]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
Restore the behavior of allowing empty string in a string sysctl
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
5  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
7  * All rights reserved.
8  *
9  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
10  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
11  *
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  */
33
34 /*
35  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
36  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
37  * sure that the performance degradation associated with schemes such
38  * as this is not realized.
39  *
40  * Author:  John S. Dyson
41  * Significant help during the development and debugging phases
42  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
43  *
44  * see man buf(9) for more info.
45  */
46
47 #include <sys/cdefs.h>
48 __FBSDID("$FreeBSD$");
49
50 #include <sys/param.h>
51 #include <sys/systm.h>
52 #include <sys/bio.h>
53 #include <sys/bitset.h>
54 #include <sys/conf.h>
55 #include <sys/counter.h>
56 #include <sys/buf.h>
57 #include <sys/devicestat.h>
58 #include <sys/eventhandler.h>
59 #include <sys/fail.h>
60 #include <sys/ktr.h>
61 #include <sys/limits.h>
62 #include <sys/lock.h>
63 #include <sys/malloc.h>
64 #include <sys/mount.h>
65 #include <sys/mutex.h>
66 #include <sys/kernel.h>
67 #include <sys/kthread.h>
68 #include <sys/proc.h>
69 #include <sys/racct.h>
70 #include <sys/refcount.h>
71 #include <sys/resourcevar.h>
72 #include <sys/rwlock.h>
73 #include <sys/smp.h>
74 #include <sys/sysctl.h>
75 #include <sys/syscallsubr.h>
76 #include <sys/vmem.h>
77 #include <sys/vmmeter.h>
78 #include <sys/vnode.h>
79 #include <sys/watchdog.h>
80 #include <geom/geom.h>
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_param.h>
83 #include <vm/vm_kern.h>
84 #include <vm/vm_object.h>
85 #include <vm/vm_page.h>
86 #include <vm/vm_pageout.h>
87 #include <vm/vm_pager.h>
88 #include <vm/vm_extern.h>
89 #include <vm/vm_map.h>
90 #include <vm/swap_pager.h>
91
92 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
93
94 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
95
96 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
97         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
98         .bop_write      =       bufwrite,
99         .bop_strategy   =       bufstrategy,
100         .bop_sync       =       bufsync,
101         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
102 };
103
104 struct bufqueue {
105         struct mtx_padalign     bq_lock;
106         TAILQ_HEAD(, buf)       bq_queue;
107         uint8_t                 bq_index;
108         uint16_t                bq_subqueue;
109         int                     bq_len;
110 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
111
112 #define BQ_LOCKPTR(bq)          (&(bq)->bq_lock)
113 #define BQ_LOCK(bq)             mtx_lock(BQ_LOCKPTR((bq)))
114 #define BQ_UNLOCK(bq)           mtx_unlock(BQ_LOCKPTR((bq)))
115 #define BQ_ASSERT_LOCKED(bq)    mtx_assert(BQ_LOCKPTR((bq)), MA_OWNED)
116
117 struct bufdomain {
118         struct bufqueue bd_subq[MAXCPU + 1]; /* Per-cpu sub queues + global */
119         struct bufqueue bd_dirtyq;
120         struct bufqueue *bd_cleanq;
121         struct mtx_padalign bd_run_lock;
122         /* Constants */
123         long            bd_maxbufspace;
124         long            bd_hibufspace;
125         long            bd_lobufspace;
126         long            bd_bufspacethresh;
127         int             bd_hifreebuffers;
128         int             bd_lofreebuffers;
129         int             bd_hidirtybuffers;
130         int             bd_lodirtybuffers;
131         int             bd_dirtybufthresh;
132         int             bd_lim;
133         /* atomics */
134         int             bd_wanted;
135         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_numdirtybuffers;
136         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_running;
137         long __aligned(CACHE_LINE_SIZE) bd_bufspace;
138         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_freebuffers;
139 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
140
141 #define BD_LOCKPTR(bd)          (&(bd)->bd_cleanq->bq_lock)
142 #define BD_LOCK(bd)             mtx_lock(BD_LOCKPTR((bd)))
143 #define BD_UNLOCK(bd)           mtx_unlock(BD_LOCKPTR((bd)))
144 #define BD_ASSERT_LOCKED(bd)    mtx_assert(BD_LOCKPTR((bd)), MA_OWNED)
145 #define BD_RUN_LOCKPTR(bd)      (&(bd)->bd_run_lock)
146 #define BD_RUN_LOCK(bd)         mtx_lock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
147 #define BD_RUN_UNLOCK(bd)       mtx_unlock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
148 #define BD_DOMAIN(bd)           (bd - bdomain)
149
150 static struct buf *buf;         /* buffer header pool */
151 extern struct buf *swbuf;       /* Swap buffer header pool. */
152 caddr_t __read_mostly unmapped_buf;
153
154 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
155 struct proc *bufdaemonproc;
156
157 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
158 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
159 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
160                 vm_offset_t to);
161 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
162 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
163                 vm_page_t m);
164 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
165 static void vfs_setdirty_range(struct buf *bp);
166 static void vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp);
167 static void vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int npages);
168 static void vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int npages, int size);
169 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
170                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
171 static void breada(struct vnode *, daddr_t *, int *, int, struct ucred *, int,
172                 void (*)(struct buf *));
173 static int buf_flush(struct vnode *vp, struct bufdomain *, int);
174 static int flushbufqueues(struct vnode *, struct bufdomain *, int, int);
175 static void buf_daemon(void);
176 static __inline void bd_wakeup(void);
177 static int sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
178 static void bufkva_reclaim(vmem_t *, int);
179 static void bufkva_free(struct buf *);
180 static int buf_import(void *, void **, int, int, int);
181 static void buf_release(void *, void **, int);
182 static void maxbcachebuf_adjust(void);
183 static inline struct bufdomain *bufdomain(struct buf *);
184 static void bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp);
185 static void bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock);
186 static int buf_recycle(struct bufdomain *, bool kva);
187 static void bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int cpu,
188             const char *lockname);
189 static void bd_init(struct bufdomain *bd);
190 static int bd_flushall(struct bufdomain *bd);
191 static int sysctl_bufdomain_long(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
192 static int sysctl_bufdomain_int(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
193
194 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
195 int vmiodirenable = TRUE;
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
197     "Use the VM system for directory writes");
198 long runningbufspace;
199 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
200     "Amount of presently outstanding async buffer io");
201 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
202     NULL, 0, sysctl_bufspace, "L", "Physical memory used for buffers");
203 static counter_u64_t bufkvaspace;
204 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufkvaspace, CTLFLAG_RD, &bufkvaspace,
205     "Kernel virtual memory used for buffers");
206 static long maxbufspace;
207 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace,
208     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &maxbufspace,
209     __offsetof(struct bufdomain, bd_maxbufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
210     "Maximum allowed value of bufspace (including metadata)");
211 static long bufmallocspace;
212 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
213     "Amount of malloced memory for buffers");
214 static long maxbufmallocspace;
215 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace,
216     0, "Maximum amount of malloced memory for buffers");
217 static long lobufspace;
218 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lobufspace,
219     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lobufspace,
220     __offsetof(struct bufdomain, bd_lobufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
221     "Minimum amount of buffers we want to have");
222 long hibufspace;
223 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hibufspace,
224     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hibufspace,
225     __offsetof(struct bufdomain, bd_hibufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
226     "Maximum allowed value of bufspace (excluding metadata)");
227 long bufspacethresh;
228 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspacethresh,
229     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &bufspacethresh,
230     __offsetof(struct bufdomain, bd_bufspacethresh), sysctl_bufdomain_long, "L",
231     "Bufspace consumed before waking the daemon to free some");
232 static counter_u64_t buffreekvacnt;
233 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt,
234     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
235 static counter_u64_t bufdefragcnt;
236 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt,
237     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
238 static long lorunningspace;
239 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
240     CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
241     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
242 static long hirunningspace;
243 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
244     CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
245     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
246 int dirtybufferflushes;
247 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
248     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
249 int bdwriteskip;
250 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
251     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
252 int altbufferflushes;
253 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
254     &altbufferflushes, 0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
255 static int recursiveflushes;
256 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
257     &recursiveflushes, 0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
258 static int sysctl_numdirtybuffers(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
259 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers,
260     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_numdirtybuffers, "I",
261     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
262 static int lodirtybuffers;
263 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers,
264     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers,
265     __offsetof(struct bufdomain, bd_lodirtybuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
266     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
267 static int hidirtybuffers;
268 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers,
269     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers,
270     __offsetof(struct bufdomain, bd_hidirtybuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
271     "When the number of dirty buffers is considered severe");
272 int dirtybufthresh;
273 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh,
274     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
275     __offsetof(struct bufdomain, bd_dirtybufthresh), sysctl_bufdomain_int, "I",
276     "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
277 static int numfreebuffers;
278 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
279     "Number of free buffers");
280 static int lofreebuffers;
281 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers,
282     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lofreebuffers,
283     __offsetof(struct bufdomain, bd_lofreebuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
284    "Target number of free buffers");
285 static int hifreebuffers;
286 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers,
287     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hifreebuffers,
288     __offsetof(struct bufdomain, bd_hifreebuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
289    "Threshold for clean buffer recycling");
290 static counter_u64_t getnewbufcalls;
291 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD,
292    &getnewbufcalls, "Number of calls to getnewbuf");
293 static counter_u64_t getnewbufrestarts;
294 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD,
295     &getnewbufrestarts,
296     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer acquisition");
297 static counter_u64_t mappingrestarts;
298 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RD,
299     &mappingrestarts,
300     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
301     "unmapped buffer");
302 static counter_u64_t numbufallocfails;
303 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, numbufallocfails, CTLFLAG_RW,
304     &numbufallocfails, "Number of times buffer allocations failed");
305 static int flushbufqtarget = 100;
306 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
307     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
308 static counter_u64_t notbufdflushes;
309 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes,
310     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
311 static long barrierwrites;
312 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
313     &barrierwrites, 0, "Number of barrier writes");
314 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
315     &unmapped_buf_allowed, 0,
316     "Permit the use of the unmapped i/o");
317 int maxbcachebuf = MAXBCACHEBUF;
318 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbcachebuf, CTLFLAG_RDTUN, &maxbcachebuf, 0,
319     "Maximum size of a buffer cache block");
320
321 /*
322  * This lock synchronizes access to bd_request.
323  */
324 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdlock;
325
326 /*
327  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
328  * waitrunningbufspace().
329  */
330 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line rbreqlock;
331
332 /*
333  * Lock that protects bdirtywait.
334  */
335 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdirtylock;
336
337 /*
338  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
339  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
340  * is idling.
341  */
342 static int bd_request;
343
344 /*
345  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
346  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
347  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
348  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
349  */
350 static int bd_speedupreq;
351
352 /*
353  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
354  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
355  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
356  */
357 static int runningbufreq;
358
359 /*
360  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
361  */
362 static int bdirtywait;
363
364 /*
365  * Definitions for the buffer free lists.
366  */
367 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
368 #define QUEUE_EMPTY     1       /* empty buffer headers */
369 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
370 #define QUEUE_CLEAN     3       /* non-B_DELWRI buffers */
371 #define QUEUE_SENTINEL  4       /* not an queue index, but mark for sentinel */
372
373 /* Maximum number of buffer domains. */
374 #define BUF_DOMAINS     8
375
376 struct bufdomainset bdlodirty;          /* Domains > lodirty */
377 struct bufdomainset bdhidirty;          /* Domains > hidirty */
378
379 /* Configured number of clean queues. */
380 static int __read_mostly buf_domains;
381
382 BITSET_DEFINE(bufdomainset, BUF_DOMAINS);
383 struct bufdomain __exclusive_cache_line bdomain[BUF_DOMAINS];
384 struct bufqueue __exclusive_cache_line bqempty;
385
386 /*
387  * per-cpu empty buffer cache.
388  */
389 uma_zone_t buf_zone;
390
391 /*
392  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
393  * buf_wmesg is referred from macros.
394  */
395 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
396
397 static int
398 sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
399 {
400         long value;
401         int error;
402
403         value = *(long *)arg1;
404         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
405         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
406                 return (error);
407         mtx_lock(&rbreqlock);
408         if (arg1 == &hirunningspace) {
409                 if (value < lorunningspace)
410                         error = EINVAL;
411                 else
412                         hirunningspace = value;
413         } else {
414                 KASSERT(arg1 == &lorunningspace,
415                     ("%s: unknown arg1", __func__));
416                 if (value > hirunningspace)
417                         error = EINVAL;
418                 else
419                         lorunningspace = value;
420         }
421         mtx_unlock(&rbreqlock);
422         return (error);
423 }
424
425 static int
426 sysctl_bufdomain_int(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
427 {
428         int error;
429         int value;
430         int i;
431
432         value = *(int *)arg1;
433         error = sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req);
434         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
435                 return (error);
436         *(int *)arg1 = value;
437         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
438                 *(int *)(uintptr_t)(((uintptr_t)&bdomain[i]) + arg2) =
439                     value / buf_domains;
440
441         return (error);
442 }
443
444 static int
445 sysctl_bufdomain_long(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
446 {
447         long value;
448         int error;
449         int i;
450
451         value = *(long *)arg1;
452         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
453         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
454                 return (error);
455         *(long *)arg1 = value;
456         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
457                 *(long *)(uintptr_t)(((uintptr_t)&bdomain[i]) + arg2) =
458                     value / buf_domains;
459
460         return (error);
461 }
462
463 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
464     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
465 static int
466 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
467 {
468         long lvalue;
469         int ivalue;
470         int i;
471
472         lvalue = 0;
473         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
474                 lvalue += bdomain[i].bd_bufspace;
475         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
476                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
477         if (lvalue > INT_MAX)
478                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
479                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
480         ivalue = lvalue;
481         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
482 }
483 #else
484 static int
485 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
486 {
487         long lvalue;
488         int i;
489
490         lvalue = 0;
491         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
492                 lvalue += bdomain[i].bd_bufspace;
493         return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
494 }
495 #endif
496
497 static int
498 sysctl_numdirtybuffers(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
499 {
500         int value;
501         int i;
502
503         value = 0;
504         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
505                 value += bdomain[i].bd_numdirtybuffers;
506         return (sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req));
507 }
508
509 /*
510  *      bdirtywakeup:
511  *
512  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
513  */
514 static void
515 bdirtywakeup(void)
516 {
517         mtx_lock(&bdirtylock);
518         if (bdirtywait) {
519                 bdirtywait = 0;
520                 wakeup(&bdirtywait);
521         }
522         mtx_unlock(&bdirtylock);
523 }
524
525 /*
526  *      bd_clear:
527  *
528  *      Clear a domain from the appropriate bitsets when dirtybuffers
529  *      is decremented.
530  */
531 static void
532 bd_clear(struct bufdomain *bd)
533 {
534
535         mtx_lock(&bdirtylock);
536         if (bd->bd_numdirtybuffers <= bd->bd_lodirtybuffers)
537                 BIT_CLR(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdlodirty);
538         if (bd->bd_numdirtybuffers <= bd->bd_hidirtybuffers)
539                 BIT_CLR(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdhidirty);
540         mtx_unlock(&bdirtylock);
541 }
542
543 /*
544  *      bd_set:
545  *
546  *      Set a domain in the appropriate bitsets when dirtybuffers
547  *      is incremented.
548  */
549 static void
550 bd_set(struct bufdomain *bd)
551 {
552
553         mtx_lock(&bdirtylock);
554         if (bd->bd_numdirtybuffers > bd->bd_lodirtybuffers)
555                 BIT_SET(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdlodirty);
556         if (bd->bd_numdirtybuffers > bd->bd_hidirtybuffers)
557                 BIT_SET(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdhidirty);
558         mtx_unlock(&bdirtylock);
559 }
560
561 /*
562  *      bdirtysub:
563  *
564  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
565  *      threads blocked in bwillwrite().
566  */
567 static void
568 bdirtysub(struct buf *bp)
569 {
570         struct bufdomain *bd;
571         int num;
572
573         bd = bufdomain(bp);
574         num = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_numdirtybuffers, -1);
575         if (num == (bd->bd_lodirtybuffers + bd->bd_hidirtybuffers) / 2)
576                 bdirtywakeup();
577         if (num == bd->bd_lodirtybuffers || num == bd->bd_hidirtybuffers)
578                 bd_clear(bd);
579 }
580
581 /*
582  *      bdirtyadd:
583  *
584  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
585  *      daemon if needed.
586  */
587 static void
588 bdirtyadd(struct buf *bp)
589 {
590         struct bufdomain *bd;
591         int num;
592
593         /*
594          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
595          * buf daemon will keep running until the condition clears.
596          */
597         bd = bufdomain(bp);
598         num = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_numdirtybuffers, 1);
599         if (num == (bd->bd_lodirtybuffers + bd->bd_hidirtybuffers) / 2)
600                 bd_wakeup();
601         if (num == bd->bd_lodirtybuffers || num == bd->bd_hidirtybuffers)
602                 bd_set(bd);
603 }
604
605 /*
606  *      bufspace_daemon_wakeup:
607  *
608  *      Wakeup the daemons responsible for freeing clean bufs.
609  */
610 static void
611 bufspace_daemon_wakeup(struct bufdomain *bd)
612 {
613
614         /*
615          * avoid the lock if the daemon is running.
616          */
617         if (atomic_fetchadd_int(&bd->bd_running, 1) == 0) {
618                 BD_RUN_LOCK(bd);
619                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
620                 wakeup(&bd->bd_running);
621                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
622         }
623 }
624
625 /*
626  *      bufspace_daemon_wait:
627  *
628  *      Sleep until the domain falls below a limit or one second passes.
629  */
630 static void
631 bufspace_daemon_wait(struct bufdomain *bd)
632 {
633         /*
634          * Re-check our limits and sleep.  bd_running must be
635          * cleared prior to checking the limits to avoid missed
636          * wakeups.  The waker will adjust one of bufspace or
637          * freebuffers prior to checking bd_running.
