859 
    860 		p = pool_cache_get(qc->qc_cache, vmf_to_prf(flags));
    861 		if (addrp != NULL)
    862 			*addrp = (vmem_addr_t)p;
    863 		return (p == NULL) ? ENOMEM : 0;
    864 	}
    865 #endif /* defined(QCACHE) */
    866 
    867 	return vmem_xalloc(vm, size, 0, 0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX,
    868 	    flags, addrp);
    869 }
    870 
    871 int
    872 vmem_xalloc(vmem_t *vm, const vmem_size_t size0, vmem_size_t align,
    873     const vmem_size_t phase, const vmem_size_t nocross,
    874     const vmem_addr_t minaddr, const vmem_addr_t maxaddr, const vm_flag_t flags,
    875     vmem_addr_t *addrp)
    876 {
    877 	struct vmem_freelist *list;
    878 	struct vmem_freelist *first;
    879 	struct vmem_freelist *end;
    880 	bt_t *bt;
    881 	bt_t *btnew;
    882 	bt_t *btnew2;
    883 	const vmem_size_t size = vmem_roundup_size(vm, size0);
    884 	vm_flag_t strat = flags & VM_FITMASK;
    885 	vmem_addr_t start;
    886 	int rc;
    887 
    888 	KASSERT(size0 > 0);
    889 	KASSERT(size > 0);
    890 	KASSERT(strat == VM_BESTFIT || strat == VM_INSTANTFIT);
    891 	if ((flags & VM_SLEEP) != 0) {
    892 		ASSERT_SLEEPABLE();
    893 	}
    894 	KASSERT((align & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    895 	KASSERT((align & (align - 1)) == 0);
    896 	KASSERT((phase & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    897 	KASSERT((nocross & vm->vm_quantum_mask) == 0);
    898 	KASSERT((nocross & (nocross - 1)) == 0);
    899 	KASSERT((align == 0 && phase == 0) || phase < align);
    900 	KASSERT(nocross == 0 || nocross >= size);
    901 	KASSERT(minaddr <= maxaddr);
    902 	KASSERT(!VMEM_CROSS_P(phase, phase + size - 1, nocross));
    903 
    904 	if (align == 0) {
    905 		align = vm->vm_quantum_mask + 1;
    906 	}
    907 
    908 	/*
    909 	 * allocate boundary tags before acquiring the vmem lock.
    910 	 */
    911 	btnew = bt_alloc(vm, flags);
    912 	if (btnew == NULL) {
    913 		return ENOMEM;
    914 	}
    915 	btnew2 = bt_alloc(vm, flags); /* XXX not necessary if no restrictions */
    916 	if (btnew2 == NULL) {
    917 		bt_free(vm, btnew);
    918 		return ENOMEM;
    919 	}
    920 
    921 	/*
    922 	 * choose a free block from which we allocate.
    923 	 */
    924 retry_strat:
    925 	first = bt_freehead_toalloc(vm, size, strat);
    926 	end = &vm->vm_freelist[VMEM_MAXORDER];
    927 retry:
    928 	bt = NULL;
    929 	VMEM_LOCK(vm);
    930 	vmem_check(vm);
    931 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    932 		/*
    933 		 * just choose the first block which satisfies our restrictions.
    934 		 *
    935 		 * note that we don't need to check the size of the blocks
    936 		 * because any blocks found on these list should be larger than
    937 		 * the given size.
    938 		 */
    939 		for (list = first; list < end; list++) {
    940 			bt = LIST_FIRST(list);
    941 			if (bt != NULL) {
    942 				rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    943 				    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
    944 				if (rc == 0) {
    945 					goto gotit;
    946 				}
    947 				/*
    948 				 * don't bother to follow the bt_freelist link
    949 				 * here.  the list can be very long and we are
    950 				 * told to run fast.  blocks from the later free
    951 				 * lists are larger and have better chances to
    952 				 * satisfy our restrictions.
