]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.3.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
Anticipate when we will announce 9.3-RELEASE.
[FreeBSD/releng/9.3.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
8  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
29  * SUCH DAMAGE.
30  */
31
32 /*
33  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
34  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
35  * sure that the performance degradation associated with schemes such
36  * as this is not realized.
37  *
38  * Author:  John S. Dyson
39  * Significant help during the development and debugging phases
40  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
41  *
42  * see man buf(9) for more info.
43  */
44
45 #include <sys/cdefs.h>
46 __FBSDID("$FreeBSD$");
47
48 #include <sys/param.h>
49 #include <sys/systm.h>
50 #include <sys/bio.h>
51 #include <sys/conf.h>
52 #include <sys/buf.h>
53 #include <sys/devicestat.h>
54 #include <sys/eventhandler.h>
55 #include <sys/fail.h>
56 #include <sys/limits.h>
57 #include <sys/lock.h>
58 #include <sys/malloc.h>
59 #include <sys/mount.h>
60 #include <sys/mutex.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/kthread.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/resourcevar.h>
65 #include <sys/sysctl.h>
66 #include <sys/vmmeter.h>
67 #include <sys/vnode.h>
68 #include <geom/geom.h>
69 #include <vm/vm.h>
70 #include <vm/vm_param.h>
71 #include <vm/vm_kern.h>
72 #include <vm/vm_pageout.h>
73 #include <vm/vm_page.h>
74 #include <vm/vm_object.h>
75 #include <vm/vm_extern.h>
76 #include <vm/vm_map.h>
77 #include "opt_compat.h"
78 #include "opt_directio.h"
79 #include "opt_swap.h"
80
81 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
82
83 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
84
85 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
86         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
87         .bop_write      =       bufwrite,
88         .bop_strategy   =       bufstrategy,
89         .bop_sync       =       bufsync,
90         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
91 };
92
93 /*
94  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
95  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
96  */
97 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
98 caddr_t unmapped_buf;
99
100 static struct proc *bufdaemonproc;
101
102 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
103 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
104 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
105                 vm_offset_t to);
106 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
107 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
108                 vm_page_t m);
109 static void vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp);
110 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
111 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
112 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
113 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
114                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
115 static int buf_do_flush(struct vnode *vp);
116 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
117 static void buf_daemon(void);
118 static void bremfreel(struct buf *bp);
119 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
120     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
121 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
122 #endif
123
124 int vmiodirenable = TRUE;
125 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
126     "Use the VM system for directory writes");
127 long runningbufspace;
128 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
129     "Amount of presently outstanding async buffer io");
130 static long bufspace;
131 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
132     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
133 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
134     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
135 #else
136 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
137     "Virtual memory used for buffers");
138 #endif
139 static long unmapped_bufspace;
140 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, unmapped_bufspace, CTLFLAG_RD,
141     &unmapped_bufspace, 0,
142     "Amount of unmapped buffers, inclusive in the bufspace");
143 static long maxbufspace;
144 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
145     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
146 static long bufmallocspace;
147 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
148     "Amount of malloced memory for buffers");
149 static long maxbufmallocspace;
150 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
151     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
152 static long lobufspace;
153 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
154     "Minimum amount of buffers we want to have");
155 long hibufspace;
156 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
157     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
158 static int bufreusecnt;
159 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
160     "Number of times we have reused a buffer");
161 static int buffreekvacnt;
162 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
163     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
164 static int bufdefragcnt;
165 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
166     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
167 static long lorunningspace;
168 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
169     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
170 static long hirunningspace;
171 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
172     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
173 int dirtybufferflushes;
174 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
175     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
176 int bdwriteskip;
177 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
178     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
179 int altbufferflushes;
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
181     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
182 static int recursiveflushes;
183 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
184     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
185 static int numdirtybuffers;
186 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
187     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
188 static int lodirtybuffers;
189 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
190     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
191 static int hidirtybuffers;
192 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
193     "When the number of dirty buffers is considered severe");
194 int dirtybufthresh;
195 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
196     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
197 static int numfreebuffers;
198 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
199     "Number of free buffers");
200 static int lofreebuffers;
201 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
202    "XXX Unused");
203 static int hifreebuffers;
204 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
205    "XXX Complicatedly unused");
206 static int getnewbufcalls;
207 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
208    "Number of calls to getnewbuf");
209 static int getnewbufrestarts;
210 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
211     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
212 static int mappingrestarts;
213 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RW, &mappingrestarts, 0,
214     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
215     "unmapped buffer");
216 static int flushbufqtarget = 100;
217 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
218     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
219 static long notbufdflashes;
220 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflashes, CTLFLAG_RD, &notbufdflashes, 0,
221     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
222 static long barrierwrites;
223 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
224     "Number of barrier writes");
225 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
226     &unmapped_buf_allowed, 0,
227     "Permit the use of the unmapped i/o");
228
229 /*
230  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
231  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
232  * is idling.
233  */
234 static int bd_request;
235
236 /*
237  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
238  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
239  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
240  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
241  */
242 static int bd_speedupreq;
243
244 /*
245  * This lock synchronizes access to bd_request.
246  */
247 static struct mtx bdlock;
248
249 /*
250  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
251  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
252  * really that bad.  it would be better to split the buffer
253  * for input in the case of buffers partially already in memory,
254  * but the code is intricate enough already.
255  */
256 vm_page_t bogus_page;
257
258 /*
259  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
260  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
261  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
262  */
263 static int runningbufreq;
264
265 /*
266  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
267  * waitrunningbufspace().
268  */
269 static struct mtx rbreqlock;
270
271 /* 
272  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
273  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
274  * by and/or.
275  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountwakeup(), bwillwrite(),
276  * getnewbuf(), and getblk().
277  */
278 static int needsbuffer;
279
280 /*
281  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
282  */
283 static struct mtx nblock;
284
285 /*
286  * Definitions for the buffer free lists.
287  */
288 #define BUFFER_QUEUES   6       /* number of free buffer queues */
289
290 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
291 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
292 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
293 #define QUEUE_DIRTY_GIANT 3     /* B_DELWRI buffers that need giant */
294 #define QUEUE_EMPTYKVA  4       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
295 #define QUEUE_EMPTY     5       /* empty buffer headers */
296 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
297
298 /* Queues for free buffers with various properties */
299 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
300 #ifdef INVARIANTS
301 static int bq_len[BUFFER_QUEUES];
302 #endif
303
304 /* Lock for the bufqueues */
305 static struct mtx bqlock;
306
307 /*
308  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
309  * buf_wmesg is referred from macros.
310  */
311 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
312
313 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
314 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
315 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
316 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
317
318 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
319     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
320 static int
321 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
322 {
323         long lvalue;
324         int ivalue;
325
326         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
327                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
328         lvalue = *(long *)arg1;
329         if (lvalue > INT_MAX)
330                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
331                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
332         ivalue = lvalue;
333         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
334 }
335 #endif
336
337 #ifdef DIRECTIO
338 extern void ffs_rawread_setup(void);
339 #endif /* DIRECTIO */
340 /*
341  *      numdirtywakeup:
342  *
343  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
344  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
345  */
346
347 static __inline void
348 numdirtywakeup(int level)
349 {
350
351         if (numdirtybuffers <= level) {
352                 mtx_lock(&nblock);
353                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
354                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
355                         wakeup(&needsbuffer);
356                 }
357                 mtx_unlock(&nblock);
358         }
359 }
360
361 /*
362  *      bufspacewakeup:
363  *
364  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
365  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
366  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
367  *      bp's get placed back in the queues.
368  */
369
370 static __inline void
371 bufspacewakeup(void)
372 {
373
374         /*
375          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
376          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
377          * process will be able to now.
378          */
379         mtx_lock(&nblock);
380         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
381                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
382                 wakeup(&needsbuffer);
383         }
384         mtx_unlock(&nblock);
385 }
386
387 /*
388  * runningbufwakeup() - in-progress I/O accounting.
389  *
390  */
391 void
392 runningbufwakeup(struct buf *bp)
393 {
394
395         if (bp->b_runningbufspace) {
396                 atomic_subtract_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
397                 bp->b_runningbufspace = 0;
398                 mtx_lock(&rbreqlock);
399                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
400                         runningbufreq = 0;
401                         wakeup(&runningbufreq);
402                 }
403                 mtx_unlock(&rbreqlock);
404         }
405 }
406
407 /*
408  *      bufcountwakeup:
409  *
410  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
411  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
412  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
413  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
414  */
415
416 static __inline void
417 bufcountwakeup(struct buf *bp) 
418 {
419         int old;
420
421         KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) == 0,
422             ("buf %p already counted as free", bp));
423         if (bp->b_bufobj != NULL)
424                 mtx_assert(BO_MTX(bp->b_bufobj), MA_OWNED);
425         bp->b_vflags |= BV_INFREECNT;
426         old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, 1);
427         KASSERT(old >= 0 && old < nbuf,
428             ("numfreebuffers climbed to %d", old + 1));
429         mtx_lock(&nblock);
430         if (needsbuffer) {
431                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
432                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
433                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
434                 wakeup(&needsbuffer);
435         }
436         mtx_unlock(&nblock);
437 }
438
439 /*
440  *      waitrunningbufspace()
441  *
442  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
443  *      running.  This routine is used in async-write situations to
444  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
445  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
446  *
447  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
448  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
449  *
450  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
451  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
452  *      caller's write has reached the device.
453  */
454 void
455 waitrunningbufspace(void)
456 {
457
458         mtx_lock(&rbreqlock);
459         while (runningbufspace > hirunningspace) {
460                 ++runningbufreq;
461                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
462         }
463         mtx_unlock(&rbreqlock);
464 }
465
466
467 /*
468  *      vfs_buf_test_cache:
469  *
470  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
471  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
472  *      valid data.
473  */
474 static __inline
475 void
476 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
477                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
478                   vm_page_t m)
479 {
480
481         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
482         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
483                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
484                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
485                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
486         }
487 }
488
489 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
490 static __inline
491 void
492 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
493 {
494
495         mtx_lock(&bdlock);
496         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
497                 bd_request = 1;
498                 wakeup(&bd_request);
499         }
500         mtx_unlock(&bdlock);
501 }
502
503 /*
504  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
505  */
506
507 void
508 bd_speedup(void)
509 {
510         int needwake;
511
512         mtx_lock(&bdlock);
513         needwake = 0;
514         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
515                 needwake = 1;
516         bd_speedupreq = 1;
517         bd_request = 1;
518         if (needwake)
519                 wakeup(&bd_request);
520         mtx_unlock(&bdlock);
521 }
522
523 #ifdef __i386__
524 #define TRANSIENT_DENOM 5
525 #else
526 #define TRANSIENT_DENOM 10
527 #endif
528
529 /*
530  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
531  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
532  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
533  * being reserved at this time.
534  */
535 caddr_t
536 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
537 {
538         int tuned_nbuf;
539         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
540
541         /*
542          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
543          * PAGE_SIZE is >= 1K)
544          */
545         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
546
547         /*
548          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
549          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
550          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
551          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
552          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
553          * maxbcache bytes.
554          *
555          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
556          */
557         if (nbuf == 0) {
558                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
559
560                 nbuf = 50;
561                 if (physmem_est > 4096)
562                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
563                             65536 / factor);
564                 if (physmem_est > 65536)
565                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
566                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
567
568                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
569                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
570                 tuned_nbuf = 1;
571         } else
572                 tuned_nbuf = 0;
573
574         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
575         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
576         if (nbuf > maxbuf) {
577                 if (!tuned_nbuf)
578                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
579                             maxbuf);
580                 nbuf = maxbuf;
581         }
582
583         /*
584          * Ideal allocation size for the transient bio submap if 10%
585          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
586          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
587          *
588          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
589          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
590          * maximum buffer map extent on the platform.
591          *
592          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
593          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
594          * with ample KVA space.
595          */
596         if (bio_transient_maxcnt == 0) {
597                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
598                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
599                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
600                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
601                         /*
602                          * There is more KVA than memory.  Do not
603                          * adjust buffer map size, and assign the rest
604                          * of maxbuf to transient map.