638          */
639         BD_RUN_LOCK(bd);
640         atomic_store_int(&bd->bd_running, 0);
641         if (bd->bd_bufspace < bd->bd_bufspacethresh &&
642             bd->bd_freebuffers > bd->bd_lofreebuffers) {
643                 msleep(&bd->bd_running, BD_RUN_LOCKPTR(bd), PRIBIO|PDROP,
644                     "-", hz);
645         } else {
646                 /* Avoid spurious wakeups while running. */
647                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
648                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
649         }
650 }
651
652 /*
653  *      bufspace_adjust:
654  *
655  *      Adjust the reported bufspace for a KVA managed buffer, possibly
656  *      waking any waiters.
657  */
658 static void
659 bufspace_adjust(struct buf *bp, int bufsize)
660 {
661         struct bufdomain *bd;
662         long space;
663         int diff;
664
665         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0,
666             ("bufspace_adjust: malloc buf %p", bp));
667         bd = bufdomain(bp);
668         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
669         if (diff < 0) {
670                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, -diff);
671         } else if (diff > 0) {
672                 space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, diff);
673                 /* Wake up the daemon on the transition. */
674                 if (space < bd->bd_bufspacethresh &&
675                     space + diff >= bd->bd_bufspacethresh)
676                         bufspace_daemon_wakeup(bd);
677         }
678         bp->b_bufsize = bufsize;
679 }
680
681 /*
682  *      bufspace_reserve:
683  *
684  *      Reserve bufspace before calling allocbuf().  metadata has a
685  *      different space limit than data.
686  */
687 static int
688 bufspace_reserve(struct bufdomain *bd, int size, bool metadata)
689 {
690         long limit, new;
691         long space;
692
693         if (metadata)
694                 limit = bd->bd_maxbufspace;
695         else
696                 limit = bd->bd_hibufspace;
697         space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, size);
698         new = space + size;
699         if (new > limit) {
700                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
701                 return (ENOSPC);
702         }
703
704         /* Wake up the daemon on the transition. */
705         if (space < bd->bd_bufspacethresh && new >= bd->bd_bufspacethresh)
706                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
707
708         return (0);
709 }
710
711 /*
712  *      bufspace_release:
713  *
714  *      Release reserved bufspace after bufspace_adjust() has consumed it.
715  */
716 static void
717 bufspace_release(struct bufdomain *bd, int size)
718 {
719
720         atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
721 }
722
723 /*
724  *      bufspace_wait:
725  *
726  *      Wait for bufspace, acting as the buf daemon if a locked vnode is
727  *      supplied.  bd_wanted must be set prior to polling for space.  The
728  *      operation must be re-tried on return.
729  */
730 static void
731 bufspace_wait(struct bufdomain *bd, struct vnode *vp, int gbflags,
732     int slpflag, int slptimeo)
733 {
734         struct thread *td;
735         int error, fl, norunbuf;
736
737         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
738                 return;
739
740         td = curthread;
741         BD_LOCK(bd);
742         while (bd->bd_wanted) {
743                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
744                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
745                         BD_UNLOCK(bd);
746                         /*
747                          * getblk() is called with a vnode locked, and
748                          * some majority of the dirty buffers may as
749                          * well belong to the vnode.  Flushing the
750                          * buffers there would make a progress that
751                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
752                          * cannot lock the vnode.
753                          */
754                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
755                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
756
757                         /*
758                          * Play bufdaemon.  The getnewbuf() function
759                          * may be called while the thread owns lock
760                          * for another dirty buffer for the same
761                          * vnode, which makes it impossible to use
762                          * VOP_FSYNC() there, due to the buffer lock
763                          * recursion.
764                          */
765                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
766                         fl = buf_flush(vp, bd, flushbufqtarget);
767                         td->td_pflags &= norunbuf;
768                         BD_LOCK(bd);
769                         if (fl != 0)
770                                 continue;
771                         if (bd->bd_wanted == 0)
772                                 break;
773                 }
774                 error = msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
775                     (PRIBIO + 4) | slpflag, "newbuf", slptimeo);
776                 if (error != 0)
777                         break;
778         }
779         BD_UNLOCK(bd);
780 }
781
782 /*
783  *      bufspace_daemon:
784  *
785  *      buffer space management daemon.  Tries to maintain some marginal
786  *      amount of free buffer space so that requesting processes neither
787  *      block nor work to reclaim buffers.
788  */
789 static void
790 bufspace_daemon(void *arg)
791 {
792         struct bufdomain *bd;
793
794         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kthread_shutdown, curthread,
795             SHUTDOWN_PRI_LAST + 100);
796
797         bd = arg;
798         for (;;) {
799                 kthread_suspend_check();
800
801                 /*
802                  * Free buffers from the clean queue until we meet our
803                  * targets.
804                  *
805                  * Theory of operation:  The buffer cache is most efficient
806                  * when some free buffer headers and space are always
807                  * available to getnewbuf().  This daemon attempts to prevent
808                  * the excessive blocking and synchronization associated
809                  * with shortfall.  It goes through three phases according
810                  * demand:
811                  *
812                  * 1)   The daemon wakes up voluntarily once per-second
813                  *      during idle periods when the counters are below
814                  *      the wakeup thresholds (bufspacethresh, lofreebuffers).
815                  *
816                  * 2)   The daemon wakes up as we cross the thresholds
817                  *      ahead of any potential blocking.  This may bounce
818                  *      slightly according to the rate of consumption and
819                  *      release.
820                  *
821                  * 3)   The daemon and consumers are starved for working
822                  *      clean buffers.  This is the 'bufspace' sleep below
823                  *      which will inefficiently trade bufs with bqrelse
824                  *      until we return to condition 2.
825                  */
826                 while (bd->bd_bufspace > bd->bd_lobufspace ||
827                     bd->bd_freebuffers < bd->bd_hifreebuffers) {
828                         if (buf_recycle(bd, false) != 0) {
829                                 if (bd_flushall(bd))
830                                         continue;
831                                 /*
832                                  * Speedup dirty if we've run out of clean
833                                  * buffers.  This is possible in particular
834                                  * because softdep may held many bufs locked
835                                  * pending writes to other bufs which are
836                                  * marked for delayed write, exhausting
837                                  * clean space until they are written.
838                                  */
839                                 bd_speedup();
840                                 BD_LOCK(bd);
841                                 if (bd->bd_wanted) {
842                                         msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
843                                             PRIBIO|PDROP, "bufspace", hz/10);
844                                 } else
845                                         BD_UNLOCK(bd);
846                         }
847                         maybe_yield();
848                 }
849                 bufspace_daemon_wait(bd);
850         }
851 }
852
853 /*
854  *      bufmallocadjust:
855  *
856  *      Adjust the reported bufspace for a malloc managed buffer, possibly
857  *      waking any waiters.
858  */
859 static void
860 bufmallocadjust(struct buf *bp, int bufsize)
861 {
862         int diff;
863
864         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) != 0,
865             ("bufmallocadjust: non-malloc buf %p", bp));
866         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
867         if (diff < 0)
868                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, -diff);
869         else
870                 atomic_add_long(&bufmallocspace, diff);
871         bp->b_bufsize = bufsize;
872 }
873
874 /*
875  *      runningwakeup:
876  *
877  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
878  *      below lorunningspace.
879  */
880 static void
881 runningwakeup(void)
882 {
883
884         mtx_lock(&rbreqlock);
885         if (runningbufreq) {
886                 runningbufreq = 0;
887                 wakeup(&runningbufreq);
888         }
889         mtx_unlock(&rbreqlock);
890 }
891
892 /*
893  *      runningbufwakeup:
894  *
895  *      Decrement the outstanding write count according.
896  */
897 void
898 runningbufwakeup(struct buf *bp)
899 {
900         long space, bspace;
901
902         bspace = bp->b_runningbufspace;
903         if (bspace == 0)
904                 return;
905         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
906         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
907             space, bspace));
908         bp->b_runningbufspace = 0;
909         /*
910          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
911          * the threshold to falling below it.
912          */
913         if (space < lorunningspace)
914                 return;
915         if (space - bspace > lorunningspace)
916                 return;
917         runningwakeup();
918 }
919
920 /*
921  *      waitrunningbufspace()
922  *
923  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
924  *      running.  This routine is used in async-write situations to
925  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
926  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
927  *
928  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
929  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
930  *      caller's write has reached the device.
931  */
932 void
933 waitrunningbufspace(void)
934 {
935
936         mtx_lock(&rbreqlock);
937         while (runningbufspace > hirunningspace) {
938                 runningbufreq = 1;
939                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
940         }
941         mtx_unlock(&rbreqlock);
942 }
943
944 /*
945  *      vfs_buf_test_cache:
946  *
947  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
948  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
949  *      valid data.
950  */
951 static __inline void
952 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp, vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off,
953     vm_offset_t size, vm_page_t m)
954 {
955
956         /*
957          * This function and its results are protected by higher level
958          * synchronization requiring vnode and buf locks to page in and
959          * validate pages.
960          */
961         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
962                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
963                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
964                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
965         }
966 }
967
968 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
969 static void
970 bd_wakeup(void)
971 {
972
973         mtx_lock(&bdlock);
974         if (bd_request == 0) {
975                 bd_request = 1;
976                 wakeup(&bd_request);
977         }
978         mtx_unlock(&bdlock);
979 }
980
981 /*
982  * Adjust the maxbcachbuf tunable.
983  */
984 static void
985 maxbcachebuf_adjust(void)
986 {
987         int i;
988
989         /*
990          * maxbcachebuf must be a power of 2 >= MAXBSIZE.
991          */
992         i = 2;
993         while (i * 2 <= maxbcachebuf)
994                 i *= 2;
995         maxbcachebuf = i;
996         if (maxbcachebuf < MAXBSIZE)
997                 maxbcachebuf = MAXBSIZE;
998         if (maxbcachebuf > MAXPHYS)
999                 maxbcachebuf = MAXPHYS;
1000         if (bootverbose != 0 && maxbcachebuf != MAXBCACHEBUF)
1001                 printf("maxbcachebuf=%d\n", maxbcachebuf);
1002 }
1003
1004 /*
1005  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
1006  */
1007 void
1008 bd_speedup(void)
1009 {
1010         int needwake;
1011
1012         mtx_lock(&bdlock);
1013         needwake = 0;
1014         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
1015                 needwake = 1;
1016         bd_speedupreq = 1;
1017         bd_request = 1;
1018         if (needwake)
1019                 wakeup(&bd_request);
1020         mtx_unlock(&bdlock);
1021 }
1022
1023 #ifdef __i386__
1024 #define TRANSIENT_DENOM 5
1025 #else
1026 #define TRANSIENT_DENOM 10
1027 #endif
1028
1029 /*
1030  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
1031  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
1032  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
1033  * being reserved at this time.
1034  */
1035 caddr_t
1036 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
1037 {
1038         int tuned_nbuf;
1039         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
1040
1041         /*
1042          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
1043          * PAGE_SIZE is >= 1K)
1044          */
1045         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
1046
1047         maxbcachebuf_adjust();
1048         /*
1049          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
1050          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
1051          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
1052          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
1053          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
1054          * maxbcache bytes.
1055          *
1056          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
1057          */
1058         if (nbuf == 0) {
1059                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
1060
1061                 nbuf = 50;
1062                 if (physmem_est > 4096)
1063                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
1064                             65536 / factor);
1065                 if (physmem_est > 65536)
1066                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
1067                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
1068
1069                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
1070                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
1071                 tuned_nbuf = 1;
1072         } else
1073                 tuned_nbuf = 0;
1074
1075         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
1076         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
1077         if (nbuf > maxbuf) {
1078                 if (!tuned_nbuf)
1079                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
1080                             maxbuf);
1081                 nbuf = maxbuf;
1082         }
1083
1084         /*
1085          * Ideal allocation size for the transient bio submap is 10%
1086          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
1087          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
1088          *
1089          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
1090          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
1091          * maximum buffer map extent on the platform.
1092          *
1093          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
1094          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
1095          * with ample KVA space.
1096          */
1097         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
1098                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
1099                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
1100                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
1101                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
1102                         /*
1103                          * There is more KVA than memory.  Do not
1104                          * adjust buffer map size, and assign the rest
1105                          * of maxbuf to transient map.
1106                          */
1107                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
1108                 } else {
1109                         /*
1110                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
1111                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
1112                          * the buffer map to the transient bio map.
1113                          */
1114                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
1115                         buf_sz -= biotmap_sz;
1116                 }
1117                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
1118                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
1119                 else
1120                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
1121                 /*
1122                  * Artificially limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
1123                  * using the transient mapping.
1124                  */
1125                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
1126                         bio_transient_maxcnt = 1024;
1127                 if (tuned_nbuf)
1128                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
1129         }
1130
1131         if (nswbuf == 0) {
1132                 nswbuf = min(nbuf / 4, 256);
1133                 if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
1134                         nswbuf = NSWBUF_MIN;
1135         }
1136
1137         /*
1138          * Reserve space for the buffer cache buffers
1139          */
1140         buf = (void *)v;
1141         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
1142
1143         return(v);
1144 }
1145
1146 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
1147 void
1148 bufinit(void)
1149 {
1150         struct buf *bp;
1151         int i;
1152
1153         KASSERT(maxbcachebuf >= MAXBSIZE,
1154             ("maxbcachebuf (%d) must be >= MAXBSIZE (%d)\n", maxbcachebuf,
1155             MAXBSIZE));
1156         bq_init(&bqempty, QUEUE_EMPTY, -1, "bufq empty lock");
1157         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
1158         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
1159         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
1160
1161         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
1162
1163         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
1164         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
1165                 bp = &buf[i];
1166                 bzero(bp, sizeof *bp);
1167                 bp->b_flags = B_INVAL;
1168                 bp->b_rcred = NOCRED;
1169                 bp->b_wcred = NOCRED;
1170                 bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1171                 bp->b_domain = -1;
1172                 bp->b_subqueue = mp_maxid + 1;
1173                 bp->b_xflags = 0;
1174                 bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1175                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1176                 BUF_LOCKINIT(bp);
1177                 bq_insert(&bqempty, bp, false);
1178         }
1179
1180         /*
1181          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
1182          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
1183          * is nominally used by metadata.  hibufspace is the nominal maximum
1184          * used by most other requests.  The differential is required to 
1185          * ensure that metadata deadlocks don't occur.
1186          *
1187          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
1188          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
1189          * by the system. XXX This is less true with vmem.  We could use
1190          * PAGE_SIZE.
1191          */
1192         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
1193         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - maxbcachebuf * 10);
1194         lobufspace = (hibufspace / 20) * 19; /* 95% */
1195         bufspacethresh = lobufspace + (hibufspace - lobufspace) / 2;
1196
1197         /*
1198          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
1199          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
1200          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
1201          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
1202          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
1203          * hirunningspace.
1204          */
1205         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, maxbcachebuf),
1206             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
1207         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, maxbcachebuf);
1208
1209         /*
1210          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
1211          * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
1212          * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
1213          * The malloc scheme improves memory utilization significantly on
1214          * average (small) directories.
1215          */
1216         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
1217
1218         /*
1219          * Reduce the chance of a deadlock occurring by limiting the number
1220          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
1221          */
1222         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
1223         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
1224         /*
1225          * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers
1226          * cannot eat up all available buffer space.  This occurs when our
1227          * minimum cannot be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our
1228          * buffer space assuming BKVASIZE'd buffers.
1229          */
1230         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
1231                 hidirtybuffers >>= 1;
1232         }
1233         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
1234
1235         /*
1236          * lofreebuffers should be sufficient to avoid stalling waiting on
1237          * buf headers under heavy utilization.  The bufs in per-cpu caches
1238          * are counted as free but will be unavailable to threads executing
1239          * on other cpus.
1240          *
1241          * hifreebuffers is the free target for the bufspace daemon.  This
1242          * should be set appropriately to limit work per-iteration.
1243          */
1244         lofreebuffers = MIN((nbuf / 25) + (20 * mp_ncpus), 128 * mp_ncpus);
1245         hifreebuffers = (3 * lofreebuffers) / 2;
1246         numfreebuffers = nbuf;
1247
1248         /* Setup the kva and free list allocators. */
1249         vmem_set_reclaim(buffer_arena, bufkva_reclaim);
1250         buf_zone = uma_zcache_create("buf free cache", sizeof(struct buf),
1251             NULL, NULL, NULL, NULL, buf_import, buf_release, NULL, 0);
1252
1253         /*
1254          * Size the clean queue according to the amount of buffer space.
1255          * One queue per-256mb up to the max.  More queues gives better
1256          * concurrency but less accurate LRU.
1257          */
1258         buf_domains = MIN(howmany(maxbufspace, 256*1024*1024), BUF_DOMAINS);
1259         for (i = 0 ; i < buf_domains; i++) {
1260                 struct bufdomain *bd;
1261
1262                 bd = &bdomain[i];
1263                 bd_init(bd);
1264                 bd->bd_freebuffers = nbuf / buf_domains;
1265                 bd->bd_hifreebuffers = hifreebuffers / buf_domains;
1266                 bd->bd_lofreebuffers = lofreebuffers / buf_domains;
1267                 bd->bd_bufspace = 0;
1268                 bd->bd_maxbufspace = maxbufspace / buf_domains;
1269                 bd->bd_hibufspace = hibufspace / buf_domains;
1270                 bd->bd_lobufspace = lobufspace / buf_domains;
1271                 bd->bd_bufspacethresh = bufspacethresh / buf_domains;
1272                 bd->bd_numdirtybuffers = 0;
1273                 bd->bd_hidirtybuffers = hidirtybuffers / buf_domains;
1274                 bd->bd_lodirtybuffers = lodirtybuffers / buf_domains;
1275                 bd->bd_dirtybufthresh = dirtybufthresh / buf_domains;
1276                 /* Don't allow more than 2% of bufs in the per-cpu caches. */
1277                 bd->bd_lim = nbuf / buf_domains / 50 / mp_ncpus;
1278         }
1279         getnewbufcalls = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1280         getnewbufrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1281         mappingrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1282         numbufallocfails = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1283         notbufdflushes = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1284         buffreekvacnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1285         bufdefragcnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1286         bufkvaspace = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1287 }
1288
1289 #ifdef INVARIANTS
1290 static inline void
1291 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
1292 {
1293
1294         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
1295             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
1296         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
1297             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
1298         KASSERT(bp->b_data < unmapped_buf || bp->b_data >= unmapped_buf +
1299             MAXPHYS, ("b_data + b_offset unmapped %p", bp));
1300 }
1301
1302 static inline void
1303 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
1304 {
1305
1306         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
1307             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
1308 }
1309
1310 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
1311 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
1312 #else
1313 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
1314 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
1315 #endif
1316
1317 static int
1318 isbufbusy(struct buf *bp)
1319 {
1320         if (((bp->b_flags & B_INVAL) == 0 && BUF_ISLOCKED(bp)) ||
1321             ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_INVAL)) == B_DELWRI))
1322                 return (1);
1323         return (0);
1324 }
1325
1326 /*
1327  * Shutdown the system cleanly to prepare for reboot, halt, or power off.