    953 				 */
    954 			}
    955 		}
    956 	} else { /* VM_BESTFIT */
    957 		/*
    958 		 * we assume that, for space efficiency, it's better to
    959 		 * allocate from a smaller block.  thus we will start searching
    960 		 * from the lower-order list than VM_INSTANTFIT.
    961 		 * however, don't bother to find the smallest block in a free
    962 		 * list because the list can be very long.  we can revisit it
    963 		 * if/when it turns out to be a problem.
    964 		 *
    965 		 * note that the 'first' list can contain blocks smaller than
    966 		 * the requested size.  thus we need to check bt_size.
    967 		 */
    968 		for (list = first; list < end; list++) {
    969 			LIST_FOREACH(bt, list, bt_freelist) {
    970 				if (bt->bt_size >= size) {
    971 					rc = vmem_fit(bt, size, align, phase,
    972 					    nocross, minaddr, maxaddr, &start);
    973 					if (rc == 0) {
    974 						goto gotit;
    975 					}
    976 				}
    977 			}
    978 		}
    979 	}
    980 	VMEM_UNLOCK(vm);
    981 #if 1
    982 	if (strat == VM_INSTANTFIT) {
    983 		strat = VM_BESTFIT;
    984 		goto retry_strat;
    985 	}
    986 #endif
    987 	if (align != vm->vm_quantum_mask + 1 || phase != 0 ||
    988 	    nocross != 0) {
    989 
    990 		/*
    991 		 * XXX should try to import a region large enough to
    992 		 * satisfy restrictions?
    993 		 */
    994 
    995 		goto fail;
    996 	}
    997 	/* XXX eeek, minaddr & maxaddr not respected */
    998 	if (vmem_import(vm, size, flags) == 0) {
    999 		goto retry;
   1000 	}
   1001 	/* XXX */
   1002 fail:
   1003 	bt_free(vm, btnew);
   1004 	bt_free(vm, btnew2);
   1005 	return ENOMEM;
   1006 
   1007 gotit:
   1008 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_FREE);
   1009 	KASSERT(bt->bt_size >= size);
   1010 	bt_remfree(vm, bt);
   1011 	vmem_check(vm);
   1012 	if (bt->bt_start != start) {
   1013 		btnew2->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1014 		btnew2->bt_start = bt->bt_start;
   1015 		btnew2->bt_size = start - bt->bt_start;
   1016 		bt->bt_start = start;
   1017 		bt->bt_size -= btnew2->bt_size;
   1018 		bt_insfree(vm, btnew2);
   1019 		bt_insseg(vm, btnew2, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1020 		btnew2 = NULL;
   1021 		vmem_check(vm);
   1022 	}
   1023 	KASSERT(bt->bt_start == start);
   1024 	if (bt->bt_size != size && bt->bt_size - size > vm->vm_quantum_mask) {
   1025 		/* split */
   1026 		btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1027 		btnew->bt_start = bt->bt_start;
   1028 		btnew->bt_size = size;
   1029 		bt->bt_start = bt->bt_start + size;
   1030 		bt->bt_size -= size;
   1031 		bt_insfree(vm, bt);
   1032 		bt_insseg(vm, btnew, CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist));
   1033 		bt_insbusy(vm, btnew);
   1034 		vmem_check(vm);
   1035 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1036 	} else {
   1037 		bt->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1038 		bt_insbusy(vm, bt);
   1039 		vmem_check(vm);
   1040 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1041 		bt_free(vm, btnew);
   1042 		btnew = bt;
   1043 	}
   1044 	if (btnew2 != NULL) {
   1045 		bt_free(vm, btnew2);
   1046 	}
   1047 	KASSERT(btnew->bt_size >= size);
   1048 	btnew->bt_type = BT_TYPE_BUSY;
   1049 
   1050 	if (addrp != NULL)
