]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFC r284526:
[FreeBSD/stable/10.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/rwlock.h>
66 #include <sys/sysctl.h>
67 #include <sys/vmem.h>
68 #include <sys/vmmeter.h>
69 #include <sys/vnode.h>
70 #include <geom/geom.h>
71 #include <vm/vm.h>
72 #include <vm/vm_param.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_pageout.h>
75 #include <vm/vm_page.h>
76 #include <vm/vm_object.h>
77 #include <vm/vm_extern.h>
78 #include <vm/vm_map.h>
79 #include "opt_compat.h"
80 #include "opt_swap.h"
81
82 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
83
84 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
85
86 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
87         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
88         .bop_write      =       bufwrite,
89         .bop_strategy   =       bufstrategy,
90         .bop_sync       =       bufsync,
91         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
92 };
93
94 /*
95  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
96  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
97  */
98 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
99 caddr_t unmapped_buf;
100
101 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
102 struct proc *bufdaemonproc;
103
104 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
105 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
106 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
107                 vm_offset_t to);
108 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
109 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
110                 vm_page_t m);
111 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
112 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
113 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
114 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
115                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
116 static int buf_flush(struct vnode *vp, int);
117 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
118 static void buf_daemon(void);
119 static void bremfreel(struct buf *bp);
120 static __inline void bd_wakeup(void);
121 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
122     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
123 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
124 #endif
125
126 int vmiodirenable = TRUE;
127 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
128     "Use the VM system for directory writes");
129 long runningbufspace;
130 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
131     "Amount of presently outstanding async buffer io");
132 static long bufspace;
133 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
134     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
135 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
136     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
137 #else
138 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
139     "Virtual memory used for buffers");
140 #endif
141 static long unmapped_bufspace;
142 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, unmapped_bufspace, CTLFLAG_RD,
143     &unmapped_bufspace, 0,
144     "Amount of unmapped buffers, inclusive in the bufspace");
145 static long maxbufspace;
146 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
147     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
148 static long bufmallocspace;
149 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
150     "Amount of malloced memory for buffers");
151 static long maxbufmallocspace;
152 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
153     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
154 static long lobufspace;
155 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
156     "Minimum amount of buffers we want to have");
157 long hibufspace;
158 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
159     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
160 static int bufreusecnt;
161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
162     "Number of times we have reused a buffer");
163 static int buffreekvacnt;
164 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
165     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
166 static int bufdefragcnt;
167 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
168     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
169 static long lorunningspace;
170 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
171     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
172 static long hirunningspace;
173 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
174     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
175 int dirtybufferflushes;
176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
177     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
178 int bdwriteskip;
179 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
180     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
181 int altbufferflushes;
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
183     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
184 static int recursiveflushes;
185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
186     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
187 static int numdirtybuffers;
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
189     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
190 static int lodirtybuffers;
191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
192     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
193 static int hidirtybuffers;
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
195     "When the number of dirty buffers is considered severe");
196 int dirtybufthresh;
197 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
198     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
199 static int numfreebuffers;
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
201     "Number of free buffers");
202 static int lofreebuffers;
203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
204    "XXX Unused");
205 static int hifreebuffers;
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
207    "XXX Complicatedly unused");
208 static int getnewbufcalls;
209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
210    "Number of calls to getnewbuf");
211 static int getnewbufrestarts;
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
213     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
214 static int mappingrestarts;
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RW, &mappingrestarts, 0,
216     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
217     "unmapped buffer");
218 static int flushbufqtarget = 100;
219 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
220     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
221 static long notbufdflushes;
222 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes, 0,
223     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
224 static long barrierwrites;
225 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
226     "Number of barrier writes");
227 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
228     &unmapped_buf_allowed, 0,
229     "Permit the use of the unmapped i/o");
230
231 /*
232  * Lock for the non-dirty bufqueues
233  */
234 static struct mtx_padalign bqclean;
235
236 /*
237  * Lock for the dirty queue.
238  */
239 static struct mtx_padalign bqdirty;
240
241 /*
242  * This lock synchronizes access to bd_request.
243  */
244 static struct mtx_padalign bdlock;
245
246 /*
247  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
248  * waitrunningbufspace().
249  */
250 static struct mtx_padalign rbreqlock;
251
252 /*
253  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
254  */
255 static struct rwlock_padalign nblock;
256
257 /*
258  * Lock that protects bdirtywait.
259  */
260 static struct mtx_padalign bdirtylock;
261
262 /*
263  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
264  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
265  * is idling.
266  */
267 static int bd_request;
268
269 /*
270  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
271  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
272  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
273  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
274  */
275 static int bd_speedupreq;
276
277 /*
278  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
279  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
280  * really that bad.  it would be better to split the buffer
281  * for input in the case of buffers partially already in memory,
282  * but the code is intricate enough already.
283  */
284 vm_page_t bogus_page;
285
286 /*
287  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
288  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
289  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
290  */
291 static int runningbufreq;
292
293 /* 
294  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
295  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
296  * by and/or.
297  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountadd(), bwillwrite(),
298  * getnewbuf(), and getblk().
299  */
300 static volatile int needsbuffer;
301
302 /*
303  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
304  */
305 static int bdirtywait;
306
307 /*
308  * Definitions for the buffer free lists.
309  */
310 #define BUFFER_QUEUES   5       /* number of free buffer queues */
311
312 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
313 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
314 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
315 #define QUEUE_EMPTYKVA  3       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
316 #define QUEUE_EMPTY     4       /* empty buffer headers */
317 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
318
319 /* Queues for free buffers with various properties */
320 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
321 #ifdef INVARIANTS
322 static int bq_len[BUFFER_QUEUES];
323 #endif
324
325 /*
326  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
327  * buf_wmesg is referred from macros.
328  */
329 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
330
331 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
332 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
333 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
334
335 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
336     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
337 static int
338 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
339 {
340         long lvalue;
341         int ivalue;
342
343         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
344                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
345         lvalue = *(long *)arg1;
346         if (lvalue > INT_MAX)
347                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
348                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
349         ivalue = lvalue;
350         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
351 }
352 #endif
353
354 /*
355  *      bqlock:
356  *
357  *      Return the appropriate queue lock based on the index.
358  */
359 static inline struct mtx *
360 bqlock(int qindex)
361 {
362
363         if (qindex == QUEUE_DIRTY)
364                 return (struct mtx *)(&bqdirty);
365         return (struct mtx *)(&bqclean);
366 }
367
368 /*
369  *      bdirtywakeup:
370  *
371  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
372  */
373 static void
374 bdirtywakeup(void)
375 {
376         mtx_lock(&bdirtylock);
377         if (bdirtywait) {
378                 bdirtywait = 0;
379                 wakeup(&bdirtywait);
380         }
381         mtx_unlock(&bdirtylock);
382 }
383
384 /*
385  *      bdirtysub:
386  *
387  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
388  *      threads blocked in bwillwrite().