1328  */
1329 void
1330 bufshutdown(int show_busybufs)
1331 {
1332         static int first_buf_printf = 1;
1333         struct buf *bp;
1334         int iter, nbusy, pbusy;
1335 #ifndef PREEMPTION
1336         int subiter;
1337 #endif
1338
1339         /* 
1340          * Sync filesystems for shutdown
1341          */
1342         wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1343         kern_sync(curthread);
1344
1345         /*
1346          * With soft updates, some buffers that are
1347          * written will be remarked as dirty until other
1348          * buffers are written.
1349          */
1350         for (iter = pbusy = 0; iter < 20; iter++) {
1351                 nbusy = 0;
1352                 for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; )
1353                         if (isbufbusy(bp))
1354                                 nbusy++;
1355                 if (nbusy == 0) {
1356                         if (first_buf_printf)
1357                                 printf("All buffers synced.");
1358                         break;
1359                 }
1360                 if (first_buf_printf) {
1361                         printf("Syncing disks, buffers remaining... ");
1362                         first_buf_printf = 0;
1363                 }
1364                 printf("%d ", nbusy);
1365                 if (nbusy < pbusy)
1366                         iter = 0;
1367                 pbusy = nbusy;
1368
1369                 wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1370                 kern_sync(curthread);
1371
1372 #ifdef PREEMPTION
1373                 /*
1374                  * Spin for a while to allow interrupt threads to run.
1375                  */
1376                 DELAY(50000 * iter);
1377 #else
1378                 /*
1379                  * Context switch several times to allow interrupt
1380                  * threads to run.
1381                  */
1382                 for (subiter = 0; subiter < 50 * iter; subiter++) {
1383                         thread_lock(curthread);
1384                         mi_switch(SW_VOL);
1385                         DELAY(1000);
1386                 }
1387 #endif
1388         }
1389         printf("\n");
1390         /*
1391          * Count only busy local buffers to prevent forcing 
1392          * a fsck if we're just a client of a wedged NFS server
1393          */
1394         nbusy = 0;
1395         for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; ) {
1396                 if (isbufbusy(bp)) {
1397 #if 0
1398 /* XXX: This is bogus.  We should probably have a BO_REMOTE flag instead */
1399                         if (bp->b_dev == NULL) {
1400                                 TAILQ_REMOVE(&mountlist,
1401                                     bp->b_vp->v_mount, mnt_list);
1402                                 continue;
1403                         }
1404 #endif
1405                         nbusy++;
1406                         if (show_busybufs > 0) {
1407                                 printf(
1408             "%d: buf:%p, vnode:%p, flags:%0x, blkno:%jd, lblkno:%jd, buflock:",
1409                                     nbusy, bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1410                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
1411                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
1412                                 BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
1413                                 if (show_busybufs > 1)
1414                                         vn_printf(bp->b_vp,
1415                                             "vnode content: ");
1416                         }
1417                 }
1418         }
1419         if (nbusy) {
1420                 /*
1421                  * Failed to sync all blocks. Indicate this and don't
1422                  * unmount filesystems (thus forcing an fsck on reboot).
1423                  */
1424                 printf("Giving up on %d buffers\n", nbusy);
1425                 DELAY(5000000); /* 5 seconds */
1426         } else {
1427                 if (!first_buf_printf)
1428                         printf("Final sync complete\n");
1429                 /*
1430                  * Unmount filesystems
1431                  */
1432                 if (!KERNEL_PANICKED())
1433                         vfs_unmountall();
1434         }
1435         swapoff_all();
1436         DELAY(100000);          /* wait for console output to finish */
1437 }
1438
1439 static void
1440 bpmap_qenter(struct buf *bp)
1441 {
1442
1443         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1444
1445         /*
1446          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
1447          * bp->b_offset may be offset into the first page.
1448          */
1449         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
1450         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
1451         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
1452             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
1453 }
1454
1455 static inline struct bufdomain *
1456 bufdomain(struct buf *bp)
1457 {
1458
1459         return (&bdomain[bp->b_domain]);
1460 }
1461
1462 static struct bufqueue *
1463 bufqueue(struct buf *bp)
1464 {
1465
1466         switch (bp->b_qindex) {
1467         case QUEUE_NONE:
1468                 /* FALLTHROUGH */
1469         case QUEUE_SENTINEL:
1470                 return (NULL);
1471         case QUEUE_EMPTY:
1472                 return (&bqempty);
1473         case QUEUE_DIRTY:
1474                 return (&bufdomain(bp)->bd_dirtyq);
1475         case QUEUE_CLEAN:
1476                 return (&bufdomain(bp)->bd_subq[bp->b_subqueue]);
1477         default:
1478                 break;
1479         }
1480         panic("bufqueue(%p): Unhandled type %d\n", bp, bp->b_qindex);
1481 }
1482
1483 /*
1484  * Return the locked bufqueue that bp is a member of.
1485  */
1486 static struct bufqueue *
1487 bufqueue_acquire(struct buf *bp)
1488 {
1489         struct bufqueue *bq, *nbq;
1490
1491         /*
1492          * bp can be pushed from a per-cpu queue to the
1493          * cleanq while we're waiting on the lock.  Retry
1494          * if the queues don't match.
1495          */
1496         bq = bufqueue(bp);
1497         BQ_LOCK(bq);
1498         for (;;) {
1499                 nbq = bufqueue(bp);
1500                 if (bq == nbq)
1501                         break;
1502                 BQ_UNLOCK(bq);
1503                 BQ_LOCK(nbq);
1504                 bq = nbq;
1505         }
1506         return (bq);
1507 }
1508
1509 /*
1510  *      binsfree:
1511  *
1512  *      Insert the buffer into the appropriate free list.  Requires a
1513  *      locked buffer on entry and buffer is unlocked before return.
1514  */
1515 static void
1516 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
1517 {
1518         struct bufdomain *bd;
1519         struct bufqueue *bq;
1520
1521         KASSERT(qindex == QUEUE_CLEAN || qindex == QUEUE_DIRTY,
1522             ("binsfree: Invalid qindex %d", qindex));
1523         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1524
1525         /*
1526          * Handle delayed bremfree() processing.
1527          */
1528         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1529                 if (bp->b_qindex == qindex) {
1530                         bp->b_flags |= B_REUSE;
1531                         bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1532                         BUF_UNLOCK(bp);
1533                         return;
1534                 }
1535                 bq = bufqueue_acquire(bp);
1536                 bq_remove(bq, bp);
1537                 BQ_UNLOCK(bq);
1538         }
1539         bd = bufdomain(bp);
1540         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1541                 if (bd->bd_lim != 0)
1542                         bq = &bd->bd_subq[PCPU_GET(cpuid)];
1543                 else
1544                         bq = bd->bd_cleanq;
1545         } else
1546                 bq = &bd->bd_dirtyq;
1547         bq_insert(bq, bp, true);
1548 }
1549
1550 /*
1551  * buf_free:
1552  *
1553  *      Free a buffer to the buf zone once it no longer has valid contents.
1554  */
1555 static void
1556 buf_free(struct buf *bp)
1557 {
1558
1559         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1560                 bremfreef(bp);
1561         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1562                 panic("losing buffer 1");
1563         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1564                 crfree(bp->b_rcred);
1565                 bp->b_rcred = NOCRED;
1566         }
1567         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1568                 crfree(bp->b_wcred);
1569                 bp->b_wcred = NOCRED;
1570         }
1571         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1572                 buf_deallocate(bp);
1573         bufkva_free(bp);
1574         atomic_add_int(&bufdomain(bp)->bd_freebuffers, 1);
1575         BUF_UNLOCK(bp);
1576         uma_zfree(buf_zone, bp);
1577 }
1578
1579 /*
1580  * buf_import:
1581  *
1582  *      Import bufs into the uma cache from the buf list.  The system still
1583  *      expects a static array of bufs and much of the synchronization
1584  *      around bufs assumes type stable storage.  As a result, UMA is used
1585  *      only as a per-cpu cache of bufs still maintained on a global list.
1586  */
1587 static int
1588 buf_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain, int flags)
1589 {
1590         struct buf *bp;
1591         int i;
1592
1593         BQ_LOCK(&bqempty);
1594         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1595                 bp = TAILQ_FIRST(&bqempty.bq_queue);
1596                 if (bp == NULL)
1597                         break;
1598                 bq_remove(&bqempty, bp);
1599                 store[i] = bp;
1600         }
1601         BQ_UNLOCK(&bqempty);
1602
1603         return (i);
1604 }
1605
1606 /*
1607  * buf_release:
1608  *
1609  *      Release bufs from the uma cache back to the buffer queues.
1610  */
1611 static void
1612 buf_release(void *arg, void **store, int cnt)
1613 {
1614         struct bufqueue *bq;
1615         struct buf *bp;
1616         int i;
1617
1618         bq = &bqempty;
1619         BQ_LOCK(bq);
1620         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1621                 bp = store[i];
1622                 /* Inline bq_insert() to batch locking. */
1623                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1624                 bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1625                 bq->bq_len++;
1626                 bp->b_qindex = bq->bq_index;
1627         }
1628         BQ_UNLOCK(bq);
1629 }
1630
1631 /*
1632  * buf_alloc:
1633  *
1634  *      Allocate an empty buffer header.
1635  */
1636 static struct buf *
1637 buf_alloc(struct bufdomain *bd)
1638 {
1639         struct buf *bp;
1640         int freebufs;
1641
1642         /*
1643          * We can only run out of bufs in the buf zone if the average buf
1644          * is less than BKVASIZE.  In this case the actual wait/block will
1645          * come from buf_reycle() failing to flush one of these small bufs.
1646          */
1647         bp = NULL;
1648         freebufs = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_freebuffers, -1);
1649         if (freebufs > 0)
1650                 bp = uma_zalloc(buf_zone, M_NOWAIT);
1651         if (bp == NULL) {
1652                 atomic_add_int(&bd->bd_freebuffers, 1);
1653                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1654                 counter_u64_add(numbufallocfails, 1);
1655                 return (NULL);
1656         }
1657         /*
1658          * Wake-up the bufspace daemon on transition below threshold.
1659          */
1660         if (freebufs == bd->bd_lofreebuffers)
1661                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1662
1663         if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1664                 panic("getnewbuf_empty: Locked buf %p on free queue.", bp);
1665         
1666         KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1667             ("bp: %p still has vnode %p.", bp, bp->b_vp));
1668         KASSERT((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == 0,
1669             ("invalid buffer %p flags %#x", bp, bp->b_flags));
1670         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1671             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
1672         KASSERT(bp->b_npages == 0,
1673             ("bp: %p still has %d vm pages\n", bp, bp->b_npages));
1674         KASSERT(bp->b_kvasize == 0, ("bp: %p still has kva\n", bp));
1675         KASSERT(bp->b_bufsize == 0, ("bp: %p still has bufspace\n", bp));
1676
1677         bp->b_domain = BD_DOMAIN(bd);
1678         bp->b_flags = 0;
1679         bp->b_ioflags = 0;
1680         bp->b_xflags = 0;
1681         bp->b_vflags = 0;
1682         bp->b_vp = NULL;
1683         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1684         bp->b_offset = NOOFFSET;
1685         bp->b_iodone = 0;
1686         bp->b_error = 0;
1687         bp->b_resid = 0;
1688         bp->b_bcount = 0;
1689         bp->b_npages = 0;
1690         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1691         bp->b_bufobj = NULL;
1692         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1693         bp->b_fsprivate1 = NULL;
1694         bp->b_fsprivate2 = NULL;
1695         bp->b_fsprivate3 = NULL;
1696         LIST_INIT(&bp->b_dep);
1697
1698         return (bp);
1699 }
1700
1701 /*
1702  *      buf_recycle:
1703  *
1704  *      Free a buffer from the given bufqueue.  kva controls whether the
1705  *      freed buf must own some kva resources.  This is used for
1706  *      defragmenting.
1707  */
1708 static int
1709 buf_recycle(struct bufdomain *bd, bool kva)
1710 {
1711         struct bufqueue *bq;
1712         struct buf *bp, *nbp;
1713
1714         if (kva)
1715                 counter_u64_add(bufdefragcnt, 1);
1716         nbp = NULL;
1717         bq = bd->bd_cleanq;
1718         BQ_LOCK(bq);
1719         KASSERT(BQ_LOCKPTR(bq) == BD_LOCKPTR(bd),
1720             ("buf_recycle: Locks don't match"));
1721         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1722
1723         /*
1724          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1725          * depending.
1726          */
1727         while ((bp = nbp) != NULL) {
1728                 /*
1729                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
1730                  * release the bqlock).
1731                  */
1732                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1733
1734                 /*
1735                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1736                  * some kva to reclaim.
1737                  */
1738                 if (kva && bp->b_kvasize == 0)
1739                         continue;
1740
1741                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1742                         continue;
1743
1744                 /*
1745                  * Implement a second chance algorithm for frequently
1746                  * accessed buffers.
1747                  */
1748                 if ((bp->b_flags & B_REUSE) != 0) {
1749                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1750                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1751                         bp->b_flags &= ~B_REUSE;
1752                         BUF_UNLOCK(bp);
1753                         continue;
1754                 }
1755
1756                 /*
1757                  * Skip buffers with background writes in progress.
1758                  */
1759                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0) {
1760                         BUF_UNLOCK(bp);
1761                         continue;
1762                 }
1763
1764                 KASSERT(bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN,
1765                     ("buf_recycle: inconsistent queue %d bp %p",
1766                     bp->b_qindex, bp));
1767                 KASSERT(bp->b_domain == BD_DOMAIN(bd),
1768                     ("getnewbuf: queue domain %d doesn't match request %d",
1769                     bp->b_domain, (int)BD_DOMAIN(bd)));
1770                 /*
1771                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1772                  * the scan from this point on.
1773                  */
1774                 bq_remove(bq, bp);
1775                 BQ_UNLOCK(bq);
1776
1777                 /*
1778                  * Requeue the background write buffer with error and
1779                  * restart the scan.
1780                  */
1781                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDERR) != 0) {
1782                         bqrelse(bp);
1783                         BQ_LOCK(bq);
1784                         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1785                         continue;
1786                 }
1787                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1788                 brelse(bp);
1789                 return (0);
1790         }
1791         bd->bd_wanted = 1;
1792         BQ_UNLOCK(bq);
1793
1794         return (ENOBUFS);
1795 }
1796
1797 /*
1798  *      bremfree:
1799  *
1800  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1801  *      
1802  */
1803 void
1804 bremfree(struct buf *bp)
1805 {
1806
1807         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1808         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1809             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1810         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1811             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1812         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1813
1814         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1815 }
1816
1817 /*
1818  *      bremfreef:
1819  *
1820  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1821  *      it abuses the b_freelist pointer.
1822  */
1823 void
1824 bremfreef(struct buf *bp)
1825 {
1826         struct bufqueue *bq;
1827
1828         bq = bufqueue_acquire(bp);
1829         bq_remove(bq, bp);
1830         BQ_UNLOCK(bq);
1831 }
1832
1833 static void
1834 bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int subqueue, const char *lockname)
1835 {
1836
1837         mtx_init(&bq->bq_lock, lockname, NULL, MTX_DEF);
1838         TAILQ_INIT(&bq->bq_queue);
1839         bq->bq_len = 0;
1840         bq->bq_index = qindex;
1841         bq->bq_subqueue = subqueue;
1842 }
1843
1844 static void
1845 bd_init(struct bufdomain *bd)
1846 {
1847         int i;
1848
1849         bd->bd_cleanq = &bd->bd_subq[mp_maxid + 1];
1850         bq_init(bd->bd_cleanq, QUEUE_CLEAN, mp_maxid + 1, "bufq clean lock");
1851         bq_init(&bd->bd_dirtyq, QUEUE_DIRTY, -1, "bufq dirty lock");
1852         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
1853                 bq_init(&bd->bd_subq[i], QUEUE_CLEAN, i,
1854                     "bufq clean subqueue lock");
1855         mtx_init(&bd->bd_run_lock, "bufspace daemon run lock", NULL, MTX_DEF);
1856 }
1857
1858 /*
1859  *      bq_remove:
1860  *
1861  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1862  *      correct qlock held.