   1051 		*addrp = btnew->bt_start;
   1052 	return 0;
   1053 }
   1054 
   1055 /*
   1056  * vmem_free:
   1057  *
   1058  * => caller must ensure appropriate spl,
   1059  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1060  */
   1061 
   1062 void
   1063 vmem_free(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1064 {
   1065 
   1066 	KASSERT(size > 0);
   1067 
   1068 #if defined(QCACHE)
   1069 	if (size <= vm->vm_qcache_max) {
   1070 		int qidx = (size + vm->vm_quantum_mask) >> vm->vm_quantum_shift;
   1071 		qcache_t *qc = vm->vm_qcache[qidx - 1];
   1072 
   1073 		pool_cache_put(qc->qc_cache, (void *)addr);
   1074 		return;
   1075 	}
   1076 #endif /* defined(QCACHE) */
   1077 
   1078 	vmem_xfree(vm, addr, size);
   1079 }
   1080 
   1081 void
   1082 vmem_xfree(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size)
   1083 {
   1084 	bt_t *bt;
   1085 	bt_t *t;
   1086 
   1087 	KASSERT(size > 0);
   1088 
   1089 	VMEM_LOCK(vm);
   1090 
   1091 	bt = bt_lookupbusy(vm, addr);
   1092 	KASSERT(bt != NULL);
   1093 	KASSERT(bt->bt_start == addr);
   1094 	KASSERT(bt->bt_size == vmem_roundup_size(vm, size) ||
   1095 	    bt->bt_size - vmem_roundup_size(vm, size) <= vm->vm_quantum_mask);
   1096 	KASSERT(bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1097 	bt_rembusy(vm, bt);
   1098 	bt->bt_type = BT_TYPE_FREE;
   1099 
   1100 	/* coalesce */
   1101 	t = CIRCLEQ_NEXT(bt, bt_seglist);
   1102 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1103 		KASSERT(BT_END(bt) < t->bt_start);	/* YYY */
   1104 		bt_remfree(vm, t);
   1105 		bt_remseg(vm, t);
   1106 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1107 		bt_free(vm, t);
   1108 	}
   1109 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1110 	if (t != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_FREE) {
   1111 		KASSERT(BT_END(t) < bt->bt_start);	/* YYY */
   1112 		bt_remfree(vm, t);
   1113 		bt_remseg(vm, t);
   1114 		bt->bt_size += t->bt_size;
   1115 		bt->bt_start = t->bt_start;
   1116 		bt_free(vm, t);
   1117 	}
   1118 
   1119 	t = CIRCLEQ_PREV(bt, bt_seglist);
   1120 	KASSERT(t != NULL);
   1121 	KASSERT(BT_ISSPAN_P(t) || t->bt_type == BT_TYPE_BUSY);
   1122 	if (vm->vm_releasefn != NULL && t->bt_type == BT_TYPE_SPAN &&
   1123 	    t->bt_size == bt->bt_size) {
   1124 		vmem_addr_t spanaddr;
   1125 		vmem_size_t spansize;
   1126 
   1127 		KASSERT(t->bt_start == bt->bt_start);
   1128 		spanaddr = bt->bt_start;
   1129 		spansize = bt->bt_size;
   1130 		bt_remseg(vm, bt);
   1131 		bt_free(vm, bt);
   1132 		bt_remseg(vm, t);
   1133 		bt_free(vm, t);
   1134 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1135 		(*vm->vm_releasefn)(vm->vm_arg, spanaddr, spansize);
   1136 	} else {
   1137 		bt_insfree(vm, bt);
   1138 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1139 	}
   1140 }
   1141 
   1142 /*
   1143  * vmem_add:
   1144  *
   1145  * => caller must ensure appropriate spl,
   1146  *    if the arena can be accessed from interrupt context.
   1147  */
   1148 
   1149 int
   1150 vmem_add(vmem_t *vm, vmem_addr_t addr, vmem_size_t size, vm_flag_t flags)
   1151 {
   1152 
   1153 	return vmem_add1(vm, addr, size, flags, BT_TYPE_SPAN_STATIC);
   1154 }
   1155 
   1156 /*
   1157  * vmem_reap: reap unused resources.
   1158  *
   1159  * => return true if we successfully reaped something.