389  */
390 static void
391 bdirtysub(void)
392 {
393
394         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, -1) ==
395             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
396                 bdirtywakeup();
397 }
398
399 /*
400  *      bdirtyadd:
401  *
402  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
403  *      daemon if needed.
404  */
405 static void
406 bdirtyadd(void)
407 {
408
409         /*
410          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
411          * buf daemon will keep running until the condition clears.
412          */
413         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, 1) ==
414             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
415                 bd_wakeup();
416 }
417
418 /*
419  *      bufspacewakeup:
420  *
421  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
422  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
423  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
424  *      bp's get placed back in the queues.
425  */
426
427 static __inline void
428 bufspacewakeup(void)
429 {
430         int need_wakeup, on;
431
432         /*
433          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
434          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
435          * process will be able to now.
436          */
437         rw_rlock(&nblock);
438         for (;;) {
439                 need_wakeup = 0;
440                 on = needsbuffer;
441                 if ((on & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) == 0)
442                         break;
443                 need_wakeup = 1;
444                 if (atomic_cmpset_rel_int(&needsbuffer, on,
445                     on & ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE))
446                         break;
447         }
448         if (need_wakeup)
449                 wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
450         rw_runlock(&nblock);
451 }
452
453 /*
454  *      runningwakeup:
455  *
456  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
457  *      below lorunningspace.
458  */
459 static void
460 runningwakeup(void)
461 {
462
463         mtx_lock(&rbreqlock);
464         if (runningbufreq) {
465                 runningbufreq = 0;
466                 wakeup(&runningbufreq);
467         }
468         mtx_unlock(&rbreqlock);
469 }
470
471 /*
472  *      runningbufwakeup:
473  *
474  *      Decrement the outstanding write count according.
475  */
476 void
477 runningbufwakeup(struct buf *bp)
478 {
479         long space, bspace;
480
481         bspace = bp->b_runningbufspace;
482         if (bspace == 0)
483                 return;
484         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
485         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
486             space, bspace));
487         bp->b_runningbufspace = 0;
488         /*
489          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
490          * the threshold to falling below it.
491          */
492         if (space < lorunningspace)
493                 return;
494         if (space - bspace > lorunningspace)
495                 return;
496         runningwakeup();
497 }
498
499 /*
500  *      bufcountadd:
501  *
502  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
503  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
504  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
505  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
506  */
507 static __inline void
508 bufcountadd(struct buf *bp)
509 {
510         int mask, need_wakeup, old, on;
511
512         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
513             ("buf %p already counted as free", bp));
514         bp->b_flags |= B_INFREECNT;
515         old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, 1);
516         KASSERT(old >= 0 && old < nbuf,
517             ("numfreebuffers climbed to %d", old + 1));
518         mask = VFS_BIO_NEED_ANY;
519         if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
520                 mask |= VFS_BIO_NEED_FREE;
521         rw_rlock(&nblock);
522         for (;;) {
523                 need_wakeup = 0;
524                 on = needsbuffer;
525                 if (on == 0)
526                         break;
527                 need_wakeup = 1;
528                 if (atomic_cmpset_rel_int(&needsbuffer, on, on & ~mask))
529                         break;
530         }
531         if (need_wakeup)
532                 wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
533         rw_runlock(&nblock);
534 }
535
536 /*
537  *      bufcountsub:
538  *
539  *      Decrement the numfreebuffers count as needed.
540  */
541 static void
542 bufcountsub(struct buf *bp)
543 {
544         int old;
545
546         /*
547          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
548          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
549          * numfreebuffers.
550          */
551         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
552                 KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0,
553                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
554                 bp->b_flags &= ~B_INFREECNT;
555                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
556                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
557         }
558 }
559
560 /*
561  *      waitrunningbufspace()
562  *
563  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
564  *      running.  This routine is used in async-write situations to
565  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
566  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
567  *
568  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
569  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
570  *      caller's write has reached the device.
571  */
572 void
573 waitrunningbufspace(void)
574 {
575
576         mtx_lock(&rbreqlock);
577         while (runningbufspace > hirunningspace) {
578                 runningbufreq = 1;
579                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
580         }
581         mtx_unlock(&rbreqlock);
582 }
583
584
585 /*
586  *      vfs_buf_test_cache:
587  *
588  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
589  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
590  *      valid data.
591  */
592 static __inline
593 void
594 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
595                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
596                   vm_page_t m)
597 {
598
599         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
600         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
601                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
602                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
603                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
604         }
605 }
606
607 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
608 static __inline void
609 bd_wakeup(void)
610 {
611
612         mtx_lock(&bdlock);
613         if (bd_request == 0) {
614                 bd_request = 1;
615                 wakeup(&bd_request);
616         }
617         mtx_unlock(&bdlock);
618 }
619
620 /*
621  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
622  */
623 void
624 bd_speedup(void)
625 {
626         int needwake;
627
628         mtx_lock(&bdlock);
629         needwake = 0;
630         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
631                 needwake = 1;
632         bd_speedupreq = 1;
633         bd_request = 1;
634         if (needwake)
635                 wakeup(&bd_request);
636         mtx_unlock(&bdlock);
637 }
638
639 #ifndef NSWBUF_MIN
640 #define NSWBUF_MIN      16
641 #endif
642
643 #ifdef __i386__
644 #define TRANSIENT_DENOM 5
645 #else
646 #define TRANSIENT_DENOM 10
647 #endif
648
649 /*
650  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
651  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
652  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
653  * being reserved at this time.
654  */
655 caddr_t
656 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
657 {
658         int tuned_nbuf;
659         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
660
661         /*
662          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
663          * PAGE_SIZE is >= 1K)
664          */
665         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
666
667         /*
668          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
669          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
670          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
671          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
672          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
673          * maxbcache bytes.
674          *
675          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
676          */
677         if (nbuf == 0) {
678                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
679
680                 nbuf = 50;
681                 if (physmem_est > 4096)
682                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
683                             65536 / factor);
684                 if (physmem_est > 65536)
685                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
686                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
687
688                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
689                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
690                 tuned_nbuf = 1;
691         } else
692                 tuned_nbuf = 0;
693
694         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
695         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
696         if (nbuf > maxbuf) {
697                 if (!tuned_nbuf)
698                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
699                             maxbuf);
700                 nbuf = maxbuf;
701         }
702
703         /*
704          * Ideal allocation size for the transient bio submap if 10%
705          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
706          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
707          *
708          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
709          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
710          * maximum buffer map extent on the platform.
711          *
712          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
713          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
714          * with ample KVA space.