605                          */
606                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
607                 } else {
608                         /*
609                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
610                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
611                          * the buffer map to the transient bio map.
612                          */
613                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
614                         buf_sz -= biotmap_sz;
615                 }
616                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
617                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
618                 else
619                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
620                 /*
621                  * Artifically limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
622                  * using the transient mapping.
623                  */
624                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
625                         bio_transient_maxcnt = 1024;
626                 if (tuned_nbuf)
627                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
628         }
629
630         /*
631          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
632          * We have no less then 16 and no more then 256.
633          */
634         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
635 #ifdef NSWBUF_MIN
636         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
637                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
638 #endif
639 #ifdef DIRECTIO
640         ffs_rawread_setup();
641 #endif
642
643         /*
644          * Reserve space for the buffer cache buffers
645          */
646         swbuf = (void *)v;
647         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
648         buf = (void *)v;
649         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
650
651         return(v);
652 }
653
654 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
655 void
656 bufinit(void)
657 {
658         struct buf *bp;
659         int i;
660
661         mtx_init(&bqlock, "buf queue lock", NULL, MTX_DEF);
662         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
663         mtx_init(&nblock, "needsbuffer lock", NULL, MTX_DEF);
664         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
665
666         /* next, make a null set of free lists */
667         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
668                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
669
670         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
671         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
672                 bp = &buf[i];
673                 bzero(bp, sizeof *bp);
674                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
675                 bp->b_rcred = NOCRED;
676                 bp->b_wcred = NOCRED;
677                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
678                 bp->b_vflags = BV_INFREECNT;    /* buf is counted as free */
679                 bp->b_xflags = 0;
680                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
681                 BUF_LOCKINIT(bp);
682                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
683 #ifdef INVARIANTS
684                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
685 #endif
686         }
687
688         /*
689          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
690          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
691          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
692          * used by most other processes.  The differential is required to 
693          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
694          * be blocked waiting for buffer space.
695          *
696          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
697          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
698          * by the system.
699          */
700         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
701         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
702         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
703
704         /*
705          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
706          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
707          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
708          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
709          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
710          * hirunningspace.
711          */
712         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBSIZE),
713             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
714         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBSIZE);
715
716 /*
717  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
718  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
719  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
720  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
721  * (small) directories.
722  */
723         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
724
725 /*
726  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
727  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
728  */
729         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
730         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
731         numdirtybuffers = 0;
732 /*
733  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
734  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
735  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
736  * BKVASIZE'd buffers.
737  */
738         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
739                 hidirtybuffers >>= 1;
740         }
741         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
742
743 /*
744  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
745  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
746  * emergency reserve.
747  */
748         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
749         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
750         numfreebuffers = nbuf;
751
752         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
753             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
754         unmapped_buf = (caddr_t)kmem_alloc_nofault(kernel_map, MAXPHYS);
755 }
756
757 #ifdef INVARIANTS
758 static inline void
759 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
760 {
761
762         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0,
763             ("mapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
764         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
765             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
766         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
767             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
768 }
769
770 static inline void
771 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
772 {
773
774         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == B_UNMAPPED,
775             ("unmapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
776         KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf,
777             ("unmapped buf: corrupted b_kvabase %p", bp));
778         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
779             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
780 }
781
782 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
783 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
784 #else
785 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
786 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
787 #endif
788
789 static void
790 bpmap_qenter(struct buf *bp)
791 {
792
793         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
794
795         /*
796          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
797          * bp->b_offset may be offset into the first page.
798          */
799         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
800         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
801         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
802             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
803 }
804
805 /*
806  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
807  *
808  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
809  */
810 static void
811 bfreekva(struct buf *bp)
812 {
813
814         if (bp->b_kvasize == 0)
815                 return;
816
817         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
818         atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
819         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
820                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
821                 vm_map_remove(buffer_map, (vm_offset_t)bp->b_kvabase,
822                     (vm_offset_t)bp->b_kvabase + bp->b_kvasize);
823         } else {
824                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
825                 if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
826                         vm_map_remove(buffer_map, (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc,
827                             (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc + bp->b_kvasize);
828                 }
829                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
830                 bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
831         }
832         bp->b_kvasize = 0;
833         bufspacewakeup();
834 }
835
836 /*
837  *      bremfree:
838  *
839  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list in brelse.
840  *      
841  */
842 void
843 bremfree(struct buf *bp)
844 {
845         int old;
846
847         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
848         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
849             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
850         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
851             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
852         BUF_ASSERT_HELD(bp);
853
854         bp->b_flags |= B_REMFREE;
855         /* Fixup numfreebuffers count.  */
856         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
857                 KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) != 0,
858                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
859                 if (bp->b_bufobj != NULL)
860                         mtx_assert(BO_MTX(bp->b_bufobj), MA_OWNED);
861                 bp->b_vflags &= ~BV_INFREECNT;
862                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
863                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
864         }
865 }
866
867 /*
868  *      bremfreef:
869  *
870  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
871  *      it abuses the b_freelist pointer.
872  */
873 void
874 bremfreef(struct buf *bp)
875 {
876         mtx_lock(&bqlock);
877         bremfreel(bp);
878         mtx_unlock(&bqlock);
879 }
880
881 /*
882  *      bremfreel:
883  *
884  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
885  *      bqlock held.
886  */
887 static void
888 bremfreel(struct buf *bp)
889 {
890         int old;
891
892         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
893             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
894         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
895             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
896         BUF_ASSERT_HELD(bp);
897         mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
898
899         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
900 #ifdef INVARIANTS
901         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
902             bp->b_qindex));
903         bq_len[bp->b_qindex]--;
904 #endif
905         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
906         /*
907          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
908          * from the queue and return the stats are already done.
909          */
910         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
911                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
912                 return;
913         }
914         /*
915          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
916          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
917          * numfreebuffers.
918          */
919         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
920                 KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) != 0,
921                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
922                 if (bp->b_bufobj != NULL)
923                         mtx_assert(BO_MTX(bp->b_bufobj), MA_OWNED);
924                 bp->b_vflags &= ~BV_INFREECNT;
925                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
926                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
927         }
928 }
929
930 /*
931  * Get a buffer with the specified data.
932  */
933 int
934 bread(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, struct ucred * cred,
935     struct buf **bpp)
936 {
937
938         return (breadn_flags(vp, blkno, size, 0, 0, 0, cred, 0, bpp));
939 }
940
941 /*
942  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
943  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
944  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
945  */
946 void
947 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
948     int cnt, struct ucred * cred)
949 {
950         struct buf *rabp;
951         int i;
952
953         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
954                 if (inmem(vp, *rablkno))
955                         continue;
956                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
957
958                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
959                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
960                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
961                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
962                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
963                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
964                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
965                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
966                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
967                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
968                         BUF_KERNPROC(rabp);
969                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
970                         bstrategy(rabp);
971                 } else {
972                         brelse(rabp);
973                 }
974         }
975 }
976
977 /*
978  * Operates like bread, but with getblk flags.
979  */
980 int
981 bread_gb(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int cnt, struct ucred * cred,
982     int gbflags, struct buf **bpp)
983 {
984
985         return (breadn_flags(vp, blkno, cnt, NULL, NULL, 0,
986                     cred, gbflags, bpp));
987 }
988
989 /*
990  * Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
991  * read-ahead blocks.
992  */
993 int
994 breadn(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size,
995     daddr_t * rablkno, int *rabsize,
996     int cnt, struct ucred * cred, struct buf **bpp)
997 {
998
999         return (breadn_flags(vp, blkno, size, rablkno, rabsize, cnt,
1000                     cred, 0, bpp));
1001 }
1002
1003 /*
1004  * Entry point for bread() and breadn().
1005  *
1006  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1007  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1008  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1009  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1010  */
1011 int
1012 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1013     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1014 {
1015         struct buf *bp;
1016         int rv = 0, readwait = 0;
1017
1018         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1019         /*
1020          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1021          */
1022         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1023         if (bp == NULL)
1024                 return (EBUSY);
1025
1026         /* if not found in cache, do some I/O */
1027         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1028                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1029                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1030                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1031                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1032                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1033                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1034                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1035                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1036                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1037                 bstrategy(bp);
1038                 ++readwait;
1039         }
1040
1041         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1042
1043         if (readwait) {
1044                 rv = bufwait(bp);
1045         }
1046         return (rv);
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1051  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1052  * is invalid.
1053  *
1054  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1055  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1056  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1057  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1058  * here.
1059  */
1060 int
1061 bufwrite(struct buf *bp)
1062 {
1063         int oldflags;
1064         struct vnode *vp;
1065         int vp_md;
1066
1067         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1068         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1069                 brelse(bp);
1070                 return (0);
1071         }
1072
1073         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1074                 barrierwrites++;
1075
1076         oldflags = bp->b_flags;
1077
1078         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1079
1080         if (bp->b_pin_count > 0)
1081                 bunpin_wait(bp);
1082
1083         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1084             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1085
1086         vp = bp->b_vp;
1087         if (vp)
1088                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1089         else
1090                 vp_md = 0;
1091
1092         /*
1093          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1094          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1095          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1096          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1097          */
1098         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1099         bundirty(bp);
1100
1101         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1102         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1103         bp->b_flags |= B_CACHE;
1104         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1105
1106         vfs_busy_pages(bp, 1);
1107
1108         /*
1109          * Normal bwrites pipeline writes
1110          */
1111         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1112         atomic_add_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1113
1114         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1115                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1116         if (oldflags & B_ASYNC)
1117                 BUF_KERNPROC(bp);
1118         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1119         bstrategy(bp);
1120
1121         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1122                 int rtval = bufwait(bp);
1123                 brelse(bp);
1124                 return (rtval);
1125         } else {
1126                 /*
1127                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1128                  * system.  We will not deadlock here because
1129                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1130                  * to complete. We do not block here if it is the update
1131                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1132                  * to deadlock.
1133                  */
1134                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1135                         waitrunningbufspace();
1136         }
1137
1138         return (0);
1139 }
1140
1141 void
1142 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1143 {
1144         struct buf *nbp;
1145
1146         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1147                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1148                 altbufferflushes++;
1149         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1150                 BO_LOCK(bo);
1151                 /*
1152                  * Try to find a buffer to flush.
1153                  */
1154                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1155                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1156                             BUF_LOCK(nbp,
1157                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1158                                 continue;
1159                         if (bp == nbp)
1160                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1161                         BO_UNLOCK(bo);
1162                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
1163                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
1164                                 BO_LOCK(bo);
1165                                 BUF_UNLOCK(nbp);
1166                                 continue;
1167                         }
1168                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
1169                                 vfs_bio_awrite(nbp);
1170                         } else {
1171                                 bremfree(nbp);
1172                                 bawrite(nbp);
1173                         }
1174                         dirtybufferflushes++;
1175                         break;
1176                 }
1177                 if (nbp == NULL)
1178                         BO_UNLOCK(bo);
1179         }
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1184  * anything if the buffer is marked invalid.
1185  *
1186  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1187  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1188  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1189  * out synchronously.
1190  */
1191 void
1192 bdwrite(struct buf *bp)
1193 {
1194         struct thread *td = curthread;
1195         struct vnode *vp;
1196         struct bufobj *bo;
1197
1198         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1199         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1200         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1201             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1202         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1203
1204         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1205                 brelse(bp);
1206                 return;
1207         }
1208
1209         /*
1210          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1211          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1212          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1213          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1214          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1215          */
1216         vp = bp->b_vp;
1217         bo = bp->b_bufobj;
1218         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1219                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1220                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1221                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1222         } else
1223                 recursiveflushes++;
1224
1225         bdirty(bp);
1226         /*
1227          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1228          * true even of NFS now.
1229          */
1230         bp->b_flags |= B_CACHE;
1231
1232         /*
1233          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1234          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1235          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1236          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1237          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1238          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1239          * the bmap then...  So, this is important to do.
1240          */
1241         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1242                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1243         }
1244
1245         /*
1246          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1247          * pages.
1248          *
1249          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1250          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1251          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1252          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1253          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1254          * or perhaps the cluster will be completed.