   1160  */
   1161 
   1162 bool
   1163 vmem_reap(vmem_t *vm)
   1164 {
   1165 	bool didsomething = false;
   1166 
   1167 #if defined(QCACHE)
   1168 	didsomething = qc_reap(vm);
   1169 #endif /* defined(QCACHE) */
   1170 	return didsomething;
   1171 }
   1172 
   1173 /* ---- rehash */
   1174 
   1175 #if defined(_KERNEL)
   1176 static struct callout vmem_rehash_ch;
   1177 static int vmem_rehash_interval;
   1178 static struct workqueue *vmem_rehash_wq;
   1179 static struct work vmem_rehash_wk;
   1180 
   1181 static void
   1182 vmem_rehash_all(struct work *wk, void *dummy)
   1183 {
   1184 	vmem_t *vm;
   1185 
   1186 	KASSERT(wk == &vmem_rehash_wk);
   1187 	mutex_enter(&vmem_list_lock);
   1188 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1189 		size_t desired;
   1190 		size_t current;
   1191 
   1192 		if (!VMEM_TRYLOCK(vm)) {
   1193 			continue;
   1194 		}
   1195 		desired = vm->vm_nbusytag;
   1196 		current = vm->vm_hashsize;
   1197 		VMEM_UNLOCK(vm);
   1198 
   1199 		if (desired > VMEM_HASHSIZE_MAX) {
   1200 			desired = VMEM_HASHSIZE_MAX;
   1201 		} else if (desired < VMEM_HASHSIZE_MIN) {
   1202 			desired = VMEM_HASHSIZE_MIN;
   1203 		}
   1204 		if (desired > current * 2 || desired * 2 < current) {
   1205 			printf("vmem %s rehash %zu -> %zu\n",
   1206 			    vm->vm_name, current, desired);
   1207 			vmem_rehash(vm, desired, VM_NOSLEEP);
   1208 		}
   1209 	}
   1210 	mutex_exit(&vmem_list_lock);
   1211 
   1212 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1213 }
   1214 
   1215 static void
   1216 vmem_rehash_all_kick(void *dummy)
   1217 {
   1218 
   1219 	workqueue_enqueue(vmem_rehash_wq, &vmem_rehash_wk, NULL);
   1220 }
   1221 
   1222 void
   1223 vmem_rehash_start(void)
   1224 {
   1225 	int error;
   1226 
   1227 	error = workqueue_create(&vmem_rehash_wq, "vmem_rehash",
   1228 	    vmem_rehash_all, NULL, PRI_VM, IPL_SOFTCLOCK, WQ_MPSAFE);
   1229 	if (error) {
   1230 		panic("%s: workqueue_create %d\n", __func__, error);
   1231 	}
   1232 	callout_init(&vmem_rehash_ch, CALLOUT_MPSAFE);
   1233 	callout_setfunc(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_all_kick, NULL);
   1234 
   1235 	vmem_rehash_interval = hz * 10;
   1236 	callout_schedule(&vmem_rehash_ch, vmem_rehash_interval);
   1237 }
   1238 #endif /* defined(_KERNEL) */
   1239 
   1240 /* ---- debug */
   1241 
   1242 #if defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY)
   1243 
   1244 static void bt_dump(const bt_t *, void (*)(const char *, ...));
   1245 
   1246 static const char *
   1247 bt_type_string(int type)
   1248 {
   1249 	static const char * const table[] = {
   1250 		[BT_TYPE_BUSY] = "busy",
   1251 		[BT_TYPE_FREE] = "free",
   1252 		[BT_TYPE_SPAN] = "span",
   1253 		[BT_TYPE_SPAN_STATIC] = "static span",
   1254 	};
   1255 
   1256 	if (type >= __arraycount(table)) {
   1257 		return "BOGUS";
   1258 	}
   1259 	return table[type];
   1260 }
   1261 
   1262 static void
   1263 bt_dump(const bt_t *bt, void (*pr)(const char *, ...))