715          */
716         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
717                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
718                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
719                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
720                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
721                         /*
722                          * There is more KVA than memory.  Do not
723                          * adjust buffer map size, and assign the rest
724                          * of maxbuf to transient map.
725                          */
726                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
727                 } else {
728                         /*
729                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
730                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
731                          * the buffer map to the transient bio map.
732                          */
733                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
734                         buf_sz -= biotmap_sz;
735                 }
736                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
737                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
738                 else
739                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
740                 /*
741                  * Artifically limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
742                  * using the transient mapping.
743                  */
744                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
745                         bio_transient_maxcnt = 1024;
746                 if (tuned_nbuf)
747                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
748         }
749
750         /*
751          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
752          * We have no less then 16 and no more then 256.
753          */
754         nswbuf = min(nbuf / 4, 256);
755         TUNABLE_INT_FETCH("kern.nswbuf", &nswbuf);
756         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
757                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
758
759         /*
760          * Reserve space for the buffer cache buffers
761          */
762         swbuf = (void *)v;
763         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
764         buf = (void *)v;
765         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
766
767         return(v);
768 }
769
770 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
771 void
772 bufinit(void)
773 {
774         struct buf *bp;
775         int i;
776
777         CTASSERT(MAXBCACHEBUF >= MAXBSIZE);
778         mtx_init(&bqclean, "bufq clean lock", NULL, MTX_DEF);
779         mtx_init(&bqdirty, "bufq dirty lock", NULL, MTX_DEF);
780         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
781         rw_init(&nblock, "needsbuffer lock");
782         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
783         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
784
785         /* next, make a null set of free lists */
786         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
787                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
788
789         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
790         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
791                 bp = &buf[i];
792                 bzero(bp, sizeof *bp);
793                 bp->b_flags = B_INVAL | B_INFREECNT;
794                 bp->b_rcred = NOCRED;
795                 bp->b_wcred = NOCRED;
796                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
797                 bp->b_xflags = 0;
798                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
799                 BUF_LOCKINIT(bp);
800                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
801 #ifdef INVARIANTS
802                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
803 #endif
804         }
805
806         /*
807          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
808          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
809          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
810          * used by most other processes.  The differential is required to 
811          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
812          * be blocked waiting for buffer space.
813          *
814          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
815          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
816          * by the system.
817          */
818         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
819         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBCACHEBUF * 10);
820         lobufspace = hibufspace - MAXBCACHEBUF;
821
822         /*
823          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
824          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
825          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
826          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
827          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
828          * hirunningspace.
829          */
830         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBCACHEBUF),
831             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
832         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBCACHEBUF);
833
834 /*
835  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
836  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
837  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
838  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
839  * (small) directories.
840  */
841         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
842
843 /*
844  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
845  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
846  */
847         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
848         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
849         numdirtybuffers = 0;
850 /*
851  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
852  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
853  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
854  * BKVASIZE'd buffers.
855  */
856         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
857                 hidirtybuffers >>= 1;
858         }
859         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
860
861 /*
862  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
863  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
864  * emergency reserve.
865  */
866         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
867         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
868         numfreebuffers = nbuf;
869
870         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
871             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
872         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
873 }
874
875 #ifdef INVARIANTS
876 static inline void
877 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
878 {
879
880         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0,
881             ("mapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
882         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
883             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
884         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
885             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
886 }
887
888 static inline void
889 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
890 {
891
892         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == B_UNMAPPED,
893             ("unmapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
894         KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf,
895             ("unmapped buf: corrupted b_kvabase %p", bp));
896         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
897             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
898 }
899
900 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
901 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
902 #else
903 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
904 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
905 #endif
906
907 static void
908 bpmap_qenter(struct buf *bp)
909 {
910
911         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
912
913         /*
914          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
915          * bp->b_offset may be offset into the first page.
916          */
917         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
918         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
919         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
920             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
921 }
922
923 /*
924  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
925  *
926  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
927  */
928 static void
929 bfreekva(struct buf *bp)
930 {
931
932         if (bp->b_kvasize == 0)
933                 return;
934
935         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
936         atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
937         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
938                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
939                 vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase,
940                     bp->b_kvasize);
941         } else {
942                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
943                 if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
944                         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc,
945                             bp->b_kvasize);
946                 }
947                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
948                 bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
949         }
950         bp->b_kvasize = 0;
951         bufspacewakeup();
952 }
953
954 /*
955  *      binsfree:
956  *
957  *      Insert the buffer into the appropriate free list.
958  */
959 static void
960 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
961 {
962         struct mtx *olock, *nlock;
963
964         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
965
966         olock = bqlock(bp->b_qindex);
967         nlock = bqlock(qindex);
968         mtx_lock(olock);
969         /* Handle delayed bremfree() processing. */
970         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
971                 bremfreel(bp);
972
973         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
974                 panic("binsfree: free buffer onto another queue???");
975
976         bp->b_qindex = qindex;
977         if (olock != nlock) {
978                 mtx_unlock(olock);
979                 mtx_lock(nlock);
980         }
981         if (bp->b_flags & B_AGE)
982                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
983         else
984                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
985 #ifdef INVARIANTS
986         bq_len[bp->b_qindex]++;
987 #endif
988         mtx_unlock(nlock);
989
990         /*
991          * Something we can maybe free or reuse.
992          */
993         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
994                 bufspacewakeup();
995
996         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
997                 bufcountadd(bp);
998 }
999
1000 /*
1001  *      bremfree:
1002  *
1003  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1004  *      
1005  */
1006 void
1007 bremfree(struct buf *bp)
1008 {
1009
1010         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1011         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1012             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1013         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1014             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1015         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1016
1017         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1018         bufcountsub(bp);
1019 }
1020
1021 /*
1022  *      bremfreef:
1023  *
1024  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1025  *      it abuses the b_freelist pointer.
1026  */
1027 void
1028 bremfreef(struct buf *bp)
1029 {
1030         struct mtx *qlock;
1031
1032         qlock = bqlock(bp->b_qindex);
1033         mtx_lock(qlock);
1034         bremfreel(bp);
1035         mtx_unlock(qlock);
1036 }
1037
1038 /*
1039  *      bremfreel:
1040  *
1041  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1042  *      correct qlock held.
1043  */
1044 static void
1045 bremfreel(struct buf *bp)
1046 {
1047
1048         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
1049             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1050         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1051             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
1052         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1053         mtx_assert(bqlock(bp->b_qindex), MA_OWNED);
1054
1055         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1056 #ifdef INVARIANTS
1057         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
1058             bp->b_qindex));
1059         bq_len[bp->b_qindex]--;
1060 #endif
1061         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1062         /*
1063          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
1064          * from the queue and return the stats are already done.