1255          */
1256         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1257         bqrelse(bp);
1258
1259         /*
1260          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
1261          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
1262          * point).
1263          */
1264         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1265
1266         /*
1267          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1268          * due to the softdep code.
1269          */
1270 }
1271
1272 /*
1273  *      bdirty:
1274  *
1275  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1276  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1277  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1278  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1279  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1280  *
1281  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1282  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1283  *      should only be called if the buffer is known-good.
1284  *
1285  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1286  *      count.
1287  *
1288  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1289  */
1290 void
1291 bdirty(struct buf *bp)
1292 {
1293
1294         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1295             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1296         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1297         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1298             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1299         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1300         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1301         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1302
1303         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1304                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1305                 reassignbuf(bp);
1306                 atomic_add_int(&numdirtybuffers, 1);
1307                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1308         }
1309 }
1310
1311 /*
1312  *      bundirty:
1313  *
1314  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1315  *
1316  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1317  *      count.
1318  *      
1319  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1320  */
1321
1322 void
1323 bundirty(struct buf *bp)
1324 {
1325
1326         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1327         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1328         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1329             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1330         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1331
1332         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1333                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1334                 reassignbuf(bp);
1335                 atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1336                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1337         }
1338         /*
1339          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1340          */
1341         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1342 }
1343
1344 /*
1345  *      bawrite:
1346  *
1347  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1348  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1349  *
1350  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1351  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1352  */
1353 void
1354 bawrite(struct buf *bp)
1355 {
1356
1357         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1358         (void) bwrite(bp);
1359 }
1360
1361 /*
1362  *      babarrierwrite:
1363  *
1364  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1365  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1366  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1367  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1368  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1369  */
1370 void
1371 babarrierwrite(struct buf *bp)
1372 {
1373
1374         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1375         (void) bwrite(bp);
1376 }
1377
1378 /*
1379  *      bbarrierwrite:
1380  *
1381  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1382  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1383  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1384  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1385  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1386  */
1387 int
1388 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1389 {
1390
1391         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1392         return (bwrite(bp));
1393 }
1394
1395 /*
1396  *      bwillwrite:
1397  *
1398  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1399  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1400  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1401  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1402  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1403  */
1404
1405 void
1406 bwillwrite(void)
1407 {
1408
1409         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1410                 mtx_lock(&nblock);
1411                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1412                         bd_wakeup(1);
1413                         needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
1414                         msleep(&needsbuffer, &nblock,
1415                             (PRIBIO + 4), "flswai", 0);
1416                 }
1417                 mtx_unlock(&nblock);
1418         }
1419 }
1420
1421 /*
1422  * Return true if we have too many dirty buffers.
1423  */
1424 int
1425 buf_dirty_count_severe(void)
1426 {
1427
1428         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1429 }
1430
1431 static __noinline int
1432 buf_vm_page_count_severe(void)
1433 {
1434
1435         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1436
1437         return vm_page_count_severe();
1438 }
1439
1440 /*
1441  *      brelse:
1442  *
1443  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1444  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1445  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1446  */
1447 void
1448 brelse(struct buf *bp)
1449 {
1450         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1451             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1452         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1453             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1454
1455         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1456                 /*
1457                  * Do not process, in particular, do not handle the
1458                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1459                  */
1460                 BUF_UNLOCK(bp);
1461                 return;
1462         }
1463
1464         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1465                 bqrelse(bp);
1466                 return;
1467         }
1468
1469         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1470             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1471                 /*
1472                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1473                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1474                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1475                  * is futile.
1476                  */
1477                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1478                 bdirty(bp);
1479         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1480             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1481                 /*
1482                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1483                  * cache the buffer.
1484                  */
1485                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1486                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1487                         buf_deallocate(bp);
1488                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1489                         atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1490                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1491                 }
1492                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1493                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1494                         if (bp->b_bufsize)
1495                                 allocbuf(bp, 0);
1496                         if (bp->b_vp)
1497                                 brelvp(bp);
1498                 }
1499         }
1500
1501         /*
1502          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1503          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1504          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1505          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1506          * 
1507          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1508          * if B_DELWRI is set.
1509          *
1510          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1511          * on pages to return pages to the VM page queues.
1512          */
1513         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1514                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1515         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1516                 /*
1517                  * The locking of the BO_LOCK is not necessary since
1518                  * BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1519                  * lock, it can only be cleared if it is already
1520                  * pending.
1521                  */
1522                 if (bp->b_vp) {
1523                         if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1524                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1525                 } else
1526                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1527         }
1528
1529         /*
1530          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1531          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1532          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1533          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1534          *
1535          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1536          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1537          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1538          *
1539          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1540          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1541          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1542          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1543          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1544          * background write.
1545          */
1546         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1547             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1548                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1549                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1550                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1551             ) {
1552
1553                 int i, j, resid;
1554                 vm_page_t m;
1555                 off_t foff;
1556                 vm_pindex_t poff;
1557                 vm_object_t obj;
1558
1559                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1560
1561                 /*
1562                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1563                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1564                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1565                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1566                  *
1567                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1568                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1569                  * m->dirty, etc...). 
1570                  *
1571                  * See man buf(9) for more information
1572                  */
1573                 resid = bp->b_bufsize;
1574                 foff = bp->b_offset;
1575                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
1576                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1577                         int had_bogus = 0;
1578
1579                         m = bp->b_pages[i];
1580
1581                         /*
1582                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1583                          * now.
1584                          */
1585                         if (m == bogus_page) {
1586                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1587                                 had_bogus = 1;
1588
1589                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1590                                         vm_page_t mtmp;
1591                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1592                                         if (mtmp == bogus_page) {
1593                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1594                                                 if (!mtmp) {
1595                                                         panic("brelse: page missing\n");
1596                                                 }
1597                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1598                                         }
1599                                 }
1600
1601                                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_UNMAPPED)) == 0) {
1602                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1603                                         pmap_qenter(
1604                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1605                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1606                                 }
1607                                 m = bp->b_pages[i];
1608                         }
1609                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1610                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1611                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1612                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1613                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1614                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1615
1616                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1617                                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
1618                                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1619                                 if (had_bogus)
1620                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1621                         }
1622                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1623                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1624                 }
1625                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
1626                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1627                         vfs_vmio_release(bp);
1628
1629         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1630
1631                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1632                         vfs_vmio_release(bp);
1633                 }
1634
1635         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1636                 if (bp->b_bufsize != 0)
1637                         allocbuf(bp, 0);
1638                 if (bp->b_vp != NULL)
1639                         brelvp(bp);
1640         }
1641                         
1642         /* enqueue */
1643         mtx_lock(&bqlock);
1644         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1645         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1646                 struct bufobj *bo;
1647
1648                 bo = bp->b_bufobj;
1649                 if (bo != NULL)
1650                         BO_LOCK(bo);
1651                 bremfreel(bp);
1652                 if (bo != NULL)
1653                         BO_UNLOCK(bo);
1654         }
1655         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1656                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1657
1658         /*
1659          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1660          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1661          * doesn't find it.
1662          */
1663         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1664             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1665                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1666         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1667                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1668                         bundirty(bp);
1669                 if (bp->b_vp)
1670                         brelvp(bp);
1671         }
1672
1673         /* buffers with no memory */
1674         if (bp->b_bufsize == 0) {
1675                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1676                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1677                         panic("losing buffer 1");
1678                 if (bp->b_kvasize) {
1679                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1680                 } else {
1681                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1682                 }
1683                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1684         /* buffers with junk contents */
1685         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1686             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1687                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1688                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1689                         panic("losing buffer 2");
1690                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1691                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1692         /* remaining buffers */
1693         } else {
1694                 if ((bp->b_flags & (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT)) ==
1695                     (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT))
1696                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1697                 else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1698                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1699                 else
1700                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1701                 if (bp->b_flags & B_AGE) {
1702                         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp,
1703                             b_freelist);
1704                 } else {
1705                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp,
1706                             b_freelist);
1707                 }
1708         }
1709 #ifdef INVARIANTS
1710         bq_len[bp->b_qindex]++;
1711 #endif
1712         mtx_unlock(&bqlock);
1713
1714         /*
1715          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1716          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1717          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1718          * if B_INVAL is set ).
1719          */
1720
1721         if (!(bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1722                 struct bufobj *bo;
1723
1724                 bo = bp->b_bufobj;
1725                 if (bo != NULL)
1726                         BO_LOCK(bo);
1727                 bufcountwakeup(bp);
1728                 if (bo != NULL)
1729                         BO_UNLOCK(bo);
1730         }
1731
1732         /*
1733          * Something we can maybe free or reuse
1734          */
1735         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1736                 bufspacewakeup();
1737
1738         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1739         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1740                 panic("brelse: not dirty");
1741         /* unlock */
1742         BUF_UNLOCK(bp);
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1747  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1748  *
1749  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1750  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1751  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1752  * again soon.
1753  *
1754  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1755  */
1756 void
1757 bqrelse(struct buf *bp)
1758 {
1759         struct bufobj *bo;
1760
1761         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1762         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1763             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1764
1765         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1766                 /* do not release to free list */
1767                 BUF_UNLOCK(bp);
1768                 return;
1769         }
1770
1771         bo = bp->b_bufobj;
1772         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1773                 if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1774                         mtx_lock(&bqlock);
1775                         if (bo != NULL)
1776                                 BO_LOCK(bo);
1777                         bremfreel(bp);
1778                         if (bo != NULL)
1779                                 BO_UNLOCK(bo);
1780                         mtx_unlock(&bqlock);
1781                 }
1782                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1783                 BUF_UNLOCK(bp);
1784                 return;
1785         }
1786
1787         mtx_lock(&bqlock);
1788         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1789         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1790                 if (bo != NULL)
1791                         BO_LOCK(bo);
1792                 bremfreel(bp);
1793                 if (bo != NULL)
1794                         BO_UNLOCK(bo);
1795         }
1796         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1797                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1798         /* buffers with stale but valid contents */
1799         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1800                 if (bp->b_flags & B_NEEDSGIANT)
1801                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1802                 else
1803                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1804                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1805 #ifdef INVARIANTS
1806                 bq_len[bp->b_qindex]++;
1807 #endif
1808         } else {
1809                 /*
1810                  * The locking of the BO_LOCK for checking of the
1811                  * BV_BKGRDINPROG is not necessary since the
1812                  * BV_BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1813                  * lock, it can only be cleared if it is already
1814                  * pending.
1815                  */
1816                 if (!buf_vm_page_count_severe() || (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)) {
1817                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1818                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp,
1819                             b_freelist);
1820 #ifdef INVARIANTS
1821                         bq_len[QUEUE_CLEAN]++;
1822 #endif
1823                 } else {
1824                         /*
1825                          * We are too low on memory, we have to try to free
1826                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1827                          * making up its backing store) *now*.
1828                          */
1829                         mtx_unlock(&bqlock);
1830                         brelse(bp);
1831                         return;
1832                 }
1833         }
1834         mtx_unlock(&bqlock);
1835
1836         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1837                 if (bo != NULL)
1838                         BO_LOCK(bo);
1839                 bufcountwakeup(bp);
1840                 if (bo != NULL)
1841                         BO_UNLOCK(bo);
1842         }
1843
1844         /*
1845          * Something we can maybe free or reuse.
1846          */
1847         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1848                 bufspacewakeup();
1849
1850         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1851         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1852                 panic("bqrelse: not dirty");
1853         /* unlock */
1854         BUF_UNLOCK(bp);
1855 }
1856
1857 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1858 static void
1859 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1860 {
1861         int i;
1862         vm_page_t m;
1863
1864         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
1865                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1866                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1867         } else
1868                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1869         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1870         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1871                 m = bp->b_pages[i];
1872                 bp->b_pages[i] = NULL;
1873                 /*
1874                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1875                  * everything on the inactive queue.
1876                  */
1877                 vm_page_lock(m);
1878                 vm_page_unwire(m, 0);
1879                 /*
1880                  * We don't mess with busy pages, it is
1881                  * the responsibility of the process that
1882                  * busied the pages to deal with them.