1863  */
1864 static void
1865 bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp)
1866 {
1867
1868         CTR3(KTR_BUF, "bq_remove(%p) vp %p flags %X",
1869             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1870         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1871             ("bq_remove: buffer %p not on a queue.", bp));
1872         KASSERT(bufqueue(bp) == bq,
1873             ("bq_remove: Remove buffer %p from wrong queue.", bp));
1874
1875         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1876         if (bp->b_qindex != QUEUE_EMPTY) {
1877                 BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1878         }
1879         KASSERT(bq->bq_len >= 1,
1880             ("queue %d underflow", bp->b_qindex));
1881         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1882         bq->bq_len--;
1883         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1884         bp->b_flags &= ~(B_REMFREE | B_REUSE);
1885 }
1886
1887 static void
1888 bd_flush(struct bufdomain *bd, struct bufqueue *bq)
1889 {
1890         struct buf *bp;
1891
1892         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1893         if (bq != bd->bd_cleanq) {
1894                 BD_LOCK(bd);
1895                 while ((bp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue)) != NULL) {
1896                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1897                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bd->bd_cleanq->bq_queue, bp,
1898                             b_freelist);
1899                         bp->b_subqueue = bd->bd_cleanq->bq_subqueue;
1900                 }
1901                 bd->bd_cleanq->bq_len += bq->bq_len;
1902                 bq->bq_len = 0;
1903         }
1904         if (bd->bd_wanted) {
1905                 bd->bd_wanted = 0;
1906                 wakeup(&bd->bd_wanted);
1907         }
1908         if (bq != bd->bd_cleanq)
1909                 BD_UNLOCK(bd);
1910 }
1911
1912 static int
1913 bd_flushall(struct bufdomain *bd)
1914 {
1915         struct bufqueue *bq;
1916         int flushed;
1917         int i;
1918
1919         if (bd->bd_lim == 0)
1920                 return (0);
1921         flushed = 0;
1922         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1923                 bq = &bd->bd_subq[i];
1924                 if (bq->bq_len == 0)
1925                         continue;
1926                 BQ_LOCK(bq);
1927                 bd_flush(bd, bq);
1928                 BQ_UNLOCK(bq);
1929                 flushed++;
1930         }
1931
1932         return (flushed);
1933 }
1934
1935 static void
1936 bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock)
1937 {
1938         struct bufdomain *bd;
1939
1940         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1941                 panic("bq_insert: free buffer %p onto another queue?", bp);
1942
1943         bd = bufdomain(bp);
1944         if (bp->b_flags & B_AGE) {
1945                 /* Place this buf directly on the real queue. */
1946                 if (bq->bq_index == QUEUE_CLEAN)
1947                         bq = bd->bd_cleanq;
1948                 BQ_LOCK(bq);
1949                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1950         } else {
1951                 BQ_LOCK(bq);
1952                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1953         }
1954         bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1955         bq->bq_len++;
1956         bp->b_qindex = bq->bq_index;
1957         bp->b_subqueue = bq->bq_subqueue;
1958
1959         /*
1960          * Unlock before we notify so that we don't wakeup a waiter that
1961          * fails a trylock on the buf and sleeps again.
1962          */
1963         if (unlock)
1964                 BUF_UNLOCK(bp);
1965
1966         if (bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN) {
1967                 /*
1968                  * Flush the per-cpu queue and notify any waiters.
1969                  */
1970                 if (bd->bd_wanted || (bq != bd->bd_cleanq &&
1971                     bq->bq_len >= bd->bd_lim))
1972                         bd_flush(bd, bq);
1973         }
1974         BQ_UNLOCK(bq);
1975 }
1976
1977 /*
1978  *      bufkva_free:
1979  *
1980  *      Free the kva allocation for a buffer.
1981  *
1982  */
1983 static void
1984 bufkva_free(struct buf *bp)
1985 {
1986
1987 #ifdef INVARIANTS
1988         if (bp->b_kvasize == 0) {
1989                 KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
1990                     bp->b_data == unmapped_buf,
1991                     ("Leaked KVA space on %p", bp));
1992         } else if (buf_mapped(bp))
1993                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1994         else
1995                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1996 #endif
1997         if (bp->b_kvasize == 0)
1998                 return;
1999
2000         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
2001         counter_u64_add(bufkvaspace, -bp->b_kvasize);
2002         counter_u64_add(buffreekvacnt, 1);
2003         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2004         bp->b_kvasize = 0;
2005 }
2006
2007 /*
2008  *      bufkva_alloc:
2009  *
2010  *      Allocate the buffer KVA and set b_kvasize and b_kvabase.
2011  */
2012 static int
2013 bufkva_alloc(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2014 {
2015         vm_offset_t addr;
2016         int error;
2017
2018         KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0 || (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0,
2019             ("Invalid gbflags 0x%x in %s", gbflags, __func__));
2020
2021         bufkva_free(bp);
2022
2023         addr = 0;
2024         error = vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr);
2025         if (error != 0) {
2026                 /*
2027                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2028                  * to defragment the map.
2029                  */
2030                 return (error);
2031         }
2032         bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2033         bp->b_kvasize = maxsize;
2034         counter_u64_add(bufkvaspace, bp->b_kvasize);
2035         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0) {
2036                 bp->b_data = unmapped_buf;
2037                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2038         } else {
2039                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2040                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2041         }
2042         return (0);
2043 }
2044
2045 /*
2046  *      bufkva_reclaim:
2047  *
2048  *      Reclaim buffer kva by freeing buffers holding kva.  This is a vmem
2049  *      callback that fires to avoid returning failure.
2050  */
2051 static void
2052 bufkva_reclaim(vmem_t *vmem, int flags)
2053 {
2054         bool done;
2055         int q;
2056         int i;
2057
2058         done = false;
2059         for (i = 0; i < 5; i++) {
2060                 for (q = 0; q < buf_domains; q++)
2061                         if (buf_recycle(&bdomain[q], true) != 0)
2062                                 done = true;
2063                 if (done)
2064                         break;
2065         }
2066         return;
2067 }
2068
2069 /*
2070  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
2071  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
2072  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
2073  */
2074 static void
2075 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize, int cnt,
2076     struct ucred * cred, int flags, void (*ckhashfunc)(struct buf *))
2077 {
2078         struct buf *rabp;
2079         struct thread *td;
2080         int i;
2081
2082         td = curthread;
2083
2084         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
2085                 if (inmem(vp, *rablkno))
2086                         continue;
2087                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
2088                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) != 0) {
2089                         brelse(rabp);
2090                         continue;
2091                 }
2092 #ifdef RACCT
2093                 if (racct_enable) {
2094                         PROC_LOCK(curproc);
2095                         racct_add_buf(curproc, rabp, 0);
2096                         PROC_UNLOCK(curproc);
2097                 }
2098 #endif /* RACCT */
2099                 td->td_ru.ru_inblock++;
2100                 rabp->b_flags |= B_ASYNC;
2101                 rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
2102                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2103                         rabp->b_flags |= B_CKHASH;
2104                         rabp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2105                 }
2106                 rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2107                 rabp->b_iocmd = BIO_READ;
2108                 if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2109                         rabp->b_rcred = crhold(cred);
2110                 vfs_busy_pages(rabp, 0);
2111                 BUF_KERNPROC(rabp);
2112                 rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
2113                 bstrategy(rabp);
2114         }
2115 }
2116
2117 /*
2118  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
2119  *
2120  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
2121  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
2122  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
2123  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2124  *
2125  * Always return a NULL buffer pointer (in bpp) when returning an error.
2126  *
2127  * The blkno parameter is the logical block being requested. Normally
2128  * the mapping of logical block number to disk block address is done
2129  * by calling VOP_BMAP(). However, if the mapping is already known, the
2130  * disk block address can be passed using the dblkno parameter. If the
2131  * disk block address is not known, then the same value should be passed
2132  * for blkno and dblkno.
2133  */
2134 int
2135 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, daddr_t dblkno, int size,
2136     daddr_t *rablkno, int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags,
2137     void (*ckhashfunc)(struct buf *), struct buf **bpp)
2138 {
2139         struct buf *bp;
2140         struct thread *td;
2141         int error, readwait, rv;
2142
2143         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
2144         td = curthread;
2145         /*
2146          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT or GB_SPARSE flags
2147          * are specified.
2148          */
2149         error = getblkx(vp, blkno, dblkno, size, 0, 0, flags, &bp);
2150         if (error != 0) {
2151                 *bpp = NULL;
2152                 return (error);
2153         }
2154         KASSERT(blkno == bp->b_lblkno,
2155             ("getblkx returned buffer for blkno %jd instead of blkno %jd",
2156             (intmax_t)bp->b_lblkno, (intmax_t)blkno));
2157         flags &= ~GB_NOSPARSE;
2158         *bpp = bp;
2159
2160         /*
2161          * If not found in cache, do some I/O
2162          */
2163         readwait = 0;
2164         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
2165 #ifdef RACCT
2166                 if (racct_enable) {
2167                         PROC_LOCK(td->td_proc);
2168                         racct_add_buf(td->td_proc, bp, 0);
2169                         PROC_UNLOCK(td->td_proc);
2170                 }
2171 #endif /* RACCT */
2172                 td->td_ru.ru_inblock++;
2173                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
2174                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
2175                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2176                         bp->b_flags |= B_CKHASH;
2177                         bp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2178                 }
2179                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2180                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2181                         bp->b_rcred = crhold(cred);
2182                 vfs_busy_pages(bp, 0);
2183                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2184                 bstrategy(bp);
2185                 ++readwait;
2186         }
2187
2188         /*
2189          * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2190          */
2191         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred, flags, ckhashfunc);
2192
2193         rv = 0;
2194         if (readwait) {
2195                 rv = bufwait(bp);
2196                 if (rv != 0) {
2197                         brelse(bp);
2198                         *bpp = NULL;
2199                 }
2200         }
2201         return (rv);
2202 }
2203
2204 /*
2205  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
2206  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
2207  * is invalid.
2208  *
2209  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
2210  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
2211  * now so we set it generally.  This could be set either here 
2212  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
2213  * here.
2214  */
2215 int
2216 bufwrite(struct buf *bp)
2217 {
2218         int oldflags;
2219         struct vnode *vp;
2220         long space;
2221         int vp_md;
2222
2223         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2224         if ((bp->b_bufobj->bo_flag & BO_DEAD) != 0) {
2225                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF;
2226                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2227                 brelse(bp);
2228                 return (ENXIO);
2229         }
2230         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2231                 brelse(bp);
2232                 return (0);
2233         }
2234
2235         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
2236                 atomic_add_long(&barrierwrites, 1);
2237
2238         oldflags = bp->b_flags;
2239
2240         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
2241             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
2242
2243         vp = bp->b_vp;
2244         if (vp)
2245                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
2246         else
2247                 vp_md = 0;
2248
2249         /*
2250          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
2251          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
2252          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
2253          * falsely indicating that the bufobj is clean.
2254          */
2255         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
2256         bundirty(bp);
2257
2258         bp->b_flags &= ~B_DONE;
2259         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2260         bp->b_flags |= B_CACHE;
2261         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2262
2263         vfs_busy_pages(bp, 1);
2264
2265         /*
2266          * Normal bwrites pipeline writes
2267          */
2268         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
2269         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
2270
2271 #ifdef RACCT
2272         if (racct_enable) {
2273                 PROC_LOCK(curproc);
2274                 racct_add_buf(curproc, bp, 1);
2275                 PROC_UNLOCK(curproc);
2276         }
2277 #endif /* RACCT */
2278         curthread->td_ru.ru_oublock++;
2279         if (oldflags & B_ASYNC)
2280                 BUF_KERNPROC(bp);
2281         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2282         buf_track(bp, __func__);
2283         bstrategy(bp);
2284
2285         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
2286                 int rtval = bufwait(bp);
2287                 brelse(bp);
2288                 return (rtval);
2289         } else if (space > hirunningspace) {
2290                 /*
2291                  * don't allow the async write to saturate the I/O
2292                  * system.  We will not deadlock here because
2293                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
2294                  * to complete. We do not block here if it is the update
2295                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
2296                  * to deadlock.
2297                  */
2298                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
2299                         waitrunningbufspace();
2300         }
2301
2302         return (0);
2303 }
2304
2305 void
2306 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
2307 {
2308         struct buf *nbp;
2309
2310         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
2311                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
2312                 altbufferflushes++;
2313         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
2314                 BO_LOCK(bo);
2315                 /*
2316                  * Try to find a buffer to flush.
2317                  */
2318                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
2319                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
2320                             BUF_LOCK(nbp,
2321                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
2322                                 continue;
2323                         if (bp == nbp)
2324                                 panic("bdwrite: found ourselves");
2325                         BO_UNLOCK(bo);
2326                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
2327                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
2328                                 BO_LOCK(bo);
2329                                 BUF_UNLOCK(nbp);
2330                                 continue;
2331                         }
2332                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
2333                                 vfs_bio_awrite(nbp);
2334                         } else {
2335                                 bremfree(nbp);
2336                                 bawrite(nbp);
2337                         }
2338                         dirtybufferflushes++;
2339                         break;
2340                 }
2341                 if (nbp == NULL)
2342                         BO_UNLOCK(bo);
2343         }
2344 }
2345
2346 /*
2347  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
2348  * anything if the buffer is marked invalid.
2349  *
2350  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
2351  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
2352  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
2353  * out synchronously.
2354  */
2355 void
2356 bdwrite(struct buf *bp)
2357 {
2358         struct thread *td = curthread;
2359         struct vnode *vp;
2360         struct bufobj *bo;
2361
2362         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2363         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2364         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
2365             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
2366
2367         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2368                 brelse(bp);
2369                 return;
2370         }
2371
2372         /*
2373          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
2374          * If we are wildly over our limit, then force a complete
2375          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
2376          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
2377          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
2378          */
2379         vp = bp->b_vp;
2380         bo = bp->b_bufobj;
2381         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
2382                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
2383                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
2384                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
2385         } else
2386                 recursiveflushes++;
2387
2388         bdirty(bp);
2389         /*
2390          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
2391          * true even of NFS now.
2392          */
2393         bp->b_flags |= B_CACHE;
2394
2395         /*
2396          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
2397          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
2398          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
2399          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
2400          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
2401          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
2402          * the bmap then...  So, this is important to do.
2403          */
2404         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
2405                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
2406         }
2407
2408         buf_track(bp, __func__);
2409
2410         /*
2411          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
2412          * pages.
2413          *
2414          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
2415          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
2416          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
2417          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
2418          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
2419          * or perhaps the cluster will be completed.
2420          */
2421         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
2422         bqrelse(bp);
2423
2424         /*
2425          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
2426          * due to the softdep code.
2427          */
2428 }
2429
2430 /*
2431  *      bdirty:
2432  *
2433  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
2434  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
2435  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
2436  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
2437  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
2438  *
2439  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
2440  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
2441  *      should only be called if the buffer is known-good.
2442  *
2443  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2444  *      count.
2445  *
2446  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2447  */
2448 void
2449 bdirty(struct buf *bp)
2450 {
2451
2452         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
2453             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2454         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2455         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2456             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2457         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
2458         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2459
2460         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2461                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
2462                 reassignbuf(bp);
2463                 bdirtyadd(bp);
2464         }
2465 }
2466
2467 /*
2468  *      bundirty:
2469  *
2470  *      Clear B_DELWRI for buffer.
2471  *
2472  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2473  *      count.
2474  *      
2475  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2476  */
2477
2478 void
2479 bundirty(struct buf *bp)
2480 {
2481
2482         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2483         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2484         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2485             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2486
2487         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2488                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
2489                 reassignbuf(bp);
2490                 bdirtysub(bp);
2491         }
2492         /*
2493          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
2494          */
2495         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
2496 }
2497
2498 /*
2499  *      bawrite:
2500  *
2501  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
2502  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
2503  *
2504  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
2505  *      B_INVAL buffers.  Not us.
2506  */
2507 void
2508 bawrite(struct buf *bp)
2509 {
2510
2511         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2512         (void) bwrite(bp);
2513 }
2514
2515 /*
2516  *      babarrierwrite:
2517  *
2518  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
2519  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
2520  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
2521  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2522  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2523  */
2524 void
2525 babarrierwrite(struct buf *bp)
2526 {
2527
2528         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
2529         (void) bwrite(bp);
2530 }
2531
2532 /*
2533  *      bbarrierwrite:
2534  *
2535  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
2536  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
2537  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
2538  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2539  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2540  */
2541 int
2542 bbarrierwrite(struct buf *bp)
2543 {
2544
2545         bp->b_flags |= B_BARRIER;
2546         return (bwrite(bp));
2547 }
2548
2549 /*
2550  *      bwillwrite:
2551  *
2552  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
2553  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
2554  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
2555  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
2556  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
2557  */
2558 void
2559 bwillwrite(void)
2560 {
2561
2562         if (buf_dirty_count_severe()) {
2563                 mtx_lock(&bdirtylock);
2564                 while (buf_dirty_count_severe()) {
2565                         bdirtywait = 1;
2566                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
2567                             "flswai", 0);
2568                 }
2569                 mtx_unlock(&bdirtylock);
2570         }
2571 }
2572
2573 /*
2574  * Return true if we have too many dirty buffers.
2575  */
2576 int
2577 buf_dirty_count_severe(void)
2578 {
2579
2580         return (!BIT_EMPTY(BUF_DOMAINS, &bdhidirty));
2581 }
2582
2583 /*
2584  *      brelse:
2585  *
2586  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
2587  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
2588  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
2589  */
2590 void
2591 brelse(struct buf *bp)
2592 {
2593         struct mount *v_mnt;
2594         int qindex;
2595
2596         /*
2597          * Many functions erroneously call brelse with a NULL bp under rare
2598          * error conditions. Simply return when called with a NULL bp.
2599          */
2600         if (bp == NULL)
2601                 return;
2602         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
2603             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2604         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2605             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2606         KASSERT((bp->b_flags & B_VMIO) != 0 || (bp->b_flags & B_NOREUSE) == 0,
2607             ("brelse: non-VMIO buffer marked NOREUSE"));
2608
2609         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2610                 /*
2611                  * Do not process, in particular, do not handle the
2612                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
2613                  */
2614                 BUF_UNLOCK(bp);
2615                 return;
2616         }
2617
2618         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2619                 bqrelse(bp);
2620                 return;
2621         }
2622
2623         if ((bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG | BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2624                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2625                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2626                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2627                 bdirty(bp);
2628         }
2629
2630         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2631             (bp->b_flags & B_INVALONERR)) {
2632                 /*
2633                  * Forced invalidation of dirty buffer contents, to be used
2634                  * after a failed write in the rare case that the loss of the
2635                  * contents is acceptable.  The buffer is invalidated and
2636                  * freed.
2637                  */
2638                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF | B_NOCACHE;
2639                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_CACHE);
2640         }
2641
2642         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2643             (bp->b_error != ENXIO || !LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) &&
2644             !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
2645                 /*
2646                  * Failed write, redirty.  All errors except ENXIO (which
2647                  * means the device is gone) are treated as being
2648                  * transient.