1065          */
1066         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1067                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1068                 return;
1069         }
1070         bufcountsub(bp);
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1075  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1076  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1077  */
1078 void
1079 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
1080     int cnt, struct ucred * cred)
1081 {
1082         struct buf *rabp;
1083         int i;
1084
1085         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1086                 if (inmem(vp, *rablkno))
1087                         continue;
1088                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1089
1090                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1091                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1092                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
1093                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1094                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1095                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1096                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1097                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1098                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
1099                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
1100                         BUF_KERNPROC(rabp);
1101                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1102                         bstrategy(rabp);
1103                 } else {
1104                         brelse(rabp);
1105                 }
1106         }
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1111  *
1112  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1113  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1114  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1115  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1116  */
1117 int
1118 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1119     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1120 {
1121         struct buf *bp;
1122         int rv = 0, readwait = 0;
1123
1124         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1125         /*
1126          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1127          */
1128         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1129         if (bp == NULL)
1130                 return (EBUSY);
1131
1132         /* if not found in cache, do some I/O */
1133         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1134                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1135                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1136                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1137                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1138                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1139                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1140                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1141                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1142                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1143                 bstrategy(bp);
1144                 ++readwait;
1145         }
1146
1147         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1148
1149         if (readwait) {
1150                 rv = bufwait(bp);
1151         }
1152         return (rv);
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1157  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1158  * is invalid.
1159  *
1160  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1161  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1162  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1163  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1164  * here.
1165  */
1166 int
1167 bufwrite(struct buf *bp)
1168 {
1169         int oldflags;
1170         struct vnode *vp;
1171         long space;
1172         int vp_md;
1173
1174         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1175         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1176                 brelse(bp);
1177                 return (0);
1178         }
1179
1180         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1181                 barrierwrites++;
1182
1183         oldflags = bp->b_flags;
1184
1185         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1186
1187         if (bp->b_pin_count > 0)
1188                 bunpin_wait(bp);
1189
1190         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1191             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1192
1193         vp = bp->b_vp;
1194         if (vp)
1195                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1196         else
1197                 vp_md = 0;
1198
1199         /*
1200          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1201          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1202          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1203          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1204          */
1205         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1206         bundirty(bp);
1207
1208         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1209         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1210         bp->b_flags |= B_CACHE;
1211         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1212
1213         vfs_busy_pages(bp, 1);
1214
1215         /*
1216          * Normal bwrites pipeline writes
1217          */
1218         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1219         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1220
1221         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1222                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1223         if (oldflags & B_ASYNC)
1224                 BUF_KERNPROC(bp);
1225         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1226         bstrategy(bp);
1227
1228         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1229                 int rtval = bufwait(bp);
1230                 brelse(bp);
1231                 return (rtval);
1232         } else if (space > hirunningspace) {
1233                 /*
1234                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1235                  * system.  We will not deadlock here because
1236                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1237                  * to complete. We do not block here if it is the update
1238                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1239                  * to deadlock.
1240                  */
1241                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1242                         waitrunningbufspace();
1243         }
1244
1245         return (0);
1246 }
1247
1248 void
1249 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1250 {
1251         struct buf *nbp;
1252
1253         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1254                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1255                 altbufferflushes++;
1256         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1257                 BO_LOCK(bo);
1258                 /*
1259                  * Try to find a buffer to flush.
1260                  */
1261                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1262                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1263                             BUF_LOCK(nbp,
1264                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1265                                 continue;
1266                         if (bp == nbp)
1267                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1268                         BO_UNLOCK(bo);
1269                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
1270                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
1271                                 BO_LOCK(bo);
1272                                 BUF_UNLOCK(nbp);
1273                                 continue;
1274                         }
1275                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
1276                                 vfs_bio_awrite(nbp);
1277                         } else {
1278                                 bremfree(nbp);
1279                                 bawrite(nbp);
1280                         }
1281                         dirtybufferflushes++;
1282                         break;
1283                 }
1284                 if (nbp == NULL)
1285                         BO_UNLOCK(bo);
1286         }
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1291  * anything if the buffer is marked invalid.
1292  *
1293  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1294  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1295  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1296  * out synchronously.
1297  */
1298 void
1299 bdwrite(struct buf *bp)
1300 {
1301         struct thread *td = curthread;
1302         struct vnode *vp;
1303         struct bufobj *bo;
1304
1305         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1306         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1307         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1308             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1309         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1310
1311         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1312                 brelse(bp);
1313                 return;
1314         }
1315
1316         /*
1317          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1318          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1319          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1320          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1321          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1322          */
1323         vp = bp->b_vp;
1324         bo = bp->b_bufobj;
1325         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1326                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1327                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1328                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1329         } else
1330                 recursiveflushes++;
1331
1332         bdirty(bp);
1333         /*
1334          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1335          * true even of NFS now.
1336          */
1337         bp->b_flags |= B_CACHE;
1338
1339         /*
1340          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1341          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1342          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1343          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1344          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1345          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1346          * the bmap then...  So, this is important to do.
1347          */
1348         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1349                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1350         }
1351
1352         /*
1353          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1354          * pages.
1355          *
1356          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1357          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1358          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1359          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1360          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1361          * or perhaps the cluster will be completed.
1362          */
1363         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1364         bqrelse(bp);
1365
1366         /*
1367          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1368          * due to the softdep code.
1369          */
1370 }
1371
1372 /*
1373  *      bdirty:
1374  *
1375  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1376  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1377  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1378  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1379  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1380  *
1381  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1382  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1383  *      should only be called if the buffer is known-good.
1384  *
1385  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1386  *      count.
1387  *
1388  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1389  */
1390 void
1391 bdirty(struct buf *bp)
1392 {
1393
1394         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1395             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1396         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1397         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1398             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1399         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1400         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1401         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1402
1403         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1404                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1405                 reassignbuf(bp);
1406                 bdirtyadd();
1407         }
1408 }
1409
1410 /*
1411  *      bundirty:
1412  *
1413  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1414  *
1415  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1416  *      count.