1883                  */
1884                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && m->busy == 0 &&
1885                     m->wire_count == 0) {
1886                         /*
1887                          * Might as well free the page if we can and it has
1888                          * no valid data.  We also free the page if the
1889                          * buffer was used for direct I/O
1890                          */
1891                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1892                                 vm_page_free(m);
1893                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1894                                 vm_page_try_to_free(m);
1895                         } else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1896                                 vm_page_try_to_cache(m);
1897                         }
1898                 }
1899                 vm_page_unlock(m);
1900         }
1901         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1902         
1903         if (bp->b_bufsize) {
1904                 bufspacewakeup();
1905                 bp->b_bufsize = 0;
1906         }
1907         bp->b_npages = 0;
1908         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1909         if (bp->b_vp)
1910                 brelvp(bp);
1911 }
1912
1913 /*
1914  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1915  * write.
1916  */
1917 static int
1918 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1919 {
1920         struct buf *bpa;
1921         int match;
1922
1923         match = 0;
1924
1925         /* If the buf isn't in core skip it */
1926         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1927                 return (0);
1928
1929         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1930         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1931                 return (0);
1932
1933         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1934         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1935             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1936                 goto done;
1937
1938         if (bpa->b_bufsize != size)
1939                 goto done;
1940
1941         /*
1942          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1943          * block has been mapped.
1944          */
1945         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1946                 match = 1;
1947 done:
1948         BUF_UNLOCK(bpa);
1949         return (match);
1950 }
1951
1952 /*
1953  *      vfs_bio_awrite:
1954  *
1955  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1956  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1957  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1958  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1959  */
1960 int
1961 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1962 {
1963         struct bufobj *bo;
1964         int i;
1965         int j;
1966         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1967         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1968         int ncl;
1969         int nwritten;
1970         int size;
1971         int maxcl;
1972         int gbflags;
1973
1974         bo = &vp->v_bufobj;
1975         gbflags = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
1976         /*
1977          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1978          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1979          * rather then at the beginning.
1980          */
1981         if ((vp->v_type == VREG) && 
1982             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1983             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1984
1985                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1986                 maxcl = MAXPHYS / size;
1987
1988                 BO_LOCK(bo);
1989                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1990                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1991                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1992                                 break;
1993
1994                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1995                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1996                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1997                                 break;
1998                 BO_UNLOCK(bo);
1999                 --j;
2000                 ncl = i + j;
2001                 /*
2002                  * this is a possible cluster write
2003                  */
2004                 if (ncl != 1) {
2005                         BUF_UNLOCK(bp);
2006                         nwritten = cluster_wbuild_gb(vp, size, lblkno - j,
2007                             ncl, gbflags);
2008                         return (nwritten);
2009                 }
2010         }
2011         bremfree(bp);
2012         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2013         /*
2014          * default (old) behavior, writing out only one block
2015          *
2016          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
2017          */
2018         nwritten = bp->b_bufsize;
2019         (void) bwrite(bp);
2020
2021         return (nwritten);
2022 }
2023
2024 static void
2025 setbufkva(struct buf *bp, vm_offset_t addr, int maxsize, int gbflags)
2026 {
2027
2028         KASSERT((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2029             bp->b_kvasize == 0, ("call bfreekva(%p)", bp));
2030         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2031                 bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2032         } else if ((gbflags & GB_KVAALLOC) != 0) {
2033                 KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0,
2034                     ("GB_KVAALLOC without GB_UNMAPPED"));
2035                 bp->b_kvaalloc = (caddr_t)addr;
2036                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2037                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2038         }
2039         bp->b_kvasize = maxsize;
2040 }
2041
2042 /*
2043  * Allocate the buffer KVA and set b_kvasize. Also set b_kvabase if
2044  * needed.
2045  */
2046 static int
2047 allocbufkva(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2048 {
2049         vm_offset_t addr;
2050         int rv;
2051
2052         bfreekva(bp);
2053         addr = 0;
2054
2055         vm_map_lock(buffer_map);
2056         if (vm_map_findspace(buffer_map, vm_map_min(buffer_map), maxsize,
2057             &addr)) {
2058                 vm_map_unlock(buffer_map);
2059                 /*
2060                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2061                  * to defragment the map.
2062                  */
2063                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2064                 return (1);
2065         }
2066         rv = vm_map_insert(buffer_map, NULL, 0, addr, addr + maxsize,
2067             VM_PROT_RW, VM_PROT_RW, MAP_NOFAULT);
2068         KASSERT(rv == KERN_SUCCESS, ("vm_map_insert(buffer_map) rv %d", rv));
2069         vm_map_unlock(buffer_map);
2070         setbufkva(bp, addr, maxsize, gbflags);
2071         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2072         return (0);
2073 }
2074
2075 /*
2076  * Ask the bufdaemon for help, or act as bufdaemon itself, when a
2077  * locked vnode is supplied.
2078  */
2079 static void
2080 getnewbuf_bufd_help(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo,
2081     int defrag)
2082 {
2083         struct thread *td;
2084         char *waitmsg;
2085         int fl, flags, norunbuf;
2086
2087         mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
2088
2089         if (defrag) {
2090                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2091                 waitmsg = "nbufkv";
2092         } else if (bufspace >= hibufspace) {
2093                 waitmsg = "nbufbs";
2094                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2095         } else {
2096                 waitmsg = "newbuf";
2097                 flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2098         }
2099         mtx_lock(&nblock);
2100         needsbuffer |= flags;
2101         mtx_unlock(&nblock);
2102         mtx_unlock(&bqlock);
2103
2104         bd_speedup();   /* heeeelp */
2105         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
2106                 return;
2107
2108         td = curthread;
2109         mtx_lock(&nblock);
2110         while (needsbuffer & flags) {
2111                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
2112                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2113                         mtx_unlock(&nblock);
2114                         /*
2115                          * getblk() is called with a vnode locked, and
2116                          * some majority of the dirty buffers may as
2117                          * well belong to the vnode.  Flushing the
2118                          * buffers there would make a progress that
2119                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
2120                          * cannot lock the vnode.
2121                          */
2122                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
2123                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
2124                         /* play bufdaemon */
2125                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
2126                         fl = buf_do_flush(vp);
2127                         td->td_pflags &= norunbuf;
2128                         mtx_lock(&nblock);
2129                         if (fl != 0)
2130                                 continue;
2131                         if ((needsbuffer & flags) == 0)
2132                                 break;
2133                 }
2134                 if (msleep(&needsbuffer, &nblock, (PRIBIO + 4) | slpflag,
2135                     waitmsg, slptimeo))
2136                         break;
2137         }
2138         mtx_unlock(&nblock);
2139 }
2140
2141 static void
2142 getnewbuf_reuse_bp(struct buf *bp, int qindex)
2143 {
2144
2145         CTR6(KTR_BUF, "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
2146             "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
2147              bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
2148         mtx_assert(&bqlock, MA_NOTOWNED);
2149
2150         /*
2151          * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2152          * buffers.
2153          */
2154         KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2155             ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2156
2157         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
2158                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2159                         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
2160                         vfs_vmio_release(bp);
2161                 }
2162                 if (bp->b_vp != NULL)
2163                         brelvp(bp);
2164         }
2165
2166         /*
2167          * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still valid
2168          * after this operation.
2169          */
2170
2171         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
2172                 crfree(bp->b_rcred);
2173                 bp->b_rcred = NOCRED;
2174         }
2175         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2176                 crfree(bp->b_wcred);
2177                 bp->b_wcred = NOCRED;
2178         }
2179         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2180                 buf_deallocate(bp);
2181         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2182                 panic("losing buffer 3");
2183         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2184             bp, bp->b_vp, qindex));
2185         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2186             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
2187
2188         if (bp->b_bufsize)
2189                 allocbuf(bp, 0);
2190
2191         bp->b_flags &= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2192         bp->b_ioflags = 0;
2193         bp->b_xflags = 0;
2194         KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) == 0,
2195             ("buf %p still counted as free?", bp));
2196         bp->b_vflags = 0;
2197         bp->b_vp = NULL;
2198         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2199         bp->b_offset = NOOFFSET;
2200         bp->b_iodone = 0;
2201         bp->b_error = 0;
2202         bp->b_resid = 0;
2203         bp->b_bcount = 0;
2204         bp->b_npages = 0;
2205         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2206         bp->b_bufobj = NULL;
2207         bp->b_pin_count = 0;
2208         bp->b_fsprivate1 = NULL;
2209         bp->b_fsprivate2 = NULL;
2210         bp->b_fsprivate3 = NULL;
2211
2212         LIST_INIT(&bp->b_dep);
2213 }
2214
2215 static int flushingbufs;
2216
2217 static struct buf *
2218 getnewbuf_scan(int maxsize, int defrag, int unmapped, int metadata)
2219 {
2220         struct buf *bp, *nbp;
2221         int nqindex, qindex, pass;
2222
2223         KASSERT(!unmapped || !defrag, ("both unmapped and defrag"));
2224
2225         pass = 1;
2226 restart:
2227         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
2228
2229         /*
2230          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2231          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2232          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2233          * dip into our reserves.
2234          *
2235          * The scanning sequence is nominally: EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2236          * for the allocation of the mapped buffer.  For unmapped, the
2237          * easiest is to start with EMPTY outright.
2238          *
2239          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2240          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2241          * where we cannot backup.
2242          */
2243         nbp = NULL;
2244         mtx_lock(&bqlock);
2245         if (!defrag && unmapped) {
2246                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2247                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2248         }
2249         if (nbp == NULL) {
2250                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2251                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2252         }
2253
2254         /*
2255          * If no EMPTYKVA buffers and we are either defragging or
2256          * reusing, locate a CLEAN buffer to free or reuse.  If
2257          * bufspace useage is low skip this step so we can allocate a
2258          * new buffer.
2259          */
2260         if (nbp == NULL && (defrag || bufspace >= lobufspace)) {
2261                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2262                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2263         }
2264
2265         /*
2266          * If we could not find or were not allowed to reuse a CLEAN
2267          * buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY buffer.
2268          * We can only use an EMPTY buffer if allocating its KVA would
2269          * not otherwise run us out of buffer space.  No KVA is needed
2270          * for the unmapped allocation.
2271          */
2272         if (nbp == NULL && defrag == 0 && (bufspace + maxsize < hibufspace ||
2273             metadata)) {
2274                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2275                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2276         }
2277
2278         /*
2279          * All available buffers might be clean, retry ignoring the
2280          * lobufspace as the last resort.
2281          */
2282         if (nbp == NULL && !TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])) {
2283                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2284                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2285         }
2286
2287         /*
2288          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2289          * depending.
2290          */
2291         while ((bp = nbp) != NULL) {
2292                 qindex = nqindex;
2293
2294                 /*
2295                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
2296                  * block or do other fancy things).
2297                  */
2298                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
2299                         switch (qindex) {
2300                         case QUEUE_EMPTY:
2301                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2302                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2303                                 if (nbp != NULL)
2304                                         break;
2305                                 /* FALLTHROUGH */
2306                         case QUEUE_EMPTYKVA:
2307                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2308                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2309                                 if (nbp != NULL)
2310                                         break;
2311                                 /* FALLTHROUGH */
2312                         case QUEUE_CLEAN:
2313                                 if (metadata && pass == 1) {
2314                                         pass = 2;
2315                                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
2316                                         nbp = TAILQ_FIRST(
2317                                             &bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2318                                 }
2319                                 /*
2320                                  * nbp is NULL. 
2321                                  */
2322                                 break;
2323                         }
2324                 }
2325                 /*
2326                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2327                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2328                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2329                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2330                  */
2331                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2332                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2333                         continue;
2334                 }
2335
2336                 /*
2337                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2338                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
2339                  */
2340                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2341                         continue;
2342                 if (bp->b_vp) {
2343                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2344                         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
2345                                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2346                                 BUF_UNLOCK(bp);
2347                                 continue;
2348                         }
2349                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2350                 }
2351
2352                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2353                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2354
2355                 if (bp->b_bufobj != NULL)
2356                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2357                 bremfreel(bp);
2358                 if (bp->b_bufobj != NULL)
2359                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2360                 mtx_unlock(&bqlock);
2361                 /*
2362                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2363                  * the scan from this point on.