2649                  *
2650                  * XXX Treating EIO as transient is not correct; the
2651                  * contract with the local storage device drivers is that
2652                  * they will only return EIO once the I/O is no longer
2653                  * retriable.  Network I/O also respects this through the
2654                  * guarantees of TCP and/or the internal retries of NFS.
2655                  * ENOMEM might be transient, but we also have no way of
2656                  * knowing when its ok to retry/reschedule.  In general,
2657                  * this entire case should be made obsolete through better
2658                  * error handling/recovery and resource scheduling.
2659                  *
2660                  * Do this also for buffers that failed with ENXIO, but have
2661                  * non-empty dependencies - the soft updates code might need
2662                  * to access the buffer to untangle them.
2663                  *
2664                  * Must clear BIO_ERROR to prevent pages from being scrapped.
2665                  */
2666                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2667                 bdirty(bp);
2668         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
2669             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
2670                 /*
2671                  * Either a failed read I/O, or we were asked to free or not
2672                  * cache the buffer, or we failed to write to a device that's
2673                  * no longer present.
2674                  */
2675                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2676                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2677                         buf_deallocate(bp);
2678                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2679                         bdirtysub(bp);
2680                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
2681                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2682                         allocbuf(bp, 0);
2683                         if (bp->b_vp)
2684                                 brelvp(bp);
2685                 }
2686         }
2687
2688         /*
2689          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_truncate() 
2690          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
2691          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
2692          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
2693          * 
2694          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_truncate(), even
2695          * if B_DELWRI is set.
2696          */
2697         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2698                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
2699
2700         /*
2701          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
2702          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
2703          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
2704          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
2705          *
2706          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
2707          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
2708          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
2709          *
2710          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
2711          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
2712          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
2713          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
2714          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
2715          * background write.
2716          */
2717
2718         v_mnt = bp->b_vp != NULL ? bp->b_vp->v_mount : NULL;
2719
2720         if ((bp->b_flags & B_VMIO) && (bp->b_flags & B_NOCACHE ||
2721             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR && bp->b_iocmd == BIO_READ)) &&
2722             (v_mnt == NULL || (v_mnt->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) == 0 ||
2723             vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
2724                 vfs_vmio_invalidate(bp);
2725                 allocbuf(bp, 0);
2726         }
2727
2728         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0 ||
2729             (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == B_NOREUSE) {
2730                 allocbuf(bp, 0);
2731                 bp->b_flags &= ~B_NOREUSE;
2732                 if (bp->b_vp != NULL)
2733                         brelvp(bp);
2734         }
2735                         
2736         /*
2737          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
2738          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
2739          * doesn't find it.
2740          */
2741         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
2742             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
2743                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2744         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2745                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2746                         bundirty(bp);
2747                 if (bp->b_vp)
2748                         brelvp(bp);
2749         }
2750
2751         buf_track(bp, __func__);
2752
2753         /* buffers with no memory */
2754         if (bp->b_bufsize == 0) {
2755                 buf_free(bp);
2756                 return;
2757         }
2758         /* buffers with junk contents */
2759         if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
2760             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
2761                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
2762                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2763                         panic("losing buffer 2");
2764                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2765                 bp->b_flags |= B_AGE;
2766         /* remaining buffers */
2767         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2768                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2769         else
2770                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2771
2772         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2773                 panic("brelse: not dirty");
2774
2775         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
2776         /* binsfree unlocks bp. */
2777         binsfree(bp, qindex);
2778 }
2779
2780 /*
2781  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
2782  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
2783  *
2784  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
2785  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
2786  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
2787  * again soon.
2788  *
2789  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
2790  */
2791 void
2792 bqrelse(struct buf *bp)
2793 {
2794         int qindex;
2795
2796         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2797         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2798             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2799
2800         qindex = QUEUE_NONE;
2801         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2802                 /* do not release to free list */
2803                 BUF_UNLOCK(bp);
2804                 return;
2805         }
2806         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
2807
2808         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2809                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
2810                         bremfreef(bp);
2811                 goto out;
2812         }
2813
2814         /* buffers with stale but valid contents */
2815         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 || (bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG |
2816             BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2817                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2818                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2819                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2820                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2821         } else {
2822                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
2823                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2824                         panic("bqrelse: not dirty");
2825                 if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0) {
2826                         brelse(bp);
2827                         return;
2828                 }
2829                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2830         }
2831         buf_track(bp, __func__);
2832         /* binsfree unlocks bp. */
2833         binsfree(bp, qindex);
2834         return;
2835
2836 out:
2837         buf_track(bp, __func__);
2838         /* unlock */
2839         BUF_UNLOCK(bp);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * Complete I/O to a VMIO backed page.  Validate the pages as appropriate,
2844  * restore bogus pages.
2845  */
2846 static void
2847 vfs_vmio_iodone(struct buf *bp)
2848 {
2849         vm_ooffset_t foff;
2850         vm_page_t m;
2851         vm_object_t obj;
2852         struct vnode *vp __unused;
2853         int i, iosize, resid;
2854         bool bogus;
2855
2856         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2857         KASSERT(REFCOUNT_COUNT(obj->paging_in_progress) >= bp->b_npages,
2858             ("vfs_vmio_iodone: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
2859             REFCOUNT_COUNT(obj->paging_in_progress), bp->b_npages));
2860
2861         vp = bp->b_vp;
2862         VNPASS(vp->v_holdcnt > 0, vp);
2863         VNPASS(vp->v_object != NULL, vp);
2864
2865         foff = bp->b_offset;
2866         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2867             ("vfs_vmio_iodone: bp %p has no buffer offset", bp));
2868
2869         bogus = false;
2870         iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2871         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2872                 resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2873                 if (resid > iosize)
2874                         resid = iosize;
2875
2876                 /*
2877                  * cleanup bogus pages, restoring the originals
2878                  */
2879                 m = bp->b_pages[i];
2880                 if (m == bogus_page) {
2881                         if (bogus == false) {
2882                                 bogus = true;
2883                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2884                         }
2885                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2886                         if (m == NULL)
2887                                 panic("biodone: page disappeared!");
2888                         bp->b_pages[i] = m;
2889                 } else if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && resid > 0) {
2890                         /*
2891                          * In the write case, the valid and clean bits are
2892                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
2893                          * only need to do this here in the read case.
2894                          */
2895                         KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff & PAGE_MASK,
2896                             resid)) == 0, ("vfs_vmio_iodone: page %p "
2897                             "has unexpected dirty bits", m));
2898                         vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
2899                 }
2900                 KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
2901                     ("vfs_vmio_iodone: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
2902                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
2903
2904                 vm_page_sunbusy(m);
2905                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2906                 iosize -= resid;
2907         }
2908         if (bogus)
2909                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2910         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
2911         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
2912                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2913                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
2914                     bp->b_pages, bp->b_npages);
2915         }
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Perform page invalidation when a buffer is released.  The fully invalid
2920  * pages will be reclaimed later in vfs_vmio_truncate().
2921  */
2922 static void
2923 vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp)
2924 {
2925         vm_object_t obj;
2926         vm_page_t m;
2927         int flags, i, resid, poffset, presid;
2928
2929         if (buf_mapped(bp)) {
2930                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2931                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
2932         } else
2933                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2934         /*
2935          * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
2936          * in the VMIO case if the buffer block size is not
2937          * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
2938          * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
2939          *
2940          * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
2941          * supported due to the page granularity bits (m->valid,
2942          * m->dirty, etc...). 
2943          *
2944          * See man buf(9) for more information
2945          */
2946         flags = (bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0 ? VPR_NOREUSE : 0;
2947         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2948         resid = bp->b_bufsize;
2949         poffset = bp->b_offset & PAGE_MASK;
2950         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2951         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2952                 m = bp->b_pages[i];
2953                 if (m == bogus_page)
2954                         panic("vfs_vmio_invalidate: Unexpected bogus page.");
2955                 bp->b_pages[i] = NULL;
2956
2957                 presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
2958                     (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
2959                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
2960                 vm_page_busy_acquire(m, VM_ALLOC_SBUSY);
2961                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
2962                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
2963                 vm_page_sunbusy(m);
2964                 vm_page_release_locked(m, flags);
2965                 resid -= presid;
2966                 poffset = 0;
2967         }
2968         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2969         bp->b_npages = 0;
2970 }
2971
2972 /*
2973  * Page-granular truncation of an existing VMIO buffer.
2974  */
2975 static void
2976 vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int desiredpages)
2977 {
2978         vm_object_t obj;
2979         vm_page_t m;
2980         int flags, i;
2981
2982         if (bp->b_npages == desiredpages)
2983                 return;
2984
2985         if (buf_mapped(bp)) {
2986                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2987                 pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2988                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), bp->b_npages - desiredpages);
2989         } else
2990                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2991
2992         /*
2993          * The object lock is needed only if we will attempt to free pages.
2994          */
2995         flags = (bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0 ? VPR_NOREUSE : 0;
2996         if ((bp->b_flags & B_DIRECT) != 0) {
2997                 flags |= VPR_TRYFREE;
2998                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2999                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3000         } else {
3001                 obj = NULL;
3002         }
3003         for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3004                 m = bp->b_pages[i];
3005                 KASSERT(m != bogus_page, ("allocbuf: bogus page found"));
3006                 bp->b_pages[i] = NULL;
3007                 if (obj != NULL)
3008                         vm_page_release_locked(m, flags);
3009                 else
3010                         vm_page_release(m, flags);
3011         }
3012         if (obj != NULL)
3013                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3014         bp->b_npages = desiredpages;
3015 }
3016
3017 /*
3018  * Byte granular extension of VMIO buffers.
3019  */
3020 static void
3021 vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int desiredpages, int size)
3022 {
3023         /*
3024          * We are growing the buffer, possibly in a 
3025          * byte-granular fashion.
3026          */
3027         vm_object_t obj;
3028         vm_offset_t toff;
3029         vm_offset_t tinc;
3030         vm_page_t m;
3031
3032         /*
3033          * Step 1, bring in the VM pages from the object, allocating
3034          * them if necessary.  We must clear B_CACHE if these pages
3035          * are not valid for the range covered by the buffer.
3036          */
3037         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3038         if (bp->b_npages < desiredpages) {
3039                 /*
3040                  * We must allocate system pages since blocking
3041                  * here could interfere with paging I/O, no
3042                  * matter which process we are.
3043                  *
3044                  * Only exclusive busy can be tested here.
3045                  * Blocking on shared busy might lead to
3046                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3047                  * pages are vfs_busy_pages().
3048                  */
3049                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3050                 (void)vm_page_grab_pages(obj,
3051                     OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages,
3052                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3053                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED,
3054                     &bp->b_pages[bp->b_npages], desiredpages - bp->b_npages);
3055                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3056                 bp->b_npages = desiredpages;
3057         }
3058
3059         /*
3060          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3061          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3062          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3063          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3064          * aligned range ( newbsize ).
3065          *
3066          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3067          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3068          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3069          * fails with NFS if the server or some other client
3070          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3071          * B_CACHE may remain set! XXX
3072          */
3073         toff = bp->b_bcount;
3074         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3075         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3076                 vm_pindex_t pi;
3077
3078                 if (tinc > (size - toff))
3079                         tinc = size - toff;
3080                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> PAGE_SHIFT;
3081                 m = bp->b_pages[pi];
3082                 vfs_buf_test_cache(bp, bp->b_offset, toff, tinc, m);
3083                 toff += tinc;
3084                 tinc = PAGE_SIZE;
3085         }
3086
3087         /*
3088          * Step 3, fixup the KVA pmap.
3089          */
3090         if (buf_mapped(bp))
3091                 bpmap_qenter(bp);
3092         else
3093                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3094 }
3095
3096 /*
3097  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
3098  * write.
3099  */
3100 static int
3101 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
3102 {
3103         struct buf *bpa;
3104         int match;
3105
3106         match = 0;
3107
3108         /* If the buf isn't in core skip it */
3109         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
3110                 return (0);
3111
3112         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
3113         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
3114                 return (0);
3115
3116         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
3117         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
3118             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
3119                 goto done;
3120
3121         if (bpa->b_bufsize != size)
3122                 goto done;
3123
3124         /*
3125          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
3126          * block has been mapped.
3127          */
3128         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
3129                 match = 1;
3130 done:
3131         BUF_UNLOCK(bpa);
3132         return (match);
3133 }
3134
3135 /*
3136  *      vfs_bio_awrite:
3137  *
3138  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
3139  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
3140  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
3141  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
3142  */
3143 int
3144 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
3145 {
3146         struct bufobj *bo;
3147         int i;
3148         int j;
3149         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
3150         struct vnode *vp = bp->b_vp;
3151         int ncl;
3152         int nwritten;
3153         int size;
3154         int maxcl;
3155         int gbflags;
3156
3157         bo = &vp->v_bufobj;
3158         gbflags = (bp->b_data == unmapped_buf) ? GB_UNMAPPED : 0;
3159         /*
3160          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
3161          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
3162          * rather then at the beginning.
3163          */
3164         if ((vp->v_type == VREG) && 
3165             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
3166             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
3167
3168                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3169                 maxcl = MAXPHYS / size;
3170
3171                 BO_RLOCK(bo);
3172                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
3173                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
3174                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3175                                 break;
3176
3177                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
3178                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
3179                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3180                                 break;
3181                 BO_RUNLOCK(bo);
3182                 --j;
3183                 ncl = i + j;
3184                 /*
3185                  * this is a possible cluster write
3186                  */
3187                 if (ncl != 1) {
3188                         BUF_UNLOCK(bp);
3189                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
3190                             gbflags);
3191                         return (nwritten);
3192                 }
3193         }
3194         bremfree(bp);
3195         bp->b_flags |= B_ASYNC;
3196         /*
3197          * default (old) behavior, writing out only one block
3198          *
3199          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
3200          */
3201         nwritten = bp->b_bufsize;
3202         (void) bwrite(bp);
3203
3204         return (nwritten);
3205 }
3206
3207 /*
3208  *      getnewbuf_kva:
3209  *
3210  *      Allocate KVA for an empty buf header according to gbflags.
3211  */
3212 static int
3213 getnewbuf_kva(struct buf *bp, int gbflags, int maxsize)
3214 {
3215
3216         if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_UNMAPPED) {
3217                 /*
3218                  * In order to keep fragmentation sane we only allocate kva
3219                  * in BKVASIZE chunks.  XXX with vmem we can do page size.
3220                  */
3221                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3222
3223                 if (maxsize != bp->b_kvasize &&
3224                     bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags))
3225                         return (ENOSPC);
3226         }
3227         return (0);
3228 }
3229
3230 /*
3231  *      getnewbuf:
3232  *
3233  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
3234  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
3235  *
3236  *      We block if:
3237  *              We have insufficient buffer headers
3238  *              We have insufficient buffer space
3239  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
3240  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
3241  *
3242  *      The caller is responsible for releasing the reserved bufspace after
3243  *      allocbuf() is called.
3244  */
3245 static struct buf *
3246 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int maxsize, int gbflags)
3247 {
3248         struct bufdomain *bd;
3249         struct buf *bp;
3250         bool metadata, reserved;
3251
3252         bp = NULL;
3253         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3254             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3255         if (!unmapped_buf_allowed)
3256                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3257
3258         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
3259             vp->v_type == VCHR)
3260                 metadata = true;
3261         else
3262                 metadata = false;
3263         if (vp == NULL)
3264                 bd = &bdomain[0];
3265         else
3266                 bd = &bdomain[vp->v_bufobj.bo_domain];
3267
3268         counter_u64_add(getnewbufcalls, 1);
3269         reserved = false;
3270         do {
3271                 if (reserved == false &&
3272                     bufspace_reserve(bd, maxsize, metadata) != 0) {
3273                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3274                         continue;
3275                 }
3276                 reserved = true;
3277                 if ((bp = buf_alloc(bd)) == NULL) {
3278                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3279                         continue;
3280                 }
3281                 if (getnewbuf_kva(bp, gbflags, maxsize) == 0)
3282                         return (bp);
3283                 break;
3284         } while (buf_recycle(bd, false) == 0);
3285
3286         if (reserved)
3287                 bufspace_release(bd, maxsize);
3288         if (bp != NULL) {
3289                 bp->b_flags |= B_INVAL;
3290                 brelse(bp);
3291         }
3292         bufspace_wait(bd, vp, gbflags, slpflag, slptimeo);
3293
3294         return (NULL);
3295 }
3296
3297 /*
3298  *      buf_daemon:
3299  *
3300  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
3301  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
3302  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
3303  */
3304 static struct kproc_desc buf_kp = {
3305         "bufdaemon",
3306         buf_daemon,
3307         &bufdaemonproc
3308 };
3309 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
3310
3311 static int
3312 buf_flush(struct vnode *vp, struct bufdomain *bd, int target)
3313 {
3314         int flushed;
3315
3316         flushed = flushbufqueues(vp, bd, target, 0);
3317         if (flushed == 0) {
3318                 /*
3319                  * Could not find any buffers without rollback
3320                  * dependencies, so just write the first one
3321                  * in the hopes of eventually making progress.
3322                  */
3323                 if (vp != NULL && target > 2)
3324                         target /= 2;
3325                 flushbufqueues(vp, bd, target, 1);
3326         }
3327         return (flushed);
3328 }
3329
3330 static void
3331 buf_daemon()
3332 {
3333         struct bufdomain *bd;
3334         int speedupreq;
3335         int lodirty;
3336         int i;
3337
3338         /*
3339          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
3340          */
3341         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kthread_shutdown, curthread,
3342             SHUTDOWN_PRI_LAST + 100);
3343
3344         /*
3345          * Start the buf clean daemons as children threads.
3346          */
3347         for (i = 0 ; i < buf_domains; i++) {
3348                 int error;
3349
3350                 error = kthread_add((void (*)(void *))bufspace_daemon,
3351                     &bdomain[i], curproc, NULL, 0, 0, "bufspacedaemon-%d", i);
3352                 if (error)
3353                         panic("error %d spawning bufspace daemon", error);
3354         }
3355
3356         /*
3357          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
3358          */
3359         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
3360         mtx_lock(&bdlock);
3361         for (;;) {
3362                 bd_request = 0;
3363                 mtx_unlock(&bdlock);
3364
3365                 kthread_suspend_check();
3366
3367                 /*
3368                  * Save speedupreq for this pass and reset to capture new
3369                  * requests.