1417  *      
1418  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1419  */
1420
1421 void
1422 bundirty(struct buf *bp)
1423 {
1424
1425         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1426         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1427         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1428             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1429         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1430
1431         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1432                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1433                 reassignbuf(bp);
1434                 bdirtysub();
1435         }
1436         /*
1437          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1438          */
1439         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1440 }
1441
1442 /*
1443  *      bawrite:
1444  *
1445  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1446  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1447  *
1448  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1449  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1450  */
1451 void
1452 bawrite(struct buf *bp)
1453 {
1454
1455         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1456         (void) bwrite(bp);
1457 }
1458
1459 /*
1460  *      babarrierwrite:
1461  *
1462  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1463  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1464  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1465  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1466  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1467  */
1468 void
1469 babarrierwrite(struct buf *bp)
1470 {
1471
1472         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1473         (void) bwrite(bp);
1474 }
1475
1476 /*
1477  *      bbarrierwrite:
1478  *
1479  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1480  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1481  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1482  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1483  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1484  */
1485 int
1486 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1487 {
1488
1489         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1490         return (bwrite(bp));
1491 }
1492
1493 /*
1494  *      bwillwrite:
1495  *
1496  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1497  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1498  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1499  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1500  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1501  */
1502 void
1503 bwillwrite(void)
1504 {
1505
1506         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1507                 mtx_lock(&bdirtylock);
1508                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1509                         bdirtywait = 1;
1510                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
1511                             "flswai", 0);
1512                 }
1513                 mtx_unlock(&bdirtylock);
1514         }
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Return true if we have too many dirty buffers.
1519  */
1520 int
1521 buf_dirty_count_severe(void)
1522 {
1523
1524         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1525 }
1526
1527 static __noinline int
1528 buf_vm_page_count_severe(void)
1529 {
1530
1531         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1532
1533         return vm_page_count_severe();
1534 }
1535
1536 /*
1537  *      brelse:
1538  *
1539  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1540  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1541  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1542  */
1543 void
1544 brelse(struct buf *bp)
1545 {
1546         int qindex;
1547
1548         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1549             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1550         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1551             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1552
1553         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1554                 /*
1555                  * Do not process, in particular, do not handle the
1556                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1557                  */
1558                 BUF_UNLOCK(bp);
1559                 return;
1560         }
1561
1562         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1563                 bqrelse(bp);
1564                 return;
1565         }
1566
1567         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1568             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1569                 /*
1570                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1571                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1572                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1573                  * is futile.
1574                  */
1575                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1576                 bdirty(bp);
1577         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1578             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1579                 /*
1580                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1581                  * cache the buffer.
1582                  */
1583                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1584                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1585                         buf_deallocate(bp);
1586                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1587                         bdirtysub();
1588                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1589                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1590                         if (bp->b_bufsize)
1591                                 allocbuf(bp, 0);
1592                         if (bp->b_vp)
1593                                 brelvp(bp);
1594                 }
1595         }
1596
1597         /*
1598          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1599          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1600          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1601          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1602          * 
1603          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1604          * if B_DELWRI is set.
1605          *
1606          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1607          * on pages to return pages to the VM page queues.
1608          */
1609         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1610                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1611         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1612                 /*
1613                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1614                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1615                  */
1616                 if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1617                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1618         }
1619
1620         /*
1621          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1622          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1623          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1624          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1625          *
1626          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1627          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1628          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1629          *
1630          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1631          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1632          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1633          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1634          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1635          * background write.
1636          */
1637         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1638             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1639                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1640                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1641                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1642             ) {
1643
1644                 int i, j, resid;
1645                 vm_page_t m;
1646                 off_t foff;
1647                 vm_pindex_t poff;
1648                 vm_object_t obj;
1649
1650                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1651
1652                 /*
1653                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1654                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1655                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1656                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1657                  *
1658                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1659                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1660                  * m->dirty, etc...). 
1661                  *
1662                  * See man buf(9) for more information
1663                  */
1664                 resid = bp->b_bufsize;
1665                 foff = bp->b_offset;
1666                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1667                         int had_bogus = 0;
1668
1669                         m = bp->b_pages[i];
1670
1671                         /*
1672                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1673                          * now.
1674                          */
1675                         if (m == bogus_page) {
1676                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1677                                 had_bogus = 1;
1678
1679                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
1680                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1681                                         vm_page_t mtmp;
1682                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1683                                         if (mtmp == bogus_page) {
1684                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1685                                                 if (!mtmp) {
1686                                                         panic("brelse: page missing\n");
1687                                                 }
1688                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1689                                         }
1690                                 }
1691                                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
1692
1693                                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_UNMAPPED)) == 0) {
1694                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1695                                         pmap_qenter(
1696                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1697                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1698                                 }
1699                                 m = bp->b_pages[i];
1700                         }
1701                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1702                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1703                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1704                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1705                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1706                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1707
1708                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1709                                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1710                                 while (vm_page_xbusied(m)) {
1711                                         vm_page_lock(m);
1712                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1713                                         vm_page_busy_sleep(m, "mbncsh");
1714                                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1715                                 }
1716                                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
1717                                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1718                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1719                                 if (had_bogus)
1720                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1721                         }
1722                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1723                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1724                 }
1725                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1726                         vfs_vmio_release(bp);
1727
1728         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1729
1730                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1731                         vfs_vmio_release(bp);
1732                 }
1733
1734         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1735                 if (bp->b_bufsize != 0)
1736                         allocbuf(bp, 0);
1737                 if (bp->b_vp != NULL)
1738                         brelvp(bp);
1739         }
1740                         
1741         /*
1742          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1743          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1744          * doesn't find it.
1745          */
1746         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1747             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1748                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1749         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1750                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1751                         bundirty(bp);
1752                 if (bp->b_vp)
1753                         brelvp(bp);
1754         }
1755
1756         /* buffers with no memory */
1757         if (bp->b_bufsize == 0) {
1758                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1759                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1760                         panic("losing buffer 1");
1761                 if (bp->b_kvasize)
1762                         qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1763                 else
1764                         qindex = QUEUE_EMPTY;
1765                 bp->b_flags |= B_AGE;
1766         /* buffers with junk contents */
1767         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1768             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1769                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1770                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1771                         panic("losing buffer 2");
1772                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1773                 bp->b_flags |= B_AGE;
1774         /* remaining buffers */
1775         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1776                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1777         else
1778                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1779
1780         binsfree(bp, qindex);
1781
1782         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1783         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1784                 panic("brelse: not dirty");
1785         /* unlock */
1786         BUF_UNLOCK(bp);
1787 }
1788
1789 /*
1790  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1791  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1792  *
1793  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1794  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1795  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1796  * again soon.
1797  *
1798  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1799  */
1800 void
1801 bqrelse(struct buf *bp)
1802 {
1803         int qindex;
1804
1805         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1806         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1807             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1808
1809         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1810                 /* do not release to free list */
1811                 BUF_UNLOCK(bp);
1812                 return;
1813         }
1814         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1815
1816         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1817                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1818                         bremfreef(bp);
1819                 goto out;
1820         }
1821
1822         /* buffers with stale but valid contents */
1823         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1824                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1825         } else {
1826                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
1827                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1828                         panic("bqrelse: not dirty");
1829                 /*
1830                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1831                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1832                  */
1833                 if (buf_vm_page_count_severe() &&
1834                     (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) == 0) {
1835                         /*
1836                          * We are too low on memory, we have to try to free
1837                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1838                          * making up its backing store) *now*.