2364                  */
2365
2366                 getnewbuf_reuse_bp(bp, qindex);
2367                 mtx_assert(&bqlock, MA_NOTOWNED);
2368
2369                 /*
2370                  * If we are defragging then free the buffer.
2371                  */
2372                 if (defrag) {
2373                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2374                         bfreekva(bp);
2375                         brelse(bp);
2376                         defrag = 0;
2377                         goto restart;
2378                 }
2379
2380                 /*
2381                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2382                  * identity change by freeing the buffer.
2383                  */
2384                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2385                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2386                         bfreekva(bp);
2387                         brelse(bp);
2388                         goto restart;
2389                 }
2390
2391                 if (metadata)
2392                         break;
2393
2394                 /*
2395                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2396                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2397                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2398                  */
2399                 if (bufspace >= hibufspace)
2400                         flushingbufs = 1;
2401                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2402                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2403                         bfreekva(bp);
2404                         brelse(bp);
2405                         goto restart;
2406                 }
2407                 if (bufspace < lobufspace)
2408                         flushingbufs = 0;
2409                 break;
2410         }
2411         return (bp);
2412 }
2413
2414 /*
2415  *      getnewbuf:
2416  *
2417  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2418  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2419  *
2420  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
2421  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
2422  *
2423  *      We block if:
2424  *              We have insufficient buffer headers
2425  *              We have insufficient buffer space
2426  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
2427  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2428  *
2429  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
2430  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
2431  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
2432  */
2433 static struct buf *
2434 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
2435     int gbflags)
2436 {
2437         struct buf *bp;
2438         int defrag, metadata;
2439
2440         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2441             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2442         if (!unmapped_buf_allowed)
2443                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2444
2445         defrag = 0;
2446         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2447             vp->v_type == VCHR)
2448                 metadata = 1;
2449         else
2450                 metadata = 0;
2451         /*
2452          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2453          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2454          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2455          * async I/O rather then sync I/O.
2456          */
2457         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2458         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
2459 restart:
2460         bp = getnewbuf_scan(maxsize, defrag, (gbflags & (GB_UNMAPPED |
2461             GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED, metadata);
2462         if (bp != NULL)
2463                 defrag = 0;
2464
2465         /*
2466          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2467          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2468          *
2469          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2470          */
2471         if (bp == NULL) {
2472                 mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
2473                 getnewbuf_bufd_help(vp, gbflags, slpflag, slptimeo, defrag);
2474                 mtx_assert(&bqlock, MA_NOTOWNED);
2475         } else if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED) {
2476                 mtx_assert(&bqlock, MA_NOTOWNED);
2477
2478                 bfreekva(bp);
2479                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
2480                 bp->b_kvabase = bp->b_data = unmapped_buf;
2481                 bp->b_kvasize = maxsize;
2482                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2483                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2484                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2485         } else {
2486                 mtx_assert(&bqlock, MA_NOTOWNED);
2487
2488                 /*
2489                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2490                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2491                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2492                  * BKVASIZE chunks.
2493                  */
2494                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2495
2496                 if (maxsize != bp->b_kvasize || (bp->b_flags & (B_UNMAPPED |
2497                     B_KVAALLOC)) == B_UNMAPPED) {
2498                         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2499                                 defrag = 1;
2500                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2501                                 brelse(bp);
2502                                 goto restart;
2503                         }
2504                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2505                 } else if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0 &&
2506                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == 0) {
2507                         /*
2508                          * If the reused buffer has KVA allocated,
2509                          * reassign b_kvaalloc to b_kvabase.
2510                          */
2511                         bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2512                         bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2513                         atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace,
2514                             bp->b_kvasize);
2515                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2516                 } else if ((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2517                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == (GB_UNMAPPED |
2518                     GB_KVAALLOC)) {
2519                         /*
2520                          * The case of reused buffer already have KVA
2521                          * mapped, but the request is for unmapped
2522                          * buffer with KVA allocated.
2523                          */
2524                         bp->b_kvaalloc = bp->b_kvabase;
2525                         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2526                         bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2527                         atomic_add_long(&unmapped_bufspace,
2528                             bp->b_kvasize);
2529                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2530                 }
2531                 if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2532                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2533                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2534                         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2535                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2536                 }
2537         }
2538         return (bp);
2539 }
2540
2541 /*
2542  *      buf_daemon:
2543  *
2544  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2545  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2546  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2547  */
2548
2549 static struct kproc_desc buf_kp = {
2550         "bufdaemon",
2551         buf_daemon,
2552         &bufdaemonproc
2553 };
2554 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2555
2556 static int
2557 buf_do_flush(struct vnode *vp)
2558 {
2559         int flushed;
2560
2561         flushed = flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 0);
2562         /* The list empty check here is slightly racy */
2563         if (!TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2564                 mtx_lock(&Giant);
2565                 flushed += flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY_GIANT, 0);
2566                 mtx_unlock(&Giant);
2567         }
2568         if (flushed == 0) {
2569                 /*
2570                  * Could not find any buffers without rollback
2571                  * dependencies, so just write the first one
2572                  * in the hopes of eventually making progress.
2573                  */
2574                 flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 1);
2575                 if (!TAILQ_EMPTY(
2576                             &bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2577                         mtx_lock(&Giant);
2578                         flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY_GIANT, 1);
2579                         mtx_unlock(&Giant);
2580                 }
2581         }
2582         return (flushed);
2583 }
2584
2585 static void
2586 buf_daemon()
2587 {
2588         int lodirtysave;
2589
2590         /*
2591          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2592          */
2593         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2594             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2595
2596         /*
2597          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2598          */
2599         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2600         mtx_lock(&bdlock);
2601         for (;;) {
2602                 bd_request = 0;
2603                 mtx_unlock(&bdlock);
2604
2605                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2606                 lodirtysave = lodirtybuffers;
2607                 if (bd_speedupreq) {
2608                         lodirtybuffers = numdirtybuffers / 2;
2609                         bd_speedupreq = 0;
2610                 }
2611                 /*
2612                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2613                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2614                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2615                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2616                  */
2617                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
2618                         if (buf_do_flush(NULL) == 0)
2619                                 break;
2620                         kern_yield(PRI_UNCHANGED);
2621                 }
2622                 lodirtybuffers = lodirtysave;
2623
2624                 /*
2625                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2626                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2627                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2628                  * built up, within reason.
2629                  *
2630                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2631                  * find any flushable buffers, we sleep half a second.
2632                  * Otherwise we loop immediately.
2633                  */
2634                 mtx_lock(&bdlock);
2635                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2636                         /*
2637                          * We reached our low water mark, reset the
2638                          * request and sleep until we are needed again.
2639                          * The sleep is just so the suspend code works.
2640                          */
2641                         bd_request = 0;
2642                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2643                 } else {
2644                         /*
2645                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2646                          * still have too many dirty buffers, we
2647                          * have to sleep and try again.  (rare)
2648                          */
2649                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2650                 }
2651         }
2652 }
2653
2654 /*
2655  *      flushbufqueues:
2656  *
2657  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2658  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2659  *      particularly sensitive to.
2660  */
2661 static int flushwithdeps = 0;
2662 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2663     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2664
2665 static int
2666 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int queue, int flushdeps)
2667 {
2668         struct buf *sentinel;
2669         struct vnode *vp;
2670         struct mount *mp;
2671         struct buf *bp;
2672         int hasdeps;
2673         int flushed;
2674         int target;
2675         int error;
2676         bool unlock;
2677
2678         if (lvp == NULL) {
2679                 target = numdirtybuffers - lodirtybuffers;
2680                 if (flushdeps && target > 2)
2681                         target /= 2;
2682         } else
2683                 target = flushbufqtarget;
2684         flushed = 0;
2685         bp = NULL;
2686         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2687         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2688         mtx_lock(&bqlock);
2689         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2690         while (flushed != target) {
2691                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2692                 if (bp != NULL) {
2693                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2694                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2695                             b_freelist);
2696                 } else
2697                         break;
2698                 /*
2699                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
2700                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
2701                  */
2702                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL)
2703                         continue;
2704                 /*
2705                  * Only flush the buffers that belong to the
2706                  * vnode locked by the curthread.
2707                  */
2708                 if (lvp != NULL && bp->b_vp != lvp)
2709                         continue;
2710                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2711                         continue;
2712                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2713                         BUF_UNLOCK(bp);
2714                         continue;
2715                 }
2716                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2717                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2718                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2719                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2720                         BUF_UNLOCK(bp);
2721                         continue;
2722                 }
2723                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2724                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2725                         bremfreel(bp);
2726                         mtx_unlock(&bqlock);
2727                         brelse(bp);
2728                         flushed++;
2729                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2730                         mtx_lock(&bqlock);
2731                         continue;
2732                 }
2733
2734                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2735                         if (flushdeps == 0) {
2736                                 BUF_UNLOCK(bp);
2737                                 continue;
2738                         }
2739                         hasdeps = 1;
2740                 } else
2741                         hasdeps = 0;
2742                 /*
2743                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2744                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2745                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2746                  * system.
2747                  *
2748                  * The lock order here is the reverse of the normal
2749                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2750                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2751                  */
2752                 vp = bp->b_vp;
2753                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2754                         BUF_UNLOCK(bp);
2755                         continue;
2756                 }
2757                 if (lvp == NULL) {
2758                         unlock = true;
2759                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
2760                 } else {
2761                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
2762                         unlock = false;
2763                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
2764                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
2765                 }
2766                 if (error == 0) {
2767                         mtx_unlock(&bqlock);
2768                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2769                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2770                         if (curproc == bufdaemonproc)
2771                                 vfs_bio_awrite(bp);
2772                         else {
2773                                 bremfree(bp);
2774                                 bwrite(bp);
2775                                 notbufdflashes++;
2776                         }
2777                         vn_finished_write(mp);
2778                         if (unlock)
2779                                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
2780                         flushwithdeps += hasdeps;
2781                         flushed++;
2782
2783                         /*
2784                          * Sleeping on runningbufspace while holding
2785                          * vnode lock leads to deadlock.
2786                          */
2787                         if (curproc == bufdaemonproc)
2788                                 waitrunningbufspace();
2789                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2790                         mtx_lock(&bqlock);
2791                         continue;
2792                 }
2793                 vn_finished_write(mp);
2794                 BUF_UNLOCK(bp);
2795         }
2796         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2797         mtx_unlock(&bqlock);
2798         free(sentinel, M_TEMP);
2799         return (flushed);
2800 }
2801
2802 /*
2803  * Check to see if a block is currently memory resident.
2804  */
2805 struct buf *
2806 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2807 {
2808         struct buf *bp;
2809
2810         BO_LOCK(bo);
2811         bp = gbincore(bo, blkno);
2812         BO_UNLOCK(bo);
2813         return (bp);
2814 }
2815
2816 /*
2817  * Returns true if no I/O is needed to access the
2818  * associated VM object.  This is like incore except
2819  * it also hunts around in the VM system for the data.
2820  */
2821
2822 static int
2823 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2824 {
2825         vm_object_t obj;
2826         vm_offset_t toff, tinc, size;
2827         vm_page_t m;
2828         vm_ooffset_t off;
2829
2830         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2831
2832         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2833                 return 1;
2834         if (vp->v_mount == NULL)
2835                 return 0;
2836         obj = vp->v_object;
2837         if (obj == NULL)
2838                 return (0);
2839
2840         size = PAGE_SIZE;
2841         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2842                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2843         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2844
2845         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2846         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2847                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2848                 if (!m)
2849                         goto notinmem;
2850                 tinc = size;
2851                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2852                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2853                 if (vm_page_is_valid(m,
2854                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2855                         goto notinmem;
2856         }
2857         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2858         return 1;
2859
2860 notinmem:
2861         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2862         return (0);
2863 }
2864
2865 /*
2866  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2867  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2868  * to the size of the buffer.