   1264 {
   1265 
   1266 	(*pr)("\t%p: %" PRIu64 ", %" PRIu64 ", %d(%s)\n",
   1267 	    bt, (uint64_t)bt->bt_start, (uint64_t)bt->bt_size,
   1268 	    bt->bt_type, bt_type_string(bt->bt_type));
   1269 }
   1270 
   1271 static void
   1272 vmem_dump(const vmem_t *vm , void (*pr)(const char *, ...))
   1273 {
   1274 	const bt_t *bt;
   1275 	int i;
   1276 
   1277 	(*pr)("vmem %p '%s'\n", vm, vm->vm_name);
   1278 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1279 		bt_dump(bt, pr);
   1280 	}
   1281 
   1282 	for (i = 0; i < VMEM_MAXORDER; i++) {
   1283 		const struct vmem_freelist *fl = &vm->vm_freelist[i];
   1284 
   1285 		if (LIST_EMPTY(fl)) {
   1286 			continue;
   1287 		}
   1288 
   1289 		(*pr)("freelist[%d]\n", i);
   1290 		LIST_FOREACH(bt, fl, bt_freelist) {
   1291 			bt_dump(bt, pr);
   1292 		}
   1293 	}
   1294 }
   1295 
   1296 #endif /* defined(DDB) || defined(UNITTEST) || defined(VMEM_SANITY) */
   1297 
   1298 #if defined(DDB)
   1299 static bt_t *
   1300 vmem_whatis_lookup(vmem_t *vm, uintptr_t addr)
   1301 {
   1302 	bt_t *bt;
   1303 
   1304 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1305 		if (BT_ISSPAN_P(bt)) {
   1306 			continue;
   1307 		}
   1308 		if (bt->bt_start <= addr && addr <= BT_END(bt)) {
   1309 			return bt;
   1310 		}
   1311 	}
   1312 
   1313 	return NULL;
   1314 }
   1315 
   1316 void
   1317 vmem_whatis(uintptr_t addr, void (*pr)(const char *, ...))
   1318 {
   1319 	vmem_t *vm;
   1320 
   1321 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1322 		bt_t *bt;
   1323 
   1324 		bt = vmem_whatis_lookup(vm, addr);
   1325 		if (bt == NULL) {
   1326 			continue;
   1327 		}
   1328 		(*pr)("%p is %p+%zu in VMEM '%s' (%s)\n",
   1329 		    (void *)addr, (void *)bt->bt_start,
   1330 		    (size_t)(addr - bt->bt_start), vm->vm_name,
   1331 		    (bt->bt_type == BT_TYPE_BUSY) ? "allocated" : "free");
   1332 	}
   1333 }
   1334 
   1335 void
   1336 vmem_printall(const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1337 {
   1338 	const vmem_t *vm;
   1339 
   1340 	LIST_FOREACH(vm, &vmem_list, vm_alllist) {
   1341 		vmem_dump(vm, pr);
   1342 	}
   1343 }
   1344 
   1345 void
   1346 vmem_print(uintptr_t addr, const char *modif, void (*pr)(const char *, ...))
   1347 {
   1348 	const vmem_t *vm = (const void *)addr;
   1349 
   1350 	vmem_dump(vm, pr);
   1351 }
   1352 #endif /* defined(DDB) */
   1353 
   1354 #if defined(_KERNEL)
   1355 #define vmem_printf printf
   1356 #else
   1357 #include <stdio.h>
   1358 #include <stdarg.h>
   1359 
   1360 static void
   1361 vmem_printf(const char *fmt, ...)