1839                          */
1840                         brelse(bp);
1841                         return;
1842                 }
1843                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1844         }
1845         binsfree(bp, qindex);
1846
1847 out:
1848         /* unlock */
1849         BUF_UNLOCK(bp);
1850 }
1851
1852 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1853 static void
1854 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1855 {
1856         vm_object_t obj;
1857         vm_page_t m;
1858         int i;
1859
1860         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
1861                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1862                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1863         } else
1864                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1865         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1866         if (obj != NULL)
1867                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1868         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1869                 m = bp->b_pages[i];
1870                 bp->b_pages[i] = NULL;
1871                 /*
1872                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1873                  * everything on the inactive queue.
1874                  */
1875                 vm_page_lock(m);
1876                 vm_page_unwire(m, 0);
1877
1878                 /*
1879                  * Might as well free the page if we can and it has
1880                  * no valid data.  We also free the page if the
1881                  * buffer was used for direct I/O
1882                  */
1883                 if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1884                         if (m->wire_count == 0 && !vm_page_busied(m))
1885                                 vm_page_free(m);
1886                 } else if (bp->b_flags & B_DIRECT)
1887                         vm_page_try_to_free(m);
1888                 else if (buf_vm_page_count_severe())
1889                         vm_page_try_to_cache(m);
1890                 vm_page_unlock(m);
1891         }
1892         if (obj != NULL)
1893                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1894         
1895         if (bp->b_bufsize) {
1896                 bufspacewakeup();
1897                 bp->b_bufsize = 0;
1898         }
1899         bp->b_npages = 0;
1900         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1901         if (bp->b_vp)
1902                 brelvp(bp);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1907  * write.
1908  */
1909 static int
1910 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1911 {
1912         struct buf *bpa;
1913         int match;
1914
1915         match = 0;
1916
1917         /* If the buf isn't in core skip it */
1918         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1919                 return (0);
1920
1921         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1922         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1923                 return (0);
1924
1925         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1926         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1927             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1928                 goto done;
1929
1930         if (bpa->b_bufsize != size)
1931                 goto done;
1932
1933         /*
1934          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1935          * block has been mapped.
1936          */
1937         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1938                 match = 1;
1939 done:
1940         BUF_UNLOCK(bpa);
1941         return (match);
1942 }
1943
1944 /*
1945  *      vfs_bio_awrite:
1946  *
1947  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1948  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1949  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1950  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1951  */
1952 int
1953 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1954 {
1955         struct bufobj *bo;
1956         int i;
1957         int j;
1958         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1959         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1960         int ncl;
1961         int nwritten;
1962         int size;
1963         int maxcl;
1964         int gbflags;
1965
1966         bo = &vp->v_bufobj;
1967         gbflags = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
1968         /*
1969          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1970          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1971          * rather then at the beginning.
1972          */
1973         if ((vp->v_type == VREG) && 
1974             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1975             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1976
1977                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1978                 maxcl = MAXPHYS / size;
1979
1980                 BO_RLOCK(bo);
1981                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1982                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1983                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1984                                 break;
1985
1986                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1987                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1988                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1989                                 break;
1990                 BO_RUNLOCK(bo);
1991                 --j;
1992                 ncl = i + j;
1993                 /*
1994                  * this is a possible cluster write
1995                  */
1996                 if (ncl != 1) {
1997                         BUF_UNLOCK(bp);
1998                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
1999                             gbflags);
2000                         return (nwritten);
2001                 }
2002         }
2003         bremfree(bp);
2004         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2005         /*
2006          * default (old) behavior, writing out only one block
2007          *
2008          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
2009          */
2010         nwritten = bp->b_bufsize;
2011         (void) bwrite(bp);
2012
2013         return (nwritten);
2014 }
2015
2016 static void
2017 setbufkva(struct buf *bp, vm_offset_t addr, int maxsize, int gbflags)
2018 {
2019
2020         KASSERT((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2021             bp->b_kvasize == 0, ("call bfreekva(%p)", bp));
2022         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2023                 bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2024         } else if ((gbflags & GB_KVAALLOC) != 0) {
2025                 KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0,
2026                     ("GB_KVAALLOC without GB_UNMAPPED"));
2027                 bp->b_kvaalloc = (caddr_t)addr;
2028                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2029                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2030         }
2031         bp->b_kvasize = maxsize;
2032 }
2033
2034 /*
2035  * Allocate the buffer KVA and set b_kvasize. Also set b_kvabase if
2036  * needed.
2037  */
2038 static int
2039 allocbufkva(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2040 {
2041         vm_offset_t addr;
2042
2043         bfreekva(bp);
2044         addr = 0;
2045
2046         if (vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr)) {
2047                 /*
2048                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2049                  * to defragment the map.
2050                  */
2051                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2052                 return (1);
2053         }
2054         setbufkva(bp, addr, maxsize, gbflags);
2055         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2056         return (0);
2057 }
2058
2059 /*
2060  * Ask the bufdaemon for help, or act as bufdaemon itself, when a
2061  * locked vnode is supplied.
2062  */
2063 static void
2064 getnewbuf_bufd_help(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo,
2065     int defrag)
2066 {
2067         struct thread *td;
2068         char *waitmsg;
2069         int error, fl, flags, norunbuf;
2070
2071         mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2072
2073         if (defrag) {
2074                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2075                 waitmsg = "nbufkv";
2076         } else if (bufspace >= hibufspace) {
2077                 waitmsg = "nbufbs";
2078                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2079         } else {
2080                 waitmsg = "newbuf";
2081                 flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2082         }
2083         atomic_set_int(&needsbuffer, flags);
2084         mtx_unlock(&bqclean);
2085
2086         bd_speedup();   /* heeeelp */
2087         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
2088                 return;
2089
2090         td = curthread;
2091         rw_wlock(&nblock);
2092         while ((needsbuffer & flags) != 0) {
2093                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
2094                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2095                         rw_wunlock(&nblock);
2096                         /*
2097                          * getblk() is called with a vnode locked, and
2098                          * some majority of the dirty buffers may as
2099                          * well belong to the vnode.  Flushing the
2100                          * buffers there would make a progress that
2101                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
2102                          * cannot lock the vnode.
2103                          */
2104                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
2105                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
2106
2107                         /*
2108                          * Play bufdaemon.  The getnewbuf() function
2109                          * may be called while the thread owns lock
2110                          * for another dirty buffer for the same
2111                          * vnode, which makes it impossible to use
2112                          * VOP_FSYNC() there, due to the buffer lock
2113                          * recursion.