2869  *
2870  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2871  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2872  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2873  *
2874  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2875  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2876  */
2877 static void
2878 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2879 {
2880         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2881         vm_page_t m;
2882         int i;
2883
2884         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2885                 return;
2886
2887         foff = bp->b_offset;
2888         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2889             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2890
2891         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2892         vfs_drain_busy_pages(bp);
2893         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2894         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2895                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2896                 eoff = noff;
2897                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2898                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2899                 m = bp->b_pages[i];
2900                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2901                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2902                 foff = noff;
2903         }
2904         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2905 }
2906
2907 static void
2908 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2909 {
2910         vm_object_t object;
2911         int i;
2912
2913         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2914         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2915
2916         /*
2917          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2918          * object has been flushed yet.
2919          */
2920         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2921                 vm_offset_t boffset;
2922                 vm_offset_t eoffset;
2923
2924                 /*
2925                  * test the pages to see if they have been modified directly
2926                  * by users through the VM system.
2927                  */
2928                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2929                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2930
2931                 /*
2932                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2933                  * (eoffset - boffset) bytes.
2934                  */
2935
2936                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2937                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2938                                 break;
2939                 }
2940                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2941
2942                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2943                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2944                                 break;
2945                         }
2946                 }
2947                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2948
2949                 /*
2950                  * Fit it to the buffer.
2951                  */
2952
2953                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2954                         eoffset = bp->b_bcount;
2955
2956                 /*
2957                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2958                  * dirty range.
2959                  */
2960
2961                 if (boffset < eoffset) {
2962                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2963                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2964                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2965                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2966                 }
2967         }
2968 }
2969
2970 /*
2971  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer. It handles the
2972  * cases of both B_UNMAPPED buffer, and buffer with the preallocated
2973  * KVA which is not mapped (B_KVAALLOC).
2974  */
2975 static void
2976 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
2977 {
2978         struct buf *scratch_bp;
2979         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
2980         off_t offset;
2981
2982         need_mapping = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 &&
2983             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
2984         need_kva = (bp->b_flags & (B_KVAALLOC | B_UNMAPPED)) == B_UNMAPPED &&
2985             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
2986         if (!need_mapping && !need_kva)
2987                 return;
2988
2989         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2990
2991         if (need_mapping && (bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
2992                 /*
2993                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
2994                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
2995                  * allocated space.
2996                  */
2997                 bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2998                 KASSERT(bp->b_kvaalloc != 0, ("kvaalloc == 0"));
2999                 bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
3000                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
3001                 goto has_addr;
3002         }
3003
3004         /*
3005          * Calculate the amount of the address space we would reserve
3006          * if the buffer was mapped.
3007          */
3008         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
3009         offset = blkno * bsize;
3010         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3011         maxsize = imax(maxsize, bsize);
3012
3013 mapping_loop:
3014         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
3015                 /*
3016                  * Request defragmentation. getnewbuf() returns us the
3017                  * allocated space by the scratch buffer KVA.
3018                  */
3019                 scratch_bp = getnewbuf(bp->b_vp, 0, 0, size, maxsize, gbflags |
3020                     (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC));
3021                 if (scratch_bp == NULL) {
3022                         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3023                                 /*
3024                                  * XXXKIB: defragmentation cannot
3025                                  * succeed, not sure what else to do.
3026                                  */
3027                                 panic("GB_NOWAIT_BD and B_UNMAPPED %p", bp);
3028                         }
3029                         atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
3030                         goto mapping_loop;
3031                 }
3032                 KASSERT((scratch_bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0,
3033                     ("scratch bp !B_KVAALLOC %p", scratch_bp));
3034                 setbufkva(bp, (vm_offset_t)scratch_bp->b_kvaalloc,
3035                     scratch_bp->b_kvasize, gbflags);
3036
3037                 /* Get rid of the scratch buffer. */
3038                 scratch_bp->b_kvasize = 0;
3039                 scratch_bp->b_flags |= B_INVAL;
3040                 scratch_bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
3041                 brelse(scratch_bp);
3042         }
3043         if (!need_mapping)
3044                 return;
3045
3046 has_addr:
3047         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3048         bp->b_data = bp->b_saveaddr; /* b_offset is handled by bpmap_qenter */
3049         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
3050         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3051         bpmap_qenter(bp);
3052 }
3053
3054 /*
3055  *      getblk:
3056  *
3057  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3058  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3059  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3060  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3061  *      READ.
3062  *
3063  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3064  *      an existing buffer.
3065  *
3066  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3067  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3068  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3069  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3070  *
3071  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3072  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3073  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3074  *      backing VM.
3075  *
3076  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3077  *      B_CACHE bit is clear.
3078  *      
3079  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3080  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3081  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3082  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3083  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3084  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3085  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3086  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
3087  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3088  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3089  */
3090 struct buf *
3091 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3092     int flags)
3093 {
3094         struct buf *bp;
3095         struct bufobj *bo;
3096         int bsize, error, maxsize, vmio;
3097         off_t offset;
3098
3099         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3100         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3101             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3102         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3103         if (size > MAXBSIZE)
3104                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
3105         if (!unmapped_buf_allowed)
3106                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3107
3108         bo = &vp->v_bufobj;
3109 loop:
3110         /*
3111          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
3112          * to completely exhaust the buffer cache.
3113          *
3114          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
3115          * move it into the else, when gbincore() fails.  At the moment
3116          * it isn't a problem.
3117          */
3118         if (numfreebuffers == 0) {
3119                 if (TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3120                         return NULL;
3121                 mtx_lock(&nblock);
3122                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
3123                 mtx_unlock(&nblock);
3124         }
3125
3126         BO_LOCK(bo);
3127         bp = gbincore(bo, blkno);
3128         if (bp != NULL) {
3129                 int lockflags;
3130                 /*
3131                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy, it must
3132                  * be on a queue.
3133                  */
3134                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3135
3136                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3137                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3138
3139                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3140                     BO_MTX(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3141
3142                 /*
3143                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3144                  * the buffer changed identities.
3145                  */
3146                 if (error == ENOLCK)
3147                         goto loop;
3148                 /* We timed out or were interrupted. */
3149                 else if (error)
3150                         return (NULL);
3151                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3152                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3153                         goto end;
3154
3155                 /*
3156                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3157                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3158                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3159                  * backing VM cache.
3160                  */
3161                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3162                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3163                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3164                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3165                 BO_LOCK(bo);
3166                 bremfree(bp);
3167                 BO_UNLOCK(bo);
3168
3169                 /*
3170                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3171                  */
3172                 if (bp->b_bcount != size) {
3173                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3174                             (size > bp->b_kvasize)) {
3175                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3176                                         /*
3177                                          * If buffer is pinned and caller does
3178                                          * not want sleep  waiting for it to be
3179                                          * unpinned, bail out
3180                                          * */
3181                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
3182                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
3183                                                         bqrelse(bp);
3184                                                         return (NULL);
3185                                                 } else {
3186                                                         bunpin_wait(bp);
3187                                                 }
3188                                         }
3189                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3190                                         bwrite(bp);
3191                                 } else {
3192                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3193                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3194                                                 brelse(bp);
3195                                         } else {
3196                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3197                                                 bwrite(bp);
3198                                         }
3199                                 }
3200                                 goto loop;
3201                         }
3202                 }
3203
3204                 /*
3205                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3206                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3207                  * reservation is requested.
3208                  */
3209                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3210
3211                 /*
3212                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
3213                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3214                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3215                  * unchanged from its previous state.
3216                  */
3217                 if (bp->b_bcount != size)
3218                         allocbuf(bp, size);
3219
3220                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3221                     ("getblk: no buffer offset"));
3222
3223                 /*
3224                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3225                  * be committed before we can return the buffer in
3226                  * order to prevent the caller from issuing a read
3227                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3228                  * it.
3229                  *
3230                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3231                  * operate properly either because they assume they
3232                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3233                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3234                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3235                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3236                  * preventing further loops.
3237                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3238                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3239                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3240                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3241                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3242                  * after the write.
3243                  *
3244                  * We might be able to do something fancy, like setting
3245                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3246                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3247                  * confusing.  This is much easier.
3248                  */
3249
3250                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3251                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3252                         bwrite(bp);
3253                         goto loop;
3254                 }
3255                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3256         } else {
3257                 /*
3258                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3259                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3260                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3261                  */
3262                 BO_UNLOCK(bo);
3263                 /*
3264                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3265                  * here.
3266                  */
3267                 if (flags & GB_NOCREAT)
3268                         return NULL;
3269                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3270                 offset = blkno * bsize;
3271                 vmio = vp->v_object != NULL;
3272                 if (vmio) {
3273                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3274                 } else {
3275                         maxsize = size;
3276                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3277                         flags &= ~GB_UNMAPPED;
3278                 }
3279                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3280
3281                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
3282                 if (bp == NULL) {
3283                         if (slpflag || slptimeo)
3284                                 return NULL;
3285                         goto loop;
3286                 }
3287
3288                 /*
3289                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3290                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3291                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3292                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3293                  * throw away the one we just created.
3294                  *
3295                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3296                  * with the vp especially considering limitations in
3297                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3298                  * lblkno's.
3299                  */
3300                 BO_LOCK(bo);
3301                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3302                         BO_UNLOCK(bo);
3303                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3304                         brelse(bp);
3305                         goto loop;
3306                 }
3307
3308                 /*
3309                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3310                  * be found by incore.
3311                  */
3312                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3313                 bp->b_offset = offset;
3314                 bgetvp(vp, bp);
3315                 BO_UNLOCK(bo);
3316
3317                 /*
3318                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3319                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3320                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3321                  * backing store for validity.
3322                  */
3323
3324                 if (vmio) {
3325                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3326                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3327                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3328                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3329                 } else {
3330                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3331                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3332                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3333                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3334                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3335                 }
3336
3337                 allocbuf(bp, size);
3338                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3339         }
3340         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3341         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3342 end:
3343         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3344             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3345         return (bp);
3346 }
3347
3348 /*
3349  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3350  * set to B_INVAL.
3351  */
3352 struct buf *
3353 geteblk(int size, int flags)
3354 {
3355         struct buf *bp;
3356         int maxsize;
3357
3358         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3359         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
3360                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3361                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3362                         return (NULL);
3363         }
3364         allocbuf(bp, size);
3365         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3366         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3367         return (bp);
3368 }
3369
3370
3371 /*
3372  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3373  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3374  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3375  * resize a buffer up or down.
3376  *
3377  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3378  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3379  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3380  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3381  *
3382  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3383  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3384  */
3385
3386 int
3387 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3388 {
3389         int newbsize, mbsize;
3390         int i;
3391
3392         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3393
3394         if (bp->b_kvasize < size)
3395                 panic("allocbuf: buffer too small");
3396
3397         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3398                 caddr_t origbuf;
3399                 int origbufsize;
3400                 /*
3401                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3402                  * mess with B_CACHE.
3403                  */
3404                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3405                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3406                         newbsize = mbsize;
3407                 else
3408                         newbsize = round_page(size);
3409
3410                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3411                         /*
3412                          * malloced buffers are not shrunk
3413                          */
3414                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3415                                 if (newbsize) {
3416                                         bp->b_bcount = size;
3417                                 } else {
3418                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3419                                         if (bp->b_bufsize) {
3420                                                 atomic_subtract_long(
3421                                                     &bufmallocspace,
3422                                                     bp->b_bufsize);
3423                                                 bufspacewakeup();
3424                                                 bp->b_bufsize = 0;
3425                                         }
3426                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3427                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3428                                         bp->b_bcount = 0;
3429                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3430                                 }
3431                                 return 1;
3432                         }               
3433                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3434                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3435                         /*
3436                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3437                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3438                          * grows.
3439                          */
3440                         /*
3441                          * There is a potential smp race here that could lead
3442                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3443                          * is probably extremely rare and not worth worrying
3444                          * over.
3445                          */
3446                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3447                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3448                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3449
3450                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3451                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3452                                 bp->b_bcount = size;
3453                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3454                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3455                                 return 1;
3456                         }
3457                         origbuf = NULL;
3458                         origbufsize = 0;
3459                         /*
3460                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
3461                          * then we revert to the page-allocation scheme.