3370                  */
3371                 speedupreq = bd_speedupreq;
3372                 bd_speedupreq = 0;
3373
3374                 /*
3375                  * Flush each domain sequentially according to its level and
3376                  * the speedup request.
3377                  */
3378                 for (i = 0; i < buf_domains; i++) {
3379                         bd = &bdomain[i];
3380                         if (speedupreq)
3381                                 lodirty = bd->bd_numdirtybuffers / 2;
3382                         else
3383                                 lodirty = bd->bd_lodirtybuffers;
3384                         while (bd->bd_numdirtybuffers > lodirty) {
3385                                 if (buf_flush(NULL, bd,
3386                                     bd->bd_numdirtybuffers - lodirty) == 0)
3387                                         break;
3388                                 kern_yield(PRI_USER);
3389                         }
3390                 }
3391
3392                 /*
3393                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
3394                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
3395                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
3396                  * built up, within reason.
3397                  *
3398                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
3399                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
3400                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
3401                  */
3402                 mtx_lock(&bdlock);
3403                 if (!BIT_EMPTY(BUF_DOMAINS, &bdlodirty)) {
3404                         /*
3405                          * We reached our low water mark, reset the
3406                          * request and sleep until we are needed again.
3407                          * The sleep is just so the suspend code works.
3408                          */
3409                         bd_request = 0;
3410                         /*
3411                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
3412                          * changed via sysctl and the explicit transition
3413                          * out of shortfall was missed.
3414                          */
3415                         bdirtywakeup();
3416                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
3417                                 runningwakeup();
3418                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
3419                 } else {
3420                         /*
3421                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
3422                          * still have too many dirty buffers, we
3423                          * have to sleep and try again.  (rare)
3424                          */
3425                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
3426                 }
3427         }
3428 }
3429
3430 /*
3431  *      flushbufqueues:
3432  *
3433  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
3434  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
3435  *      particularly sensitive to.
3436  */
3437 static int flushwithdeps = 0;
3438 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
3439     &flushwithdeps, 0,
3440     "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
3441
3442 static int
3443 flushbufqueues(struct vnode *lvp, struct bufdomain *bd, int target,
3444     int flushdeps)
3445 {
3446         struct bufqueue *bq;
3447         struct buf *sentinel;
3448         struct vnode *vp;
3449         struct mount *mp;
3450         struct buf *bp;
3451         int hasdeps;
3452         int flushed;
3453         int error;
3454         bool unlock;
3455
3456         flushed = 0;
3457         bq = &bd->bd_dirtyq;
3458         bp = NULL;
3459         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3460         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
3461         BQ_LOCK(bq);
3462         TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3463         BQ_UNLOCK(bq);
3464         while (flushed != target) {
3465                 maybe_yield();
3466                 BQ_LOCK(bq);
3467                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
3468                 if (bp != NULL) {
3469                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3470                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bq->bq_queue, bp, sentinel,
3471                             b_freelist);
3472                 } else {
3473                         BQ_UNLOCK(bq);
3474                         break;
3475                 }
3476                 /*
3477                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
3478                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
3479                  *
3480                  * Only flush the buffers that belong to the
3481                  * vnode locked by the curthread.
3482                  */
3483                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL || (lvp != NULL &&
3484                     bp->b_vp != lvp)) {
3485                         BQ_UNLOCK(bq);
3486                         continue;
3487                 }
3488                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
3489                 BQ_UNLOCK(bq);
3490                 if (error != 0)
3491                         continue;
3492
3493                 /*
3494                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
3495                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
3496                  */
3497                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
3498                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
3499                         BUF_UNLOCK(bp);
3500                         continue;
3501                 }
3502                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
3503                         bremfreef(bp);
3504                         brelse(bp);
3505                         flushed++;
3506                         continue;
3507                 }
3508
3509                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
3510                         if (flushdeps == 0) {
3511                                 BUF_UNLOCK(bp);
3512                                 continue;
3513                         }
3514                         hasdeps = 1;
3515                 } else
3516                         hasdeps = 0;
3517                 /*
3518                  * We must hold the lock on a vnode before writing
3519                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
3520                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
3521                  * system.
3522                  *
3523                  * The lock order here is the reverse of the normal
3524                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
3525                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
3526                  */
3527                 vp = bp->b_vp;
3528                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
3529                         BUF_UNLOCK(bp);
3530                         continue;
3531                 }
3532                 if (lvp == NULL) {
3533                         unlock = true;
3534                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
3535                 } else {
3536                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
3537                         unlock = false;
3538                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
3539                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
3540                 }
3541                 if (error == 0) {
3542                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
3543                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3544                         if (curproc == bufdaemonproc) {
3545                                 vfs_bio_awrite(bp);
3546                         } else {
3547                                 bremfree(bp);
3548                                 bwrite(bp);
3549                                 counter_u64_add(notbufdflushes, 1);
3550                         }
3551                         vn_finished_write(mp);
3552                         if (unlock)
3553                                 VOP_UNLOCK(vp);
3554                         flushwithdeps += hasdeps;
3555                         flushed++;
3556
3557                         /*
3558                          * Sleeping on runningbufspace while holding
3559                          * vnode lock leads to deadlock.
3560                          */
3561                         if (curproc == bufdaemonproc &&
3562                             runningbufspace > hirunningspace)
3563                                 waitrunningbufspace();
3564                         continue;
3565                 }
3566                 vn_finished_write(mp);
3567                 BUF_UNLOCK(bp);
3568         }
3569         BQ_LOCK(bq);
3570         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3571         BQ_UNLOCK(bq);
3572         free(sentinel, M_TEMP);
3573         return (flushed);
3574 }
3575
3576 /*
3577  * Check to see if a block is currently memory resident.
3578  */
3579 struct buf *
3580 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
3581 {
3582         struct buf *bp;
3583
3584         BO_RLOCK(bo);
3585         bp = gbincore(bo, blkno);
3586         BO_RUNLOCK(bo);
3587         return (bp);
3588 }
3589
3590 /*
3591  * Returns true if no I/O is needed to access the
3592  * associated VM object.  This is like incore except
3593  * it also hunts around in the VM system for the data.
3594  */
3595
3596 static int
3597 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
3598 {
3599         vm_object_t obj;
3600         vm_offset_t toff, tinc, size;
3601         vm_page_t m;
3602         vm_ooffset_t off;
3603
3604         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
3605
3606         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
3607                 return 1;
3608         if (vp->v_mount == NULL)
3609                 return 0;
3610         obj = vp->v_object;
3611         if (obj == NULL)
3612                 return (0);
3613
3614         size = PAGE_SIZE;
3615         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
3616                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3617         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3618
3619         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
3620         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
3621                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
3622                 if (!m)
3623                         goto notinmem;
3624                 tinc = size;
3625                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
3626                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
3627                 if (vm_page_is_valid(m,
3628                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
3629                         goto notinmem;
3630         }
3631         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3632         return 1;
3633
3634 notinmem:
3635         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3636         return (0);
3637 }
3638
3639 /*
3640  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
3641  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
3642  * to the size of the buffer.
3643  *
3644  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3645  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3646  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3647  *
3648  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3649  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3650  */
3651 static void
3652 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
3653 {
3654         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3655         vm_page_t m;
3656         int i;
3657
3658         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3659                 return;
3660
3661         foff = bp->b_offset;
3662         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3663             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
3664
3665         vfs_busy_pages_acquire(bp);
3666         vfs_setdirty_range(bp);
3667         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3668                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3669                 eoff = noff;
3670                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3671                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3672                 m = bp->b_pages[i];
3673                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3674                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3675                 foff = noff;
3676         }
3677         vfs_busy_pages_release(bp);
3678 }
3679
3680 static void
3681 vfs_setdirty_range(struct buf *bp)
3682 {
3683         vm_offset_t boffset;
3684         vm_offset_t eoffset;
3685         int i;
3686
3687         /*
3688          * test the pages to see if they have been modified directly
3689          * by users through the VM system.
3690          */
3691         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
3692                 vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
3693
3694         /*
3695          * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
3696          * (eoffset - boffset) bytes.
3697          */
3698
3699         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3700                 if (bp->b_pages[i]->dirty)
3701                         break;
3702         }
3703         boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3704
3705         for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
3706                 if (bp->b_pages[i]->dirty) {
3707                         break;
3708                 }
3709         }
3710         eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3711
3712         /*
3713          * Fit it to the buffer.
3714          */
3715
3716         if (eoffset > bp->b_bcount)
3717                 eoffset = bp->b_bcount;
3718
3719         /*
3720          * If we have a good dirty range, merge with the existing
3721          * dirty range.
3722          */
3723
3724         if (boffset < eoffset) {
3725                 if (bp->b_dirtyoff > boffset)
3726                         bp->b_dirtyoff = boffset;
3727                 if (bp->b_dirtyend < eoffset)
3728                         bp->b_dirtyend = eoffset;
3729         }
3730 }
3731
3732 /*
3733  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer.
3734  * If an unmapped buffer is provided but a mapped buffer is requested, take
3735  * also care to properly setup mappings between pages and KVA.
3736  */
3737 static void
3738 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
3739 {
3740         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
3741         off_t offset;
3742
3743         need_mapping = bp->b_data == unmapped_buf &&
3744             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
3745         need_kva = bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
3746             bp->b_data == unmapped_buf &&
3747             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
3748         if (!need_mapping && !need_kva)
3749                 return;
3750
3751         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3752
3753         if (need_mapping && bp->b_kvabase != unmapped_buf) {
3754                 /*
3755                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
3756                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
3757                  * allocated space.
3758                  */
3759                 goto has_addr;
3760         }
3761
3762         /*
3763          * Calculate the amount of the address space we would reserve
3764          * if the buffer was mapped.
3765          */
3766         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
3767         KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3768         offset = blkno * bsize;
3769         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3770         maxsize = imax(maxsize, bsize);
3771
3772         while (bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags) != 0) {
3773                 if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3774                         /*
3775                          * XXXKIB: defragmentation cannot
3776                          * succeed, not sure what else to do.
3777                          */
3778                         panic("GB_NOWAIT_BD and GB_UNMAPPED %p", bp);
3779                 }
3780                 counter_u64_add(mappingrestarts, 1);
3781                 bufspace_wait(bufdomain(bp), bp->b_vp, gbflags, 0, 0);
3782         }
3783 has_addr:
3784         if (need_mapping) {
3785                 /* b_offset is handled by bpmap_qenter. */
3786                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3787                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3788                 bpmap_qenter(bp);
3789         }
3790 }
3791
3792 struct buf *
3793 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3794     int flags)
3795 {
3796         struct buf *bp;
3797         int error;
3798
3799         error = getblkx(vp, blkno, blkno, size, slpflag, slptimeo, flags, &bp);
3800         if (error != 0)
3801                 return (NULL);
3802         return (bp);
3803 }
3804
3805 /*
3806  *      getblkx:
3807  *
3808  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3809  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3810  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3811  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3812  *      READ.
3813  *
3814  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3815  *      an existing buffer.
3816  *
3817  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3818  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3819  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3820  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3821  *
3822  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3823  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3824  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3825  *      backing VM.
3826  *
3827  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whose
3828  *      B_CACHE bit is clear.
3829  *      
3830  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3831  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3832  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3833  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3834  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3835  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3836  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3837  *      a write attempt or if it was a successful read.  If the caller 
3838  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3839  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3840  *
3841  *      The blkno parameter is the logical block being requested. Normally
3842  *      the mapping of logical block number to disk block address is done
3843  *      by calling VOP_BMAP(). However, if the mapping is already known, the
3844  *      disk block address can be passed using the dblkno parameter. If the
3845  *      disk block address is not known, then the same value should be passed
3846  *      for blkno and dblkno.
3847  */
3848 int
3849 getblkx(struct vnode *vp, daddr_t blkno, daddr_t dblkno, int size, int slpflag,
3850     int slptimeo, int flags, struct buf **bpp)
3851 {
3852         struct buf *bp;
3853         struct bufobj *bo;
3854         daddr_t d_blkno;
3855         int bsize, error, maxsize, vmio;
3856         off_t offset;
3857
3858         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3859         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3860             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3861         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3862         if (size > maxbcachebuf)
3863                 panic("getblk: size(%d) > maxbcachebuf(%d)\n", size,
3864                     maxbcachebuf);
3865         if (!unmapped_buf_allowed)
3866                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3867
3868         bo = &vp->v_bufobj;
3869         d_blkno = dblkno;
3870 loop:
3871         BO_RLOCK(bo);
3872         bp = gbincore(bo, blkno);
3873         if (bp != NULL) {
3874                 int lockflags;
3875                 /*
3876                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3877                  * it must be on a queue.
3878                  */
3879                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3880
3881                 if ((flags & GB_LOCK_NOWAIT) != 0)
3882                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3883
3884                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3885                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3886
3887                 /*
3888                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3889                  * the buffer changed identities.
3890                  */
3891                 if (error == ENOLCK)
3892                         goto loop;
3893                 /* We timed out or were interrupted. */
3894                 else if (error != 0)
3895                         return (error);
3896                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3897                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3898                         goto end;
3899
3900                 /*
3901                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3902                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3903                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3904                  * backing VM cache.
3905                  */
3906                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3907                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3908                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3909                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3910                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3911                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3912                 else
3913                         bremfree(bp);
3914
3915                 /*
3916                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3917                  */
3918                 if (bp->b_bcount != size) {
3919                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3920                             (size > bp->b_kvasize)) {
3921                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3922                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3923                                         bwrite(bp);
3924                                 } else {
3925                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3926                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3927                                                 brelse(bp);
3928                                         } else {
3929                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3930                                                 bwrite(bp);
3931                                         }
3932                                 }
3933                                 goto loop;
3934                         }
3935                 }
3936
3937                 /*
3938                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3939                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3940                  * reservation is requested.
3941                  */
3942                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3943
3944                 /*
3945                  * If the size is inconsistent in the VMIO case, we can resize
3946                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3947                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3948                  * unchanged from its previous state.
3949                  */
3950                 allocbuf(bp, size);
3951
3952                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3953                     ("getblk: no buffer offset"));
3954
3955                 /*
3956                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3957                  * be committed before we can return the buffer in
3958                  * order to prevent the caller from issuing a read
3959                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3960                  * it.
3961                  *
3962                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3963                  * operate properly either because they assume they
3964                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3965                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3966                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3967                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3968                  * preventing further loops.
3969                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3970                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3971                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3972                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3973                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3974                  * after the write.
3975                  *
3976                  * We might be able to do something fancy, like setting
3977                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3978                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3979                  * confusing.  This is much easier.
3980                  */
3981
3982                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3983                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3984                         bwrite(bp);
3985                         goto loop;
3986                 }
3987                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3988         } else {
3989                 /*
3990                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3991                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3992                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3993                  */
3994                 BO_RUNLOCK(bo);
3995                 /*
3996                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3997                  * here.
3998                  */
3999                 if (flags & GB_NOCREAT)
4000                         return (EEXIST);
4001
4002                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
4003                 KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
4004                 offset = blkno * bsize;
4005                 vmio = vp->v_object != NULL;
4006                 if (vmio) {
4007                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
4008                 } else {
4009                         maxsize = size;
4010                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
4011                         flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
4012                 }
4013                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
4014                 if ((flags & GB_NOSPARSE) != 0 && vmio &&
4015                     !vn_isdisk(vp, NULL)) {
4016                         error = VOP_BMAP(vp, blkno, NULL, &d_blkno, 0, 0);
4017                         KASSERT(error != EOPNOTSUPP,
4018                             ("GB_NOSPARSE from fs not supporting bmap, vp %p",
4019                             vp));
4020                         if (error != 0)
4021                                 return (error);
4022                         if (d_blkno == -1)
4023                                 return (EJUSTRETURN);
4024                 }
4025
4026                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, maxsize, flags);
4027                 if (bp == NULL) {
4028                         if (slpflag || slptimeo)
4029                                 return (ETIMEDOUT);
4030                         /*
4031                          * XXX This is here until the sleep path is diagnosed
4032                          * enough to work under very low memory conditions.
4033                          *
4034                          * There's an issue on low memory, 4BSD+non-preempt
4035                          * systems (eg MIPS routers with 32MB RAM) where buffer
4036                          * exhaustion occurs without sleeping for buffer
4037                          * reclaimation.  This just sticks in a loop and
4038                          * constantly attempts to allocate a buffer, which
4039                          * hits exhaustion and tries to wakeup bufdaemon.
4040                          * This never happens because we never yield.
4041                          *
4042                          * The real solution is to identify and fix these cases
4043                          * so we aren't effectively busy-waiting in a loop
4044                          * until the reclaimation path has cycles to run.
4045                          */
4046                         kern_yield(PRI_USER);
4047                         goto loop;
4048                 }
4049
4050                 /*
4051                  * This code is used to make sure that a buffer is not
4052                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
4053                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
4054                  * If the buffer is created out from under us, we have to
4055                  * throw away the one we just created.
4056                  *
4057                  * Note: this must occur before we associate the buffer
4058                  * with the vp especially considering limitations in
4059                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
4060                  * lblkno's.
4061                  */
4062                 BO_LOCK(bo);
4063                 if (gbincore(bo, blkno)) {
4064                         BO_UNLOCK(bo);
4065                         bp->b_flags |= B_INVAL;
4066                         bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4067                         brelse(bp);
4068                         goto loop;
4069                 }
4070
4071                 /*
4072                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
4073                  * be found by incore.
4074                  */
4075                 bp->b_lblkno = blkno;
4076                 bp->b_blkno = d_blkno;
4077                 bp->b_offset = offset;
4078                 bgetvp(vp, bp);
4079                 BO_UNLOCK(bo);
4080
4081                 /*
4082                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
4083                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
4084                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
4085                  * backing store for validity.