2114                          */
2115                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
2116                         fl = buf_flush(vp, flushbufqtarget);
2117                         td->td_pflags &= norunbuf;
2118                         rw_wlock(&nblock);
2119                         if (fl != 0)
2120                                 continue;
2121                         if ((needsbuffer & flags) == 0)
2122                                 break;
2123                 }
2124                 error = rw_sleep(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer), &nblock,
2125                     (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo);
2126                 if (error != 0)
2127                         break;
2128         }
2129         rw_wunlock(&nblock);
2130 }
2131
2132 static void
2133 getnewbuf_reuse_bp(struct buf *bp, int qindex)
2134 {
2135
2136         CTR6(KTR_BUF, "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
2137             "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
2138              bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
2139         mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2140
2141         /*
2142          * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2143          * buffers.
2144          */
2145         KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2146             ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2147
2148         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
2149                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2150                         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
2151                         vfs_vmio_release(bp);
2152                 }
2153                 if (bp->b_vp != NULL)
2154                         brelvp(bp);
2155         }
2156
2157         /*
2158          * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still valid
2159          * after this operation.
2160          */
2161
2162         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
2163                 crfree(bp->b_rcred);
2164                 bp->b_rcred = NOCRED;
2165         }
2166         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2167                 crfree(bp->b_wcred);
2168                 bp->b_wcred = NOCRED;
2169         }
2170         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2171                 buf_deallocate(bp);
2172         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2173                 panic("losing buffer 3");
2174         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2175             bp, bp->b_vp, qindex));
2176         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2177             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
2178
2179         if (bp->b_bufsize)
2180                 allocbuf(bp, 0);
2181
2182         bp->b_flags &= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2183         bp->b_ioflags = 0;
2184         bp->b_xflags = 0;
2185         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
2186             ("buf %p still counted as free?", bp));
2187         bp->b_vflags = 0;
2188         bp->b_vp = NULL;
2189         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2190         bp->b_offset = NOOFFSET;
2191         bp->b_iodone = 0;
2192         bp->b_error = 0;
2193         bp->b_resid = 0;
2194         bp->b_bcount = 0;
2195         bp->b_npages = 0;
2196         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2197         bp->b_bufobj = NULL;
2198         bp->b_pin_count = 0;
2199         bp->b_fsprivate1 = NULL;
2200         bp->b_fsprivate2 = NULL;
2201         bp->b_fsprivate3 = NULL;
2202
2203         LIST_INIT(&bp->b_dep);
2204 }
2205
2206 static int flushingbufs;
2207
2208 static struct buf *
2209 getnewbuf_scan(int maxsize, int defrag, int unmapped, int metadata)
2210 {
2211         struct buf *bp, *nbp;
2212         int nqindex, qindex, pass;
2213
2214         KASSERT(!unmapped || !defrag, ("both unmapped and defrag"));
2215
2216         pass = 1;
2217 restart:
2218         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
2219
2220         /*
2221          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2222          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2223          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2224          * dip into our reserves.
2225          *
2226          * The scanning sequence is nominally: EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2227          * for the allocation of the mapped buffer.  For unmapped, the
2228          * easiest is to start with EMPTY outright.
2229          *
2230          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2231          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2232          * where we cannot backup.
2233          */
2234         nbp = NULL;
2235         mtx_lock(&bqclean);
2236         if (!defrag && unmapped) {
2237                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2238                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2239         }
2240         if (nbp == NULL) {
2241                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2242                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2243         }
2244
2245         /*
2246          * If no EMPTYKVA buffers and we are either defragging or
2247          * reusing, locate a CLEAN buffer to free or reuse.  If
2248          * bufspace useage is low skip this step so we can allocate a
2249          * new buffer.
2250          */
2251         if (nbp == NULL && (defrag || bufspace >= lobufspace)) {
2252                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2253                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2254         }
2255
2256         /*
2257          * If we could not find or were not allowed to reuse a CLEAN
2258          * buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY buffer.
2259          * We can only use an EMPTY buffer if allocating its KVA would
2260          * not otherwise run us out of buffer space.  No KVA is needed
2261          * for the unmapped allocation.
2262          */
2263         if (nbp == NULL && defrag == 0 && (bufspace + maxsize < hibufspace ||
2264             metadata)) {
2265                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2266                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2267         }
2268
2269         /*
2270          * All available buffers might be clean, retry ignoring the
2271          * lobufspace as the last resort.
2272          */
2273         if (nbp == NULL && !TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])) {
2274                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2275                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2276         }
2277
2278         /*
2279          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2280          * depending.
2281          */
2282         while ((bp = nbp) != NULL) {
2283                 qindex = nqindex;
2284
2285                 /*
2286                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
2287                  * block or do other fancy things).
2288                  */
2289                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
2290                         switch (qindex) {
2291                         case QUEUE_EMPTY:
2292                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2293                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2294                                 if (nbp != NULL)
2295                                         break;
2296                                 /* FALLTHROUGH */
2297                         case QUEUE_EMPTYKVA:
2298                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2299                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2300                                 if (nbp != NULL)
2301                                         break;
2302                                 /* FALLTHROUGH */
2303                         case QUEUE_CLEAN:
2304                                 if (metadata && pass == 1) {
2305                                         pass = 2;
2306                                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
2307                                         nbp = TAILQ_FIRST(
2308                                             &bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2309                                 }
2310                                 /*
2311                                  * nbp is NULL. 
2312                                  */
2313                                 break;
2314                         }
2315                 }
2316                 /*
2317                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2318                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2319                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2320                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2321                  */
2322                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2323                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2324                         continue;
2325                 }
2326
2327                 /*
2328                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2329                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
2330                  */
2331                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2332                         continue;
2333                 /*
2334                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2335                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2336                  */
2337                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
2338                         BUF_UNLOCK(bp);
2339                         continue;
2340                 }
2341
2342                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2343                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2344
2345                 bremfreel(bp);
2346                 mtx_unlock(&bqclean);
2347                 /*
2348                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2349                  * the scan from this point on.
2350                  */
2351
2352                 getnewbuf_reuse_bp(bp, qindex);
2353                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2354
2355                 /*
2356                  * If we are defragging then free the buffer.
2357                  */
2358                 if (defrag) {
2359                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2360                         bfreekva(bp);
2361                         brelse(bp);
2362                         defrag = 0;
2363                         goto restart;
2364                 }
2365
2366                 /*
2367                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2368                  * identity change by freeing the buffer.