3462                          */
3463                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3464                                 origbuf = bp->b_data;
3465                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3466                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3467                                 if (bp->b_bufsize) {
3468                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3469                                             bp->b_bufsize);
3470                                         bufspacewakeup();
3471                                         bp->b_bufsize = 0;
3472                                 }
3473                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3474                                 newbsize = round_page(newbsize);
3475                         }
3476                         vm_hold_load_pages(
3477                             bp,
3478                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3479                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3480                         if (origbuf) {
3481                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3482                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3483                         }
3484                 }
3485         } else {
3486                 int desiredpages;
3487
3488                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3489                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3490                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3491
3492                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3493                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3494                 /*
3495                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3496                  * 0-length.
3497                  */
3498                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3499                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3500
3501                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3502                         /*
3503                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3504                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3505                          * if we have to remove any pages.
3506                          */
3507                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3508                                 vm_page_t m;
3509
3510                                 if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3511                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3512                                         pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3513                                             (vm_offset_t)bp->b_data) +
3514                                             (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3515                                             (bp->b_npages - desiredpages));
3516                                 } else
3517                                         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3518                                 VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3519                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3520                                         /*
3521                                          * the page is not freed here -- it
3522                                          * is the responsibility of 
3523                                          * vnode_pager_setsize
3524                                          */
3525                                         m = bp->b_pages[i];
3526                                         KASSERT(m != bogus_page,
3527                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3528                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE,
3529                                             "biodep"))
3530                                                 continue;
3531
3532                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3533                                         vm_page_lock(m);
3534                                         vm_page_unwire(m, 0);
3535                                         vm_page_unlock(m);
3536                                 }
3537                                 VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3538                                 bp->b_npages = desiredpages;
3539                         }
3540                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3541                         /*
3542                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3543                          * byte-granular fashion.
3544                          */
3545                         vm_object_t obj;
3546                         vm_offset_t toff;
3547                         vm_offset_t tinc;
3548
3549                         /*
3550                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3551                          * allocating them if necessary.  We must clear
3552                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3553                          * range covered by the buffer.
3554                          */
3555
3556                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3557
3558                         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3559                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3560                                 vm_page_t m;
3561
3562                                 /*
3563                                  * We must allocate system pages since blocking
3564                                  * here could interfere with paging I/O, no
3565                                  * matter which process we are.
3566                                  *
3567                                  * We can only test VPO_BUSY here.  Blocking on
3568                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3569                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3570                                  * Thus, we specify VM_ALLOC_IGN_SBUSY.
3571                                  */
3572                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3573                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3574                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3575                                     VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3576                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3577                                 if (m->valid == 0)
3578                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3579                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3580                                 ++bp->b_npages;
3581                         }
3582
3583                         /*
3584                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3585                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3586                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3587                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3588                          * aligned range ( newbsize ).
3589                          *
3590                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3591                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3592                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3593                          * fails with NFS if the server or some other client
3594                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3595                          * B_CACHE may remain set! XXX
3596                          */
3597
3598                         toff = bp->b_bcount;
3599                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3600
3601                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3602                                 vm_pindex_t pi;
3603
3604                                 if (tinc > (size - toff))
3605                                         tinc = size - toff;
3606
3607                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3608                                     PAGE_SHIFT;
3609
3610                                 vfs_buf_test_cache(
3611                                     bp, 
3612                                     bp->b_offset,
3613                                     toff, 
3614                                     tinc, 
3615                                     bp->b_pages[pi]
3616                                 );
3617                                 toff += tinc;
3618                                 tinc = PAGE_SIZE;
3619                         }
3620                         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3621
3622                         /*
3623                          * Step 3, fixup the KVM pmap.
3624                          */
3625                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0)
3626                                 bpmap_qenter(bp);
3627                         else
3628                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3629                 }
3630         }
3631         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3632                 bufspacewakeup();
3633         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3634         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3635         return 1;
3636 }
3637
3638 extern int inflight_transient_maps;
3639
3640 void
3641 biodone(struct bio *bp)
3642 {
3643         struct mtx *mtxp;
3644         void (*done)(struct bio *);
3645         vm_offset_t start, end;
3646         int transient;
3647
3648         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3649         mtx_lock(mtxp);
3650         bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3651         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3652                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3653                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3654                 transient = 1;
3655         } else {
3656                 transient = 0;
3657                 start = end = 0;
3658         }
3659         done = bp->bio_done;
3660         if (done == NULL)
3661                 wakeup(bp);
3662         mtx_unlock(mtxp);
3663         if (done != NULL)
3664                 done(bp);
3665         if (transient) {
3666                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3667                 vm_map_remove(bio_transient_map, start, end);
3668                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3669         }
3670 }
3671
3672 /*
3673  * Wait for a BIO to finish.
3674  *
3675  * XXX: resort to a timeout for now.  The optimal locking (if any) for this
3676  * case is not yet clear.
3677  */
3678 int
3679 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3680 {
3681         struct mtx *mtxp;
3682
3683         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3684         mtx_lock(mtxp);
3685         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3686                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, hz / 10);
3687         mtx_unlock(mtxp);
3688         if (bp->bio_error != 0)
3689                 return (bp->bio_error);
3690         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3691                 return (0);
3692         return (EIO);
3693 }
3694
3695 void
3696 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3697 {
3698         
3699         if (error) {
3700                 bp->bio_error = error;
3701                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3702         }
3703         if (stat != NULL)
3704                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3705         biodone(bp);
3706 }
3707
3708 /*
3709  *      bufwait:
3710  *
3711  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3712  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3713  *      error and cleared.
3714  */
3715 int
3716 bufwait(struct buf *bp)
3717 {
3718         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3719                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3720         else
3721                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3722         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3723                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3724                 return (EINTR);
3725         }
3726         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3727                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3728         } else {
3729                 return (0);
3730         }
3731 }
3732
3733  /*
3734   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3735   */
3736 static void
3737 bufdonebio(struct bio *bip)
3738 {
3739         struct buf *bp;
3740
3741         bp = bip->bio_caller2;
3742         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3743         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3744         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3745         bp->b_error = bip->bio_error;
3746         if (bp->b_error)
3747                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3748         bufdone(bp);
3749         g_destroy_bio(bip);
3750 }
3751
3752 void
3753 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3754 {
3755         struct cdevsw *csw;
3756         int ref;
3757
3758         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3759             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s) %p",
3760             devtoname(dev), dev));
3761
3762         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3763         dev_strategy_csw(dev, csw, bp);
3764         dev_relthread(dev, ref);
3765 }
3766
3767 void
3768 dev_strategy_csw(struct cdev *dev, struct cdevsw *csw, struct buf *bp)
3769 {
3770         struct bio *bip;
3771
3772         KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ || bp->b_iocmd == BIO_WRITE,
3773             ("b_iocmd botch"));
3774         KASSERT(((dev->si_flags & SI_ETERNAL) != 0 && csw != NULL) ||
3775             dev->si_threadcount > 0,
3776             ("dev_strategy_csw threadcount cdev *(%s) %p", devtoname(dev),
3777             dev));
3778         if (csw == NULL) {
3779                 bp->b_error = ENXIO;
3780                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3781                 bufdone(bp);
3782                 return;
3783         }
3784         for (;;) {
3785                 bip = g_new_bio();
3786                 if (bip != NULL)
3787                         break;
3788                 /* Try again later */
3789                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3790         }
3791         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3792         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3793         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3794         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3795         bdata2bio(bp, bip);
3796         bip->bio_done = bufdonebio;
3797         bip->bio_caller2 = bp;
3798         bip->bio_dev = dev;
3799         (*csw->d_strategy)(bip);
3800 }
3801
3802 /*
3803  *      bufdone:
3804  *
3805  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3806  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3807  *      not allowed.
3808  *
3809  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3810  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3811  *      assuming B_INVAL is clear.
3812  *
3813  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3814  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3815  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3816  *
3817  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3818  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3819  *      in the biodone routine.
3820  */
3821 void
3822 bufdone(struct buf *bp)
3823 {
3824         struct bufobj *dropobj;
3825         void    (*biodone)(struct buf *);
3826
3827         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3828         dropobj = NULL;
3829
3830         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3831         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3832
3833         runningbufwakeup(bp);
3834         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3835                 dropobj = bp->b_bufobj;
3836         /* call optional completion function if requested */
3837         if (bp->b_iodone != NULL) {
3838                 biodone = bp->b_iodone;
3839                 bp->b_iodone = NULL;
3840                 (*biodone) (bp);
3841                 if (dropobj)
3842                         bufobj_wdrop(dropobj);
3843                 return;
3844         }
3845
3846         bufdone_finish(bp);
3847
3848         if (dropobj)
3849                 bufobj_wdrop(dropobj);
3850 }
3851
3852 void
3853 bufdone_finish(struct buf *bp)
3854 {
3855         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3856
3857         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3858                 buf_complete(bp);
3859
3860         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3861                 vm_ooffset_t foff;
3862                 vm_page_t m;
3863                 vm_object_t obj;
3864                 struct vnode *vp;
3865                 int bogus, i, iosize;
3866
3867                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3868                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3869                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3870                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3871
3872                 vp = bp->b_vp;
3873                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3874                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3875                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3876                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3877
3878                 foff = bp->b_offset;
3879                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3880                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3881
3882                 /*
3883                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3884                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3885                  * routines.
3886                  */
3887                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3888                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3889                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3890                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3891                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3892                 }
3893                 bogus = 0;
3894                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
3895                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3896                         int bogusflag = 0;
3897                         int resid;
3898
3899                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3900                         if (resid > iosize)
3901                                 resid = iosize;
3902
3903                         /*
3904                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3905                          */
3906                         m = bp->b_pages[i];
3907                         if (m == bogus_page) {
3908                                 bogus = bogusflag = 1;
3909                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3910                                 if (m == NULL)
3911                                         panic("biodone: page disappeared!");
3912                                 bp->b_pages[i] = m;
3913                         }
3914                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3915                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3916                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3917
3918                         /*
3919                          * In the write case, the valid and clean bits are
3920                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3921                          * only need to do this here in the read case.
3922                          */
3923                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3924                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3925                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3926                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3927                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3928                         }
3929
3930                         vm_page_io_finish(m);
3931                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3932                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3933                         iosize -= resid;
3934                 }
3935                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3936                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3937                 if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3938                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3939                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3940                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3941                 }
3942         }
3943
3944         /*
3945          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3946          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3947          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3948          */
3949
3950         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3951                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3952                         brelse(bp);
3953                 else
3954                         bqrelse(bp);
3955         } else
3956                 bdone(bp);
3957 }
3958
3959 /*
3960  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3961  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3962  * consistant.
3963  */
3964 void
3965 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3966 {
3967         int i;
3968         vm_object_t obj;
3969         vm_page_t m;
3970
3971         runningbufwakeup(bp);
3972         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3973                 return;
3974
3975         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3976         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3977         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3978                 m = bp->b_pages[i];
3979                 if (m == bogus_page) {
3980                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3981                         if (!m)
3982                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3983                         bp->b_pages[i] = m;
3984                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3985                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3986                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3987                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3988                         } else
3989                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3990                 }
3991                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3992                 vm_page_io_finish(m);
3993         }
3994         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3995         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3996 }
3997
3998 /*
3999  * vfs_page_set_valid:
4000  *
4001  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
4002  *      range is restricted to the buffer's size.
4003  *
4004  *      This routine is typically called after a read completes.
4005  */
4006 static void
4007 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4008 {
4009         vm_ooffset_t eoff;
4010
4011         /*
4012          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
4013          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
4014          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
4015          * allocation size of the buffer.
4016          */
4017         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
4018         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4019                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4020
4021         /*
4022          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4023          * entire page.
4024          */
4025         if (eoff > off)
4026                 vm_page_set_valid(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
4027 }
4028
4029 /*
4030  * vfs_page_set_validclean:
4031  *
4032  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
4033  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
4034  */
4035 static void
4036 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4037 {
4038         vm_ooffset_t soff, eoff;
4039
4040         /*
4041          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4042          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
4043          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4044          * of the buffer.