4086                  */
4087
4088                 if (vmio) {
4089                         bp->b_flags |= B_VMIO;
4090                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
4091                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
4092                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
4093                 } else {
4094                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
4095                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
4096                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
4097                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
4098                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4099                 }
4100
4101                 allocbuf(bp, size);
4102                 bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4103                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
4104         }
4105         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
4106 end:
4107         buf_track(bp, __func__);
4108         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
4109             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
4110         *bpp = bp;
4111         return (0);
4112 }
4113
4114 /*
4115  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
4116  * set to B_INVAL.
4117  */
4118 struct buf *
4119 geteblk(int size, int flags)
4120 {
4121         struct buf *bp;
4122         int maxsize;
4123
4124         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
4125         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, maxsize, flags)) == NULL) {
4126                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
4127                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
4128                         return (NULL);
4129         }
4130         allocbuf(bp, size);
4131         bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4132         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
4133         return (bp);
4134 }
4135
4136 /*
4137  * Truncate the backing store for a non-vmio buffer.
4138  */
4139 static void
4140 vfs_nonvmio_truncate(struct buf *bp, int newbsize)
4141 {
4142
4143         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4144                 /*
4145                  * malloced buffers are not shrunk
4146                  */
4147                 if (newbsize == 0) {
4148                         bufmallocadjust(bp, 0);
4149                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
4150                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4151                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4152                 }
4153                 return;
4154         }
4155         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
4156         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4157 }
4158
4159 /*
4160  * Extend the backing for a non-VMIO buffer.
4161  */
4162 static void
4163 vfs_nonvmio_extend(struct buf *bp, int newbsize)
4164 {
4165         caddr_t origbuf;
4166         int origbufsize;
4167
4168         /*
4169          * We only use malloced memory on the first allocation.
4170          * and revert to page-allocated memory when the buffer
4171          * grows.
4172          *
4173          * There is a potential smp race here that could lead
4174          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
4175          * is probably extremely rare and not worth worrying
4176          * over.
4177          */
4178         if (bp->b_bufsize == 0 && newbsize <= PAGE_SIZE/2 &&
4179             bufmallocspace < maxbufmallocspace) {
4180                 bp->b_data = malloc(newbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
4181                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
4182                 bufmallocadjust(bp, newbsize);
4183                 return;
4184         }
4185
4186         /*
4187          * If the buffer is growing on its other-than-first
4188          * allocation then we revert to the page-allocation
4189          * scheme.
4190          */
4191         origbuf = NULL;
4192         origbufsize = 0;
4193         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4194                 origbuf = bp->b_data;
4195                 origbufsize = bp->b_bufsize;
4196                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
4197                 bufmallocadjust(bp, 0);
4198                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4199                 newbsize = round_page(newbsize);
4200         }
4201         vm_hold_load_pages(bp, (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
4202             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
4203         if (origbuf != NULL) {
4204                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
4205                 free(origbuf, M_BIOBUF);
4206         }
4207         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4208 }
4209
4210 /*
4211  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
4212  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
4213  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
4214  * resize a buffer up or down.
4215  *
4216  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
4217  * deadlock or inconsistent data situations.  Tread lightly!!! 
4218  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
4219  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
4220  *
4221  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
4222  * B_CACHE for the non-VMIO case.
4223  */
4224 int
4225 allocbuf(struct buf *bp, int size)
4226 {
4227         int newbsize;
4228
4229         if (bp->b_bcount == size)
4230                 return (1);
4231
4232         if (bp->b_kvasize != 0 && bp->b_kvasize < size)
4233                 panic("allocbuf: buffer too small");
4234
4235         newbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
4236         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
4237                 if ((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0)
4238                         newbsize = round_page(newbsize);
4239                 /*
4240                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
4241                  * mess with B_CACHE.
4242                  */
4243                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4244                         vfs_nonvmio_truncate(bp, newbsize);
4245                 else if (newbsize > bp->b_bufsize)
4246                         vfs_nonvmio_extend(bp, newbsize);
4247         } else {
4248                 int desiredpages;
4249
4250                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
4251                     num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
4252
4253                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
4254                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
4255                 /*
4256                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
4257                  * 0-length.
4258                  */
4259                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
4260                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4261
4262                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4263                         vfs_vmio_truncate(bp, desiredpages);
4264                 /* XXX This looks as if it should be newbsize > b_bufsize */
4265                 else if (size > bp->b_bcount)
4266                         vfs_vmio_extend(bp, desiredpages, size);
4267                 bufspace_adjust(bp, newbsize);
4268         }
4269         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size. */
4270         return (1);
4271 }
4272
4273 extern int inflight_transient_maps;
4274
4275 static struct bio_queue nondump_bios;
4276
4277 void
4278 biodone(struct bio *bp)
4279 {
4280         struct mtx *mtxp;
4281         void (*done)(struct bio *);
4282         vm_offset_t start, end;
4283
4284         biotrack(bp, __func__);
4285
4286         /*
4287          * Avoid completing I/O when dumping after a panic since that may
4288          * result in a deadlock in the filesystem or pager code.  Note that
4289          * this doesn't affect dumps that were started manually since we aim
4290          * to keep the system usable after it has been resumed.
4291          */
4292         if (__predict_false(dumping && SCHEDULER_STOPPED())) {
4293                 TAILQ_INSERT_HEAD(&nondump_bios, bp, bio_queue);
4294                 return;
4295         }
4296         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
4297                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
4298                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4299                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
4300                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
4301                 bp->bio_data = unmapped_buf;
4302                 pmap_qremove(start, atop(end - start));
4303                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
4304                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
4305         }
4306         done = bp->bio_done;
4307         if (done == NULL) {
4308                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4309                 mtx_lock(mtxp);
4310                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
4311                 wakeup(bp);
4312                 mtx_unlock(mtxp);
4313         } else
4314                 done(bp);
4315 }
4316
4317 /*
4318  * Wait for a BIO to finish.
4319  */
4320 int
4321 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
4322 {
4323         struct mtx *mtxp;
4324
4325         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4326         mtx_lock(mtxp);
4327         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
4328                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
4329         mtx_unlock(mtxp);
4330         if (bp->bio_error != 0)
4331                 return (bp->bio_error);
4332         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
4333                 return (0);
4334         return (EIO);
4335 }
4336
4337 void
4338 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
4339 {
4340         
4341         if (error) {
4342                 bp->bio_error = error;
4343                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
4344         }
4345         if (stat != NULL)
4346                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
4347         biodone(bp);
4348 }
4349
4350 #if defined(BUF_TRACKING) || defined(FULL_BUF_TRACKING)
4351 void
4352 biotrack_buf(struct bio *bp, const char *location)
4353 {
4354
4355         buf_track(bp->bio_track_bp, location);
4356 }
4357 #endif
4358
4359 /*
4360  *      bufwait:
4361  *
4362  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
4363  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
4364  *      error and cleared.
4365  */
4366 int
4367 bufwait(struct buf *bp)
4368 {
4369         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4370                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
4371         else
4372                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
4373         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
4374                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
4375                 return (EINTR);
4376         }
4377         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
4378                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
4379         } else {
4380                 return (0);
4381         }
4382 }
4383
4384 /*
4385  *      bufdone:
4386  *
4387  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
4388  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
4389  *      not allowed.
4390  *
4391  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
4392  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
4393  *      assuming B_INVAL is clear.
4394  *
4395  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
4396  *      read error occurred, or if the op was a write.  B_CACHE is never
4397  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
4398  *
4399  *      bufdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
4400  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existence
4401  *      in the biodone routine.
4402  */
4403 void
4404 bufdone(struct buf *bp)
4405 {
4406         struct bufobj *dropobj;
4407         void    (*biodone)(struct buf *);
4408
4409         buf_track(bp, __func__);
4410         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
4411         dropobj = NULL;
4412
4413         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
4414
4415         runningbufwakeup(bp);
4416         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
4417                 dropobj = bp->b_bufobj;
4418         /* call optional completion function if requested */
4419         if (bp->b_iodone != NULL) {
4420                 biodone = bp->b_iodone;
4421                 bp->b_iodone = NULL;
4422                 (*biodone) (bp);
4423                 if (dropobj)
4424                         bufobj_wdrop(dropobj);
4425                 return;
4426         }
4427         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4428                 /*
4429                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
4430                  * occurred.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
4431                  * routines.
4432                  */
4433                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
4434                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
4435                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4436                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4437                 vfs_vmio_iodone(bp);
4438         }
4439         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
4440                 buf_complete(bp);
4441         if ((bp->b_flags & B_CKHASH) != 0) {
4442                 KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ,
4443                     ("bufdone: b_iocmd %d not BIO_READ", bp->b_iocmd));
4444                 KASSERT(buf_mapped(bp), ("bufdone: bp %p not mapped", bp));
4445                 (*bp->b_ckhashcalc)(bp);
4446         }
4447         /*
4448          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
4449          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
4450          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
4451          */
4452         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
4453                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) ||
4454                     (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4455                         brelse(bp);
4456                 else
4457                         bqrelse(bp);
4458         } else
4459                 bdone(bp);
4460         if (dropobj)
4461                 bufobj_wdrop(dropobj);
4462 }
4463
4464 /*
4465  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
4466  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4467  * consistent.
4468  */
4469 void
4470 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4471 {
4472         int i;
4473         vm_object_t obj;
4474         vm_page_t m;
4475         bool bogus;
4476
4477         runningbufwakeup(bp);
4478         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4479                 return;
4480
4481         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4482         bogus = false;
4483         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4484                 m = bp->b_pages[i];
4485                 if (m == bogus_page) {
4486                         if (bogus == false) {
4487                                 bogus = true;
4488                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
4489                         }
4490                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
4491                         if (!m)
4492                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
4493                         bp->b_pages[i] = m;
4494                         if (buf_mapped(bp)) {
4495                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4496                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4497                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4498                         } else
4499                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4500                 }
4501                 vm_page_sunbusy(m);
4502         }
4503         if (bogus)
4504                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
4505         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
4506 }
4507
4508 /*
4509  * vfs_page_set_valid:
4510  *
4511  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
4512  *      range is restricted to the buffer's size.
4513  *
4514  *      This routine is typically called after a read completes.
4515  */
4516 static void
4517 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4518 {
4519         vm_ooffset_t eoff;
4520
4521         /*
4522          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
4523          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
4524          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
4525          * allocation size of the buffer.
4526          */
4527         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
4528         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4529                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4530
4531         /*
4532          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4533          * entire page.
4534          */
4535         if (eoff > off)
4536                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
4537 }
4538
4539 /*
4540  * vfs_page_set_validclean:
4541  *
4542  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
4543  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
4544  */
4545 static void
4546 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4547 {
4548         vm_ooffset_t soff, eoff;
4549
4550         /*
4551          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4552          * page boundary or cross the end of the buffer.  The end of the
4553          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4554          * of the buffer.
4555          */
4556         soff = off;
4557         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4558         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4559                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4560
4561         /*
4562          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4563          * entire page.
4564          */
4565         if (eoff > soff) {
4566                 vm_page_set_validclean(
4567                     m,
4568                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4569                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4570                 );
4571         }
4572 }
4573
4574 /*
4575  * Acquire a shared busy on all pages in the buf.
4576  */
4577 void
4578 vfs_busy_pages_acquire(struct buf *bp)
4579 {
4580         int i;
4581
4582         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
4583                 vm_page_busy_acquire(bp->b_pages[i], VM_ALLOC_SBUSY);
4584 }
4585
4586 void
4587 vfs_busy_pages_release(struct buf *bp)
4588 {
4589         int i;
4590
4591         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
4592                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4593 }
4594
4595 /*
4596  * This routine is called before a device strategy routine.
4597  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4598  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4599  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4600  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4601  * inconsistent.
4602  *
4603  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4604  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistent state
4605  * and should be ignored.
4606  */
4607 void
4608 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4609 {
4610         vm_object_t obj;
4611         vm_ooffset_t foff;
4612         vm_page_t m;
4613         int i;
4614         bool bogus;
4615
4616         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4617                 return;
4618
4619         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4620         foff = bp->b_offset;
4621         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4622             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4623         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4624                 vm_object_pip_add(obj, bp->b_npages);
4625                 vfs_busy_pages_acquire(bp);
4626         }
4627         if (bp->b_bufsize != 0)
4628                 vfs_setdirty_range(bp);
4629         bogus = false;
4630         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4631                 m = bp->b_pages[i];
4632                 vm_page_assert_sbusied(m);
4633
4634                 /*
4635                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4636                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4637                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4638                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4639                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4640                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4641                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4642                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4643                  * first place ).  The replacement prevents the read
4644                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4645                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4646                  * It may not work properly with small-block devices.
4647                  * We need to find a better way.
4648                  */
4649                 if (clear_modify) {
4650                         pmap_remove_write(m);
4651                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4652                 } else if (vm_page_all_valid(m) &&
4653                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4654                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4655                         bogus = true;
4656                 }
4657                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4658         }
4659         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
4660                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4661                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4662                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4663         }
4664 }
4665
4666 /*
4667  *      vfs_bio_set_valid:
4668  *
4669  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4670  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4671  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4672  *      page.
4673  */
4674 void   
4675 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4676 {
4677         int i, n;
4678         vm_page_t m;
4679
4680         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4681                 return;
4682
4683         /*
4684          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4685          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4686          * first page that can be validated.
4687          */
4688         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4689         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4690
4691         /*
4692          * Busy may not be strictly necessary here because the pages are
4693          * unlikely to be fully valid and the vnode lock will synchronize
4694          * their access via getpages.  It is grabbed for consistency with
4695          * other page validation.
4696          */
4697         vfs_busy_pages_acquire(bp);
4698         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4699                 m = bp->b_pages[i];
4700                 if (n > size)
4701                         n = size;
4702                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4703                 base += n;
4704                 size -= n;
4705                 n = PAGE_SIZE;
4706         }
4707         vfs_busy_pages_release(bp);
4708 }
4709
4710 /*
4711  *      vfs_bio_clrbuf:
4712  *
4713  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4714  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4715  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4716  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4717  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4718  *
4719  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4720  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4721  */
4722 void
4723 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4724 {
4725         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4726
4727         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4728                 clrbuf(bp);
4729                 return;
4730         }
4731         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4732         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4733         vfs_busy_pages_acquire(bp);
4734         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4735         slide = 0;
4736         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4737                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4738                 ea = slide & PAGE_MASK;
4739                 if (ea == 0)
4740                         ea = PAGE_SIZE;
4741                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4742                         continue;
4743                 j = sa / DEV_BSIZE;
4744                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4745                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4746                         continue;
4747                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4748                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4749                 else {
4750                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4751                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4752                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4753                                             sa, DEV_BSIZE);
4754                                 }
4755                         }
4756                 }
4757                 vm_page_set_valid_range(bp->b_pages[i], j * DEV_BSIZE,
4758                     roundup2(ea - sa, DEV_BSIZE));
4759         }
4760         vfs_busy_pages_release(bp);
4761         bp->b_resid = 0;
4762 }
4763
4764 void
4765 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4766 {
4767         vm_page_t m;
4768         int i, n;
4769
4770         if (buf_mapped(bp)) {
4771                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4772                 bzero(bp->b_data + base, size);
4773         } else {
4774                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4775                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4776                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4777                         m = bp->b_pages[i];
4778                         if (n > size)
4779                                 n = size;
4780                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4781                         base += n;
4782                         size -= n;
4783                         n = PAGE_SIZE;
4784                 }
4785         }
4786 }
4787
4788 /*
4789  * Update buffer flags based on I/O request parameters, optionally releasing the
4790  * buffer.  If it's VMIO or direct I/O, the buffer pages are released to the VM,
4791  * where they may be placed on a page queue (VMIO) or freed immediately (direct
4792  * I/O).  Otherwise the buffer is released to the cache.
4793  */
4794 static void
4795 b_io_dismiss(struct buf *bp, int ioflag, bool release)
4796 {
4797
4798         KASSERT((ioflag & IO_NOREUSE) == 0 || (ioflag & IO_VMIO) != 0,
4799             ("buf %p non-VMIO noreuse", bp));
4800
4801         if ((ioflag & IO_DIRECT) != 0)
4802                 bp->b_flags |= B_DIRECT;
4803         if ((ioflag & IO_EXT) != 0)
4804                 bp->b_xflags |= BX_ALTDATA;
4805         if ((ioflag & (IO_VMIO | IO_DIRECT)) != 0 && LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
4806                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
4807                 if ((ioflag & IO_NOREUSE) != 0)
4808                         bp->b_flags |= B_NOREUSE;
4809                 if (release)
4810                         brelse(bp);
4811         } else if (release)
4812                 bqrelse(bp);
4813 }
4814
4815 void
4816 vfs_bio_brelse(struct buf *bp, int ioflag)
4817 {
4818
4819         b_io_dismiss(bp, ioflag, true);
4820 }
4821
4822 void
4823 vfs_bio_set_flags(struct buf *bp, int ioflag)
4824 {
4825
4826         b_io_dismiss(bp, ioflag, false);
4827 }
4828
4829 /*
4830  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4831  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4832  * not associated with a file object.
4833  */
4834 static void
4835 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4836 {
4837         vm_offset_t pg;
4838         vm_page_t p;
4839         int index;
4840
4841         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4842
4843         to = round_page(to);
4844         from = round_page(from);
4845         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4846
4847         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4848                 /*
4849                  * note: must allocate system pages since blocking here
4850                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4851                  * process we are.
4852                  */
4853                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4854                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT) |
4855                     VM_ALLOC_WAITOK);
4856                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4857                 bp->b_pages[index] = p;
4858         }
4859         bp->b_npages = index;
4860 }
4861
4862 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4863 static void
4864 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4865 {
4866         vm_offset_t from;
4867         vm_page_t p;
4868         int index, newnpages;
4869
4870         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4871
4872         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4873         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4874         if (bp->b_npages > newnpages)
4875                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4876         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4877                 p = bp->b_pages[index];
4878                 bp->b_pages[index] = NULL;
4879                 vm_page_unwire_noq(p);
4880                 vm_page_free(p);
4881         }
4882         bp->b_npages = newnpages;
4883 }
4884
4885 /*
4886  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4887  *
4888  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4889  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4890  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4891  *
4892  * Note that even if the caller determines that the address space should
4893  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4894  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4895  * check the return value.
4896  *
4897  * This function only works with pager buffers.