   1362 {
   1363 	va_list ap;
   1364 	va_start(ap, fmt);
   1365 	vprintf(fmt, ap);
   1366 	va_end(ap);
   1367 }
   1368 #endif
   1369 
   1370 #if defined(VMEM_SANITY)
   1371 
   1372 static bool
   1373 vmem_check_sanity(vmem_t *vm)
   1374 {
   1375 	const bt_t *bt, *bt2;
   1376 
   1377 	KASSERT(vm != NULL);
   1378 
   1379 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1380 		if (bt->bt_start > BT_END(bt)) {
   1381 			printf("corrupted tag\n");
   1382 			bt_dump(bt, vmem_printf);
   1383 			return false;
   1384 		}
   1385 	}
   1386 	CIRCLEQ_FOREACH(bt, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1387 		CIRCLEQ_FOREACH(bt2, &vm->vm_seglist, bt_seglist) {
   1388 			if (bt == bt2) {
   1389 				continue;
   1390 			}
   1391 			if (BT_ISSPAN_P(bt) != BT_ISSPAN_P(bt2)) {
   1392 				continue;
   1393 			}
   1394 			if (bt->bt_start <= BT_END(bt2) &&
   1395 			    bt2->bt_start <= BT_END(bt)) {
   1396 				printf("overwrapped tags\n");
   1397 				bt_dump(bt, vmem_printf);
   1398 				bt_dump(bt2, vmem_printf);
   1399 				return false;
   1400 			}
   1401 		}
   1402 	}
   1403 
   1404 	return true;
   1405 }
   1406 
   1407 static void
   1408 vmem_check(vmem_t *vm)
   1409 {
   1410 
   1411 	if (!vmem_check_sanity(vm)) {
   1412 		panic("insanity vmem %p", vm);
   1413 	}
   1414 }
   1415 
   1416 #endif /* defined(VMEM_SANITY) */
   1417 
   1418 #if defined(UNITTEST)
   1419 int
   1420 main(void)
   1421 {
   1422 	int rc;
   1423 	vmem_t *vm;
   1424 	vmem_addr_t p;
   1425 	struct reg {
   1426 		vmem_addr_t p;
   1427 		vmem_size_t sz;
   1428 		bool x;
   1429 	} *reg = NULL;
   1430 	int nreg = 0;
   1431 	int nalloc = 0;
   1432 	int nfree = 0;
   1433 	vmem_size_t total = 0;
   1434 #if 1
   1435 	vm_flag_t strat = VM_INSTANTFIT;
   1436 #else
   1437 	vm_flag_t strat = VM_BESTFIT;
   1438 #endif
   1439 
   1440 	vm = vmem_create("test", 0, 0, 1, NULL, NULL, NULL, 0, VM_SLEEP,
   1441 #ifdef _KERNEL
   1442 	    IPL_NONE
   1443 #else
   1444 	    0
   1445 #endif
   1446 	    );
   1447 	if (vm == NULL) {
   1448 		printf("vmem_create\n");
   1449 		exit(EXIT_FAILURE);
   1450 	}
   1451 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1452 
   1453 	rc = vmem_add(vm, 0, 50, VM_SLEEP);
   1454 	assert(rc == 0);
   1455 	rc = vmem_add(vm, 100, 200, VM_SLEEP);
   1456 	assert(rc == 0);
   1457 	rc = vmem_add(vm, 2000, 1, VM_SLEEP);
   1458 	assert(rc == 0);
   1459 	rc = vmem_add(vm, 40000, 65536, VM_SLEEP);
   1460 	assert(rc == 0);
   1461 	rc = vmem_add(vm, 10000, 10000, VM_SLEEP);
   1462 	assert(rc == 0);
   1463 	rc = vmem_add(vm, 500, 1000, VM_SLEEP);
   1464 	assert(rc == 0);
   1465 	rc = vmem_add(vm, 0xffffff00, 0x100, VM_SLEEP);
   1466 	assert(rc == 0);
   1467 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x101, 0, 0, 0,
   1468 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1469 	assert(rc != 0);
   1470 	rc = vmem_xalloc(vm, 50, 0, 0, 0, 0, 49, strat|VM_SLEEP, &p);
   1471 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1472 	vmem_xfree(vm, p, 50);
   1473 	rc = vmem_xalloc(vm, 25, 0, 0, 0, 0, 24, strat|VM_SLEEP, &p);
   1474 	assert(rc == 0 && p == 0);