4045          */
4046         soff = off;
4047         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4048         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4049                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4050
4051         /*
4052          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4053          * entire page.
4054          */
4055         if (eoff > soff) {
4056                 vm_page_set_validclean(
4057                     m,
4058                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4059                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4060                 );
4061         }
4062 }
4063
4064 /*
4065  * Ensure that all buffer pages are not busied by VPO_BUSY flag. If
4066  * any page is busy, drain the flag.
4067  */
4068 static void
4069 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
4070 {
4071         vm_page_t m;
4072         int i, last_busied;
4073
4074         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_bufobj->bo_object, MA_OWNED);
4075         last_busied = 0;
4076         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4077                 m = bp->b_pages[i];
4078                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0) {
4079                         for (; last_busied < i; last_busied++)
4080                                 vm_page_busy(bp->b_pages[last_busied]);
4081                         while ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0)
4082                                 vm_page_sleep(m, "vbpage");
4083                 }
4084         }
4085         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4086                 vm_page_wakeup(bp->b_pages[i]);
4087 }
4088
4089 /*
4090  * This routine is called before a device strategy routine.
4091  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4092  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4093  * almost as being VPO_BUSY.  Also the object paging_in_progress
4094  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4095  * inconsistant.
4096  *
4097  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4098  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4099  * and should be ignored.
4100  */
4101 void
4102 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4103 {
4104         int i, bogus;
4105         vm_object_t obj;
4106         vm_ooffset_t foff;
4107         vm_page_t m;
4108
4109         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4110                 return;
4111
4112         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4113         foff = bp->b_offset;
4114         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4115             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4116         VM_OBJECT_LOCK(obj);
4117         vfs_drain_busy_pages(bp);
4118         if (bp->b_bufsize != 0)
4119                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4120         bogus = 0;
4121         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4122                 m = bp->b_pages[i];
4123
4124                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4125                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4126                         vm_page_io_start(m);
4127                 }
4128                 /*
4129                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4130                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4131                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4132                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4133                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4134                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4135                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4136                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4137                  * first place ).  The replacement prevents the read
4138                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4139                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4140                  * It may not work properly with small-block devices.
4141                  * We need to find a better way.
4142                  */
4143                 if (clear_modify) {
4144                         pmap_remove_write(m);
4145                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4146                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4147                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4148                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4149                         bogus++;
4150                 }
4151                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4152         }
4153         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
4154         if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4155                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4156                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4157                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4158         }
4159 }
4160
4161 /*
4162  *      vfs_bio_set_valid:
4163  *
4164  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4165  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4166  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4167  *      page.
4168  */
4169 void   
4170 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4171 {
4172         int i, n;
4173         vm_page_t m;
4174
4175         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4176                 return;
4177
4178         /*
4179          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4180          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4181          * first page that can be validated.
4182          */
4183         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4184         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4185
4186         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4187         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4188                 m = bp->b_pages[i];
4189                 if (n > size)
4190                         n = size;
4191                 vm_page_set_valid(m, base & PAGE_MASK, n);
4192                 base += n;
4193                 size -= n;
4194                 n = PAGE_SIZE;
4195         }
4196         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4197 }
4198
4199 /*
4200  *      vfs_bio_clrbuf:
4201  *
4202  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4203  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4204  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4205  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4206  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4207  *
4208  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4209  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4210  */
4211 void
4212 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4213 {
4214         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4215
4216         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4217                 clrbuf(bp);
4218                 return;
4219         }
4220         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4221         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4222         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4223         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4224             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4225                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4226                         goto unlock;
4227                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4228                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[0]->object, MA_OWNED);
4229                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4230                         goto unlock;
4231                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4232                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4233                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4234                         goto unlock;
4235                 }
4236         }
4237         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4238         slide = 0;
4239         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4240                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4241                 ea = slide & PAGE_MASK;
4242                 if (ea == 0)
4243                         ea = PAGE_SIZE;
4244                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4245                         continue;
4246                 j = sa / DEV_BSIZE;
4247                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4248                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[i]->object, MA_OWNED);
4249                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4250                         continue;
4251                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4252                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4253                 else {
4254                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4255                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4256                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4257                                             sa, DEV_BSIZE);
4258                                 }
4259                         }
4260                 }
4261                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4262         }
4263 unlock:
4264         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4265         bp->b_resid = 0;
4266 }
4267
4268 void
4269 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4270 {
4271         vm_page_t m;
4272         int i, n;
4273
4274         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4275                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4276                 bzero(bp->b_data + base, size);
4277         } else {
4278                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4279                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4280                 VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4281                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4282                         m = bp->b_pages[i];
4283                         if (n > size)
4284                                 n = size;
4285                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4286                         base += n;
4287                         size -= n;
4288                         n = PAGE_SIZE;
4289                 }
4290                 VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4291         }
4292 }
4293
4294 /*
4295  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4296  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4297  * not associated with a file object.
4298  */
4299 static void
4300 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4301 {
4302         vm_offset_t pg;
4303         vm_page_t p;
4304         int index;
4305
4306         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4307
4308         to = round_page(to);
4309         from = round_page(from);
4310         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4311
4312         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4313 tryagain:
4314                 /*
4315                  * note: must allocate system pages since blocking here
4316                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4317                  * process we are.
4318                  */
4319                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4320                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4321                 if (p == NULL) {
4322                         VM_WAIT;
4323                         goto tryagain;
4324                 }
4325                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4326                 bp->b_pages[index] = p;
4327         }
4328         bp->b_npages = index;
4329 }
4330
4331 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4332 static void
4333 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4334 {
4335         vm_offset_t from;
4336         vm_page_t p;
4337         int index, newnpages;
4338
4339         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4340
4341         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4342         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4343         if (bp->b_npages > newnpages)
4344                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4345         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4346                 p = bp->b_pages[index];
4347                 bp->b_pages[index] = NULL;
4348                 if (p->busy != 0)
4349                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4350                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4351                 p->wire_count--;
4352                 vm_page_free(p);
4353                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4354         }
4355         bp->b_npages = newnpages;
4356 }
4357
4358 /*
4359  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4360  *
4361  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4362  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4363  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4364  *
4365  * Note that even if the caller determines that the address space should
4366  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4367  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4368  * check the return value.
4369  */
4370 int
4371 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4372 {
4373         caddr_t kva;
4374         vm_prot_t prot;
4375         int pidx;
4376
4377         if (bp->b_bufsize < 0)
4378                 return (-1);
4379         prot = VM_PROT_READ;
4380         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4381                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4382         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4383             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4384             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4385                 return (-1);
4386         bp->b_npages = pidx;
4387         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4388                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
4389                 kva = bp->b_saveaddr;
4390                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4391                 bp->b_data = kva + (((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK);
4392                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4393         } else {
4394                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
4395                 bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4396                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4397                 bp->b_data = unmapped_buf;
4398         }
4399         return(0);
4400 }
4401
4402 /*
4403  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4404  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4405  */
4406 void
4407 vunmapbuf(struct buf *bp)
4408 {
4409         int npages;
4410
4411         npages = bp->b_npages;
4412         if (bp->b_flags & B_UNMAPPED)
4413                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4414         else
4415                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4416         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4417         
4418         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
4419 }
4420
4421 void
4422 bdone(struct buf *bp)
4423 {
4424         struct mtx *mtxp;
4425
4426         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4427         mtx_lock(mtxp);
4428         bp->b_flags |= B_DONE;
4429         wakeup(bp);
4430         mtx_unlock(mtxp);
4431 }
4432
4433 void
4434 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4435 {
4436         struct mtx *mtxp;
4437
4438         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4439         mtx_lock(mtxp);
4440         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4441                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4442         mtx_unlock(mtxp);
4443 }
4444
4445 int
4446 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4447 {
4448
4449         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
4450 }
4451
4452 void
4453 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4454 {
4455         int i = 0;
4456         struct vnode *vp;
4457
4458         vp = bp->b_vp;
4459         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4460         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4461             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4462         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4463         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4464 }
4465
4466 void
4467 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4468 {
4469
4470         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4471         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
4472         bo->bo_numoutput++;
4473 }
4474
4475 void
4476 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4477 {
4478
4479         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4480         BO_LOCK(bo);
4481         bo->bo_numoutput++;
4482         BO_UNLOCK(bo);
4483 }
4484
4485 void
4486 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4487 {
4488
4489         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4490         BO_LOCK(bo);
4491         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4492         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4493                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4494                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4495         }
4496         BO_UNLOCK(bo);
4497 }
4498
4499 int
4500 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4501 {
4502         int error;
4503
4504         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4505         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
4506         error = 0;
4507         while (bo->bo_numoutput) {
4508                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4509                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_MTX(bo),
4510                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4511                 if (error)
4512                         break;
4513         }
4514         return (error);
4515 }
4516
4517 void
4518 bpin(struct buf *bp)
4519 {
4520         struct mtx *mtxp;
4521
4522         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4523         mtx_lock(mtxp);
4524         bp->b_pin_count++;
4525         mtx_unlock(mtxp);
4526 }
4527
4528 void
4529 bunpin(struct buf *bp)
4530 {
4531         struct mtx *mtxp;
4532
4533         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4534         mtx_lock(mtxp);
4535         if (--bp->b_pin_count == 0)
4536                 wakeup(bp);
4537         mtx_unlock(mtxp);
4538 }
4539
4540 void
4541 bunpin_wait(struct buf *bp)
4542 {
4543         struct mtx *mtxp;
4544
4545         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4546         mtx_lock(mtxp);
4547         while (bp->b_pin_count > 0)
4548                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4549         mtx_unlock(mtxp);
4550 }
4551
4552 /*
4553  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4554  */
4555 void
4556 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4557 {
4558
4559         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0) {
4560                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4561                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4562                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4563                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4564                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4565                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4566                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4567                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4568                     ("Buffer %p too short: %d %jd %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4569                     (uintmax_t)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4570         } else {
4571                 bip->bio_data = bp->b_data;
4572                 bip->bio_ma = NULL;
4573         }
4574 }
4575
4576 #include "opt_ddb.h"
4577 #ifdef DDB
4578 #include <ddb/ddb.h>
4579
4580 /* DDB command to show buffer data */
4581 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4582 {
4583         /* get args */
4584         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4585
4586         if (!have_addr) {
4587                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4588                 return;
4589         }
4590
4591         db_printf("buf at %p\n", bp);
4592         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4593             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4594             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4595         db_printf(
4596             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4597             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4598             "b_dep = %p\n",
4599             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4600             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4601             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4602         if (bp->b_npages) {
4603                 int i;
4604                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4605                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4606                         vm_page_t m;
4607                         m = bp->b_pages[i];
4608                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4609                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4610                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4611                                 db_printf(",");
4612                 }
4613                 db_printf("\n");
4614         }
4615         db_printf(" ");
4616         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4617 }
4618
4619 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4620 {
4621         struct buf *bp;
4622         int i;
4623
4624         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4625                 bp = &buf[i];
4626                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4627                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4628                         db_printf("\n");
4629                 }
4630         }
4631 }
4632
4633 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4634 {
4635         struct vnode *vp;
4636         struct buf *bp;
4637
4638         if (!have_addr) {
4639                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4640                 return;
4641         }
4642         vp = (struct vnode *)addr;
4643         db_printf("Clean buffers:\n");
4644         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4645                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4646                 db_printf("\n");
4647         }
4648         db_printf("Dirty buffers:\n");
4649         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4650                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4651                 db_printf("\n");
4652         }
4653 }
4654
4655 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4656 {
4657         struct buf *bp;
4658         int i, used = 0, nfree = 0;
4659
4660         if (have_addr) {
4661                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4662                 return;
4663         }
4664
4665         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4666                 bp = &buf[i];
4667                 if ((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) != 0)
4668                         nfree++;
4669                 else
4670                         used++;
4671         }
4672
4673         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4674             nfree + used);
4675         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4676 }
4677 #endif /* DDB */