4898  */
4899 int
4900 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4901 {
4902         vm_prot_t prot;
4903         int pidx;
4904
4905         if (bp->b_bufsize < 0)
4906                 return (-1);
4907         prot = VM_PROT_READ;
4908         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4909                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4910         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4911             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4912             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4913                 return (-1);
4914         bp->b_npages = pidx;
4915         bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4916         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4917                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_pages, pidx);
4918                 bp->b_data = bp->b_kvabase + bp->b_offset;
4919         } else
4920                 bp->b_data = unmapped_buf;
4921         return(0);
4922 }
4923
4924 /*
4925  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4926  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4927  *
4928  * This function only works with pager buffers.
4929  */
4930 void
4931 vunmapbuf(struct buf *bp)
4932 {
4933         int npages;
4934
4935         npages = bp->b_npages;
4936         if (buf_mapped(bp))
4937                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4938         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4939
4940         bp->b_data = unmapped_buf;
4941 }
4942
4943 void
4944 bdone(struct buf *bp)
4945 {
4946         struct mtx *mtxp;
4947
4948         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4949         mtx_lock(mtxp);
4950         bp->b_flags |= B_DONE;
4951         wakeup(bp);
4952         mtx_unlock(mtxp);
4953 }
4954
4955 void
4956 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4957 {
4958         struct mtx *mtxp;
4959
4960         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4961         mtx_lock(mtxp);
4962         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4963                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4964         mtx_unlock(mtxp);
4965 }
4966
4967 int
4968 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4969 {
4970
4971         return (VOP_FSYNC(bo2vnode(bo), waitfor, curthread));
4972 }
4973
4974 void
4975 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4976 {
4977         int i __unused;
4978         struct vnode *vp;
4979
4980         vp = bp->b_vp;
4981         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4982         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4983             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4984         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4985         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4986 }
4987
4988 /*
4989  * Initialize a struct bufobj before use.  Memory is assumed zero filled.
4990  */
4991 void
4992 bufobj_init(struct bufobj *bo, void *private)
4993 {
4994         static volatile int bufobj_cleanq;
4995
4996         bo->bo_domain =
4997             atomic_fetchadd_int(&bufobj_cleanq, 1) % buf_domains;
4998         rw_init(BO_LOCKPTR(bo), "bufobj interlock");
4999         bo->bo_private = private;
5000         TAILQ_INIT(&bo->bo_clean.bv_hd);
5001         TAILQ_INIT(&bo->bo_dirty.bv_hd);
5002 }
5003
5004 void
5005 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
5006 {
5007
5008         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
5009         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
5010         bo->bo_numoutput++;
5011 }
5012
5013 void
5014 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
5015 {
5016
5017         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
5018         BO_LOCK(bo);
5019         bo->bo_numoutput++;
5020         BO_UNLOCK(bo);
5021 }
5022
5023 void
5024 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
5025 {
5026
5027         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
5028         BO_LOCK(bo);
5029         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
5030         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
5031                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
5032                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
5033         }
5034         BO_UNLOCK(bo);
5035 }
5036
5037 int
5038 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
5039 {
5040         int error;
5041
5042         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
5043         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
5044         error = 0;
5045         while (bo->bo_numoutput) {
5046                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
5047                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
5048                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
5049                 if (error)
5050                         break;
5051         }
5052         return (error);
5053 }
5054
5055 /*
5056  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
5057  */
5058 void
5059 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
5060 {
5061
5062         if (!buf_mapped(bp)) {
5063                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
5064                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
5065                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
5066                 bip->bio_data = unmapped_buf;
5067                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
5068                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
5069                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
5070                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
5071                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
5072                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
5073         } else {
5074                 bip->bio_data = bp->b_data;
5075                 bip->bio_ma = NULL;
5076         }
5077 }
5078
5079 /*
5080  * The MIPS pmap code currently doesn't handle aliased pages.
5081  * The VIPT caches may not handle page aliasing themselves, leading
5082  * to data corruption.
5083  *
5084  * As such, this code makes a system extremely unhappy if said
5085  * system doesn't support unaliasing the above situation in hardware.
5086  * Some "recent" systems (eg some mips24k/mips74k cores) don't enable
5087  * this feature at build time, so it has to be handled in software.
5088  *
5089  * Once the MIPS pmap/cache code grows to support this function on
5090  * earlier chips, it should be flipped back off.
5091  */
5092 #ifdef  __mips__
5093 static int buf_pager_relbuf = 1;
5094 #else
5095 static int buf_pager_relbuf = 0;
5096 #endif
5097 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buf_pager_relbuf, CTLFLAG_RWTUN,
5098     &buf_pager_relbuf, 0,
5099     "Make buffer pager release buffers after reading");
5100
5101 /*
5102  * The buffer pager.  It uses buffer reads to validate pages.
5103  *
5104  * In contrast to the generic local pager from vm/vnode_pager.c, this
5105  * pager correctly and easily handles volumes where the underlying
5106  * device block size is greater than the machine page size.  The
5107  * buffer cache transparently extends the requested page run to be
5108  * aligned at the block boundary, and does the necessary bogus page
5109  * replacements in the addends to avoid obliterating already valid
5110  * pages.
5111  *
5112  * The only non-trivial issue is that the exclusive busy state for
5113  * pages, which is assumed by the vm_pager_getpages() interface, is
5114  * incompatible with the VMIO buffer cache's desire to share-busy the
5115  * pages.  This function performs a trivial downgrade of the pages'
5116  * state before reading buffers, and a less trivial upgrade from the
5117  * shared-busy to excl-busy state after the read.
5118  */
5119 int
5120 vfs_bio_getpages(struct vnode *vp, vm_page_t *ma, int count,
5121     int *rbehind, int *rahead, vbg_get_lblkno_t get_lblkno,
5122     vbg_get_blksize_t get_blksize)
5123 {
5124         vm_page_t m;
5125         vm_object_t object;
5126         struct buf *bp;
5127         struct mount *mp;
5128         daddr_t lbn, lbnp;
5129         vm_ooffset_t la, lb, poff, poffe;
5130         long bsize;
5131         int bo_bs, br_flags, error, i, pgsin, pgsin_a, pgsin_b;
5132         bool redo, lpart;
5133
5134         object = vp->v_object;
5135         mp = vp->v_mount;
5136         error = 0;
5137         la = IDX_TO_OFF(ma[count - 1]->pindex);
5138         if (la >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5139                 return (VM_PAGER_BAD);
5140
5141         /*
5142          * Change the meaning of la from where the last requested page starts
5143          * to where it ends, because that's the end of the requested region
5144          * and the start of the potential read-ahead region.
5145          */
5146         la += PAGE_SIZE;
5147         lpart = la > object->un_pager.vnp.vnp_size;
5148         bo_bs = get_blksize(vp, get_lblkno(vp, IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex)));
5149
5150         /*
5151          * Calculate read-ahead, behind and total pages.
5152          */
5153         pgsin = count;
5154         lb = IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex);
5155         pgsin_b = OFF_TO_IDX(lb - rounddown2(lb, bo_bs));
5156         pgsin += pgsin_b;
5157         if (rbehind != NULL)
5158                 *rbehind = pgsin_b;
5159         pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(la, bo_bs) - la);
5160         if (la + IDX_TO_OFF(pgsin_a) >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5161                 pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(object->un_pager.vnp.vnp_size,
5162                     PAGE_SIZE) - la);
5163         pgsin += pgsin_a;
5164         if (rahead != NULL)
5165                 *rahead = pgsin_a;
5166         VM_CNT_INC(v_vnodein);
5167         VM_CNT_ADD(v_vnodepgsin, pgsin);
5168
5169         br_flags = (mp != NULL && (mp->mnt_kern_flag & MNTK_UNMAPPED_BUFS)
5170             != 0) ? GB_UNMAPPED : 0;
5171 again:
5172         for (i = 0; i < count; i++)
5173                 vm_page_busy_downgrade(ma[i]);
5174
5175         lbnp = -1;
5176         for (i = 0; i < count; i++) {
5177                 m = ma[i];
5178
5179                 /*
5180                  * Pages are shared busy and the object lock is not
5181                  * owned, which together allow for the pages'
5182                  * invalidation.  The racy test for validity avoids
5183                  * useless creation of the buffer for the most typical
5184                  * case when invalidation is not used in redo or for
5185                  * parallel read.  The shared->excl upgrade loop at
5186                  * the end of the function catches the race in a
5187                  * reliable way (protected by the object lock).
5188                  */
5189                 if (vm_page_all_valid(m))
5190                         continue;
5191
5192                 poff = IDX_TO_OFF(m->pindex);
5193                 poffe = MIN(poff + PAGE_SIZE, object->un_pager.vnp.vnp_size);
5194                 for (; poff < poffe; poff += bsize) {
5195                         lbn = get_lblkno(vp, poff);
5196                         if (lbn == lbnp)
5197                                 goto next_page;
5198                         lbnp = lbn;
5199
5200                         bsize = get_blksize(vp, lbn);
5201                         error = bread_gb(vp, lbn, bsize, curthread->td_ucred,
5202                             br_flags, &bp);
5203                         if (error != 0)
5204                                 goto end_pages;
5205                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
5206                                 /*
5207                                  * Invalidation clears m->valid, but
5208                                  * may leave B_CACHE flag if the
5209                                  * buffer existed at the invalidation
5210                                  * time.  In this case, recycle the
5211                                  * buffer to do real read on next
5212                                  * bread() after redo.
5213                                  *
5214                                  * Otherwise B_RELBUF is not strictly
5215                                  * necessary, enable to reduce buf
5216                                  * cache pressure.
5217                                  */
5218                                 if (buf_pager_relbuf ||
5219                                     !vm_page_all_valid(m))
5220                                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
5221
5222                                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
5223                                 brelse(bp);
5224                         } else {
5225                                 bqrelse(bp);
5226                         }
5227                 }
5228                 KASSERT(1 /* racy, enable for debugging */ ||
5229                     vm_page_all_valid(m) || i == count - 1,
5230                     ("buf %d %p invalid", i, m));
5231                 if (i == count - 1 && lpart) {
5232                         if (!vm_page_none_valid(m) &&
5233                             !vm_page_all_valid(m))
5234                                 vm_page_zero_invalid(m, TRUE);
5235                 }
5236 next_page:;
5237         }
5238 end_pages:
5239
5240         VM_OBJECT_WLOCK(object);
5241         redo = false;
5242         for (i = 0; i < count; i++) {
5243                 vm_page_sunbusy(ma[i]);
5244                 ma[i] = vm_page_grab(object, ma[i]->pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
5245
5246                 /*
5247                  * Since the pages were only sbusy while neither the
5248                  * buffer nor the object lock was held by us, or
5249                  * reallocated while vm_page_grab() slept for busy
5250                  * relinguish, they could have been invalidated.
5251                  * Recheck the valid bits and re-read as needed.
5252                  *
5253                  * Note that the last page is made fully valid in the
5254                  * read loop, and partial validity for the page at
5255                  * index count - 1 could mean that the page was
5256                  * invalidated or removed, so we must restart for
5257                  * safety as well.
5258                  */
5259                 if (!vm_page_all_valid(ma[i]))
5260                         redo = true;
5261         }
5262         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
5263         if (redo && error == 0)
5264                 goto again;
5265         return (error != 0 ? VM_PAGER_ERROR : VM_PAGER_OK);
5266 }
5267
5268 #include "opt_ddb.h"
5269 #ifdef DDB
5270 #include <ddb/ddb.h>
5271
5272 /* DDB command to show buffer data */
5273 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
5274 {
5275         /* get args */
5276         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
5277 #ifdef FULL_BUF_TRACKING
5278         uint32_t i, j;
5279 #endif
5280
5281         if (!have_addr) {
5282                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
5283                 return;
5284         }
5285
5286         db_printf("buf at %p\n", bp);
5287         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b\n",
5288             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS,
5289             (u_int)bp->b_xflags, PRINT_BUF_XFLAGS);
5290         db_printf("b_vflags=0x%b b_ioflags0x%b\n",
5291             (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS,
5292             (u_int)bp->b_ioflags, PRINT_BIO_FLAGS);
5293         db_printf(
5294             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
5295             "b_bufobj = (%p), b_data = %p\n, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
5296             "b_vp = %p, b_dep = %p\n",
5297             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
5298             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
5299             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_vp, bp->b_dep.lh_first);
5300         db_printf("b_kvabase = %p, b_kvasize = %d\n",
5301             bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
5302         if (bp->b_npages) {
5303                 int i;
5304                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
5305                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
5306                         vm_page_t m;
5307                         m = bp->b_pages[i];
5308                         if (m != NULL)
5309                                 db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", m->object,
5310                                     (u_long)m->pindex,
5311                                     (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5312                         else
5313                                 db_printf("( ??? )");
5314                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
5315                                 db_printf(",");
5316                 }
5317                 db_printf("\n");
5318         }
5319         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
5320 #if defined(FULL_BUF_TRACKING)
5321         db_printf("b_io_tracking: b_io_tcnt = %u\n", bp->b_io_tcnt);
5322
5323         i = bp->b_io_tcnt % BUF_TRACKING_SIZE;
5324         for (j = 1; j <= BUF_TRACKING_SIZE; j++) {
5325                 if (bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)] == NULL)
5326                         continue;
5327                 db_printf(" %2u: %s\n", j,
5328                     bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)]);
5329         }
5330 #elif defined(BUF_TRACKING)
5331         db_printf("b_io_tracking: %s\n", bp->b_io_tracking);
5332 #endif
5333         db_printf(" ");
5334 }
5335
5336 DB_SHOW_COMMAND(bufqueues, bufqueues)
5337 {
5338         struct bufdomain *bd;
5339         struct buf *bp;
5340         long total;
5341         int i, j, cnt;
5342
5343         db_printf("bqempty: %d\n", bqempty.bq_len);
5344
5345         for (i = 0; i < buf_domains; i++) {
5346                 bd = &bdomain[i];
5347                 db_printf("Buf domain %d\n", i);
5348                 db_printf("\tfreebufs\t%d\n", bd->bd_freebuffers);
5349                 db_printf("\tlofreebufs\t%d\n", bd->bd_lofreebuffers);
5350                 db_printf("\thifreebufs\t%d\n", bd->bd_hifreebuffers);
5351                 db_printf("\n");
5352                 db_printf("\tbufspace\t%ld\n", bd->bd_bufspace);
5353                 db_printf("\tmaxbufspace\t%ld\n", bd->bd_maxbufspace);
5354                 db_printf("\thibufspace\t%ld\n", bd->bd_hibufspace);
5355                 db_printf("\tlobufspace\t%ld\n", bd->bd_lobufspace);
5356                 db_printf("\tbufspacethresh\t%ld\n", bd->bd_bufspacethresh);
5357                 db_printf("\n");
5358                 db_printf("\tnumdirtybuffers\t%d\n", bd->bd_numdirtybuffers);
5359                 db_printf("\tlodirtybuffers\t%d\n", bd->bd_lodirtybuffers);
5360                 db_printf("\thidirtybuffers\t%d\n", bd->bd_hidirtybuffers);
5361                 db_printf("\tdirtybufthresh\t%d\n", bd->bd_dirtybufthresh);
5362                 db_printf("\n");
5363                 total = 0;
5364                 TAILQ_FOREACH(bp, &bd->bd_cleanq->bq_queue, b_freelist)
5365                         total += bp->b_bufsize;
5366                 db_printf("\tcleanq count\t%d (%ld)\n",
5367                     bd->bd_cleanq->bq_len, total);
5368                 total = 0;
5369                 TAILQ_FOREACH(bp, &bd->bd_dirtyq.bq_queue, b_freelist)
5370                         total += bp->b_bufsize;
5371                 db_printf("\tdirtyq count\t%d (%ld)\n",
5372                     bd->bd_dirtyq.bq_len, total);
5373                 db_printf("\twakeup\t\t%d\n", bd->bd_wanted);
5374                 db_printf("\tlim\t\t%d\n", bd->bd_lim);
5375                 db_printf("\tCPU ");
5376                 for (j = 0; j <= mp_maxid; j++)
5377                         db_printf("%d, ", bd->bd_subq[j].bq_len);
5378                 db_printf("\n");
5379                 cnt = 0;
5380                 total = 0;
5381                 for (j = 0; j < nbuf; j++)
5382                         if (buf[j].b_domain == i && BUF_ISLOCKED(&buf[j])) {
5383                                 cnt++;
5384                                 total += buf[j].b_bufsize;
5385                         }
5386                 db_printf("\tLocked buffers: %d space %ld\n", cnt, total);
5387                 cnt = 0;
5388                 total = 0;
5389                 for (j = 0; j < nbuf; j++)
5390                         if (buf[j].b_domain == i) {
5391                                 cnt++;
5392                                 total += buf[j].b_bufsize;
5393                         }
5394                 db_printf("\tTotal buffers: %d space %ld\n", cnt, total);
5395         }
5396 }
5397
5398 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
5399 {
5400         struct buf *bp;
5401         int i;
5402
5403         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5404                 bp = &buf[i];
5405                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
5406                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5407                         db_printf("\n");
5408                         if (db_pager_quit)
5409                                 break;
5410                 }
5411         }
5412 }
5413
5414 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
5415 {
5416         struct vnode *vp;
5417         struct buf *bp;
5418
5419         if (!have_addr) {
5420                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
5421                 return;
5422         }
5423         vp = (struct vnode *)addr;
5424         db_printf("Clean buffers:\n");
5425         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
5426                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5427                 db_printf("\n");
5428         }
5429         db_printf("Dirty buffers:\n");
5430         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
5431                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5432                 db_printf("\n");
5433         }
5434 }
5435
5436 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
5437 {
5438         struct buf *bp;
5439         int i, used = 0, nfree = 0;
5440
5441         if (have_addr) {
5442                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
5443                 return;
5444         }
5445
5446         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5447                 bp = &buf[i];
5448                 if (bp->b_qindex == QUEUE_EMPTY)
5449                         nfree++;
5450                 else
5451                         used++;
5452         }
5453
5454         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
5455             nfree + used);
5456         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
5457 }
5458 #endif /* DDB */