   1475 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1476 	    0xffffff01, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1477 	assert(rc != 0);
   1478 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1479 	    0xffffff00, 0xfffffffe, strat|VM_SLEEP, &p);
   1480 	assert(rc != 0);
   1481 	rc = vmem_xalloc(vm, 0x100, 0, 0, 0,
   1482 	    0xffffff00, 0xffffffff, strat|VM_SLEEP, &p);
   1483 	assert(rc == 0);
   1484 	vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1485 	for (;;) {
   1486 		struct reg *r;
   1487 		int t = rand() % 100;
   1488 
   1489 		if (t > 45) {
   1490 			/* alloc */
   1491 			vmem_size_t sz = rand() % 500 + 1;
   1492 			bool x;
   1493 			vmem_size_t align, phase, nocross;
   1494 			vmem_addr_t minaddr, maxaddr;
   1495 
   1496 			if (t > 70) {
   1497 				x = true;
   1498 				/* XXX */
   1499 				align = 1 << (rand() % 15);
   1500 				phase = rand() % 65536;
   1501 				nocross = 1 << (rand() % 15);
   1502 				if (align <= phase) {
   1503 					phase = 0;
   1504 				}
   1505 				if (VMEM_CROSS_P(phase, phase + sz - 1,
   1506 				    nocross)) {
   1507 					nocross = 0;
   1508 				}
   1509 				do {
   1510 					minaddr = rand() % 50000;
   1511 					maxaddr = rand() % 70000;
   1512 				} while (minaddr > maxaddr);
   1513 				printf("=== xalloc %" PRIu64
   1514 				    " align=%" PRIu64 ", phase=%" PRIu64
   1515 				    ", nocross=%" PRIu64 ", min=%" PRIu64
   1516 				    ", max=%" PRIu64 "\n",
   1517 				    (uint64_t)sz,
   1518 				    (uint64_t)align,
   1519 				    (uint64_t)phase,
   1520 				    (uint64_t)nocross,
   1521 				    (uint64_t)minaddr,
   1522 				    (uint64_t)maxaddr);
   1523 				rc = vmem_xalloc(vm, sz, align, phase, nocross,
   1524 				    minaddr, maxaddr, strat|VM_SLEEP, &p);
   1525 			} else {
   1526 				x = false;
   1527 				printf("=== alloc %" PRIu64 "\n", (uint64_t)sz);
   1528 				rc = vmem_alloc(vm, sz, strat|VM_SLEEP, &p);
   1529 			}
   1530 			printf("-> %" PRIu64 "\n", (uint64_t)p);
   1531 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1532 			if (rc != 0) {
   1533 				if (x) {
   1534 					continue;
   1535 				}
   1536 				break;
   1537 			}
   1538 			nreg++;
   1539 			reg = realloc(reg, sizeof(*reg) * nreg);
   1540 			r = &reg[nreg - 1];
   1541 			r->p = p;
   1542 			r->sz = sz;
   1543 			r->x = x;
   1544 			total += sz;
   1545 			nalloc++;
   1546 		} else if (nreg != 0) {
   1547 			/* free */
   1548 			r = &reg[rand() % nreg];
   1549 			printf("=== free %" PRIu64 ", %" PRIu64 "\n",
   1550 			    (uint64_t)r->p, (uint64_t)r->sz);
   1551 			if (r->x) {
   1552 				vmem_xfree(vm, r->p, r->sz);
   1553 			} else {
   1554 				vmem_free(vm, r->p, r->sz);
   1555 			}
   1556 			total -= r->sz;
   1557 			vmem_dump(vm, vmem_printf);
   1558 			*r = reg[nreg - 1];
   1559 			nreg--;
   1560 			nfree++;
   1561 		}
   1562 		printf("total=%" PRIu64 "\n", (uint64_t)total);
   1563 	}
   1564 	fprintf(stderr, "total=%" PRIu64 ", nalloc=%d, nfree=%d\n",
   1565 	    (uint64_t)total, nalloc, nfree);
   1566 	exit(EXIT_SUCCESS);
   1567 }
   1568 #endif /* defined(UNITTEST) */
   1569