2369                  */
2370                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2371                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2372                         bfreekva(bp);
2373                         brelse(bp);
2374                         goto restart;
2375                 }
2376
2377                 if (metadata)
2378                         break;
2379
2380                 /*
2381                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2382                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2383                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2384                  */
2385                 if (bufspace >= hibufspace)
2386                         flushingbufs = 1;
2387                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2388                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2389                         bfreekva(bp);
2390                         brelse(bp);
2391                         goto restart;
2392                 }
2393                 if (bufspace < lobufspace)
2394                         flushingbufs = 0;
2395                 break;
2396         }
2397         return (bp);
2398 }
2399
2400 /*
2401  *      getnewbuf:
2402  *
2403  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2404  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2405  *
2406  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
2407  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
2408  *
2409  *      We block if:
2410  *              We have insufficient buffer headers
2411  *              We have insufficient buffer space
2412  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
2413  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2414  */
2415 static struct buf *
2416 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
2417     int gbflags)
2418 {
2419         struct buf *bp;
2420         int defrag, metadata;
2421
2422         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2423             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2424         if (!unmapped_buf_allowed)
2425                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2426
2427         defrag = 0;
2428         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2429             vp->v_type == VCHR)
2430                 metadata = 1;
2431         else
2432                 metadata = 0;
2433         /*
2434          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2435          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2436          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2437          * async I/O rather then sync I/O.
2438          */
2439         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2440         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
2441 restart:
2442         bp = getnewbuf_scan(maxsize, defrag, (gbflags & (GB_UNMAPPED |
2443             GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED, metadata);
2444         if (bp != NULL)
2445                 defrag = 0;
2446
2447         /*
2448          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2449          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2450          *
2451          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2452          */
2453         if (bp == NULL) {
2454                 mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2455                 getnewbuf_bufd_help(vp, gbflags, slpflag, slptimeo, defrag);
2456                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2457         } else if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED) {
2458                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2459
2460                 bfreekva(bp);
2461                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
2462                 bp->b_kvabase = bp->b_data = unmapped_buf;
2463                 bp->b_kvasize = maxsize;
2464                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2465                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2466                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2467         } else {
2468                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2469
2470                 /*
2471                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2472                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2473                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2474                  * BKVASIZE chunks.
2475                  */
2476                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2477
2478                 if (maxsize != bp->b_kvasize || (bp->b_flags & (B_UNMAPPED |
2479                     B_KVAALLOC)) == B_UNMAPPED) {
2480                         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2481                                 defrag = 1;
2482                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2483                                 brelse(bp);
2484                                 goto restart;
2485                         }
2486                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2487                 } else if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0 &&
2488                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == 0) {
2489                         /*
2490                          * If the reused buffer has KVA allocated,
2491                          * reassign b_kvaalloc to b_kvabase.
2492                          */
2493                         bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2494                         bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2495                         atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace,
2496                             bp->b_kvasize);
2497                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2498                 } else if ((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2499                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == (GB_UNMAPPED |
2500                     GB_KVAALLOC)) {
2501                         /*
2502                          * The case of reused buffer already have KVA
2503                          * mapped, but the request is for unmapped
2504                          * buffer with KVA allocated.
2505                          */
2506                         bp->b_kvaalloc = bp->b_kvabase;
2507                         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2508                         bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2509                         atomic_add_long(&unmapped_bufspace,
2510                             bp->b_kvasize);
2511                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2512                 }
2513                 if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2514                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2515                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2516                         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2517                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2518                 }
2519         }
2520         return (bp);
2521 }
2522
2523 /*
2524  *      buf_daemon:
2525  *
2526  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2527  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2528  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2529  */
2530
2531 static struct kproc_desc buf_kp = {
2532         "bufdaemon",
2533         buf_daemon,
2534         &bufdaemonproc
2535 };
2536 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2537
2538 static int
2539 buf_flush(struct vnode *vp, int target)
2540 {
2541         int flushed;
2542
2543         flushed = flushbufqueues(vp, target, 0);
2544         if (flushed == 0) {
2545                 /*
2546                  * Could not find any buffers without rollback
2547                  * dependencies, so just write the first one
2548                  * in the hopes of eventually making progress.
2549                  */
2550                 if (vp != NULL && target > 2)
2551                         target /= 2;
2552                 flushbufqueues(vp, target, 1);
2553         }
2554         return (flushed);
2555 }
2556
2557 static void
2558 buf_daemon()
2559 {
2560         int lodirty;
2561
2562         /*
2563          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2564          */
2565         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2566             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2567
2568         /*
2569          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2570          */
2571         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2572         mtx_lock(&bdlock);
2573         for (;;) {
2574                 bd_request = 0;
2575                 mtx_unlock(&bdlock);
2576
2577                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2578                 lodirty = lodirtybuffers;
2579                 if (bd_speedupreq) {
2580                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
2581                         bd_speedupreq = 0;
2582                 }
2583                 /*
2584                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2585                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2586                  * the I/O system.
2587                  */
2588                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
2589                         if (buf_flush(NULL, numdirtybuffers - lodirty) == 0)
2590                                 break;
2591                         kern_yield(PRI_USER);
2592                 }
2593
2594                 /*
2595                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2596                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2597                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2598                  * built up, within reason.
2599                  *
2600                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2601                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
2602                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
2603                  */
2604                 mtx_lock(&bdlock);
2605                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2606                         /*
2607                          * We reached our low water mark, reset the
2608                          * request and sleep until we are needed again.
2609                          * The sleep is just so the suspend code works.
2610                          */
2611                         bd_request = 0;
2612                         /*
2613                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
2614                          * changed via sysctl and the explicit transition
2615                          * out of shortfall was missed.
2616                          */
2617                         bdirtywakeup();
2618                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
2619                                 runningwakeup();
2620                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2621                 } else {
2622                         /*
2623                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2624                          * still have too many dirty buffers, we
2625                          * have to sleep and try again.  (rare)
2626                          */
2627                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2628                 }
2629         }
2630 }
2631
2632 /*
2633  *      flushbufqueues:
2634  *
2635  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2636  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2637  *      particularly sensitive to.
2638  */
2639 static int flushwithdeps = 0;
2640 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2641     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2642
2643 static int
2644 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int target, int flushdeps)
2645 {
2646         struct buf *sentinel;
2647         struct vnode *vp;
2648         struct mount *mp;
2649         struct buf *bp;
2650         int hasdeps;
2651         int flushed;
2652         int queue;
2653         int error;
2654         bool unlock;
2655
2656         flushed = 0;
2657         queue = QUEUE_DIRTY;
2658         bp = NULL;
2659         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2660         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2661         mtx_lock(&bqdirty);
2662         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2663         mtx_unlock(&bqdirty);
2664         while (flushed != target) {
2665                 maybe_yield();
2666                 mtx_lock(&bqdirty);
2667                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2668                 if (bp != NULL) {
2669                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2670                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2671                             b_freelist);
2672                 } else {
2673                         mtx_unlock(&bqdirty);
2674                         break;
2675                 }
2676                 /*
2677                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
2678                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
2679                  *
2680                  * Only flush the buffers that belong to the
2681                  * vnode locked by the curthread.
2682                  */
2683                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL || (lvp != NULL &&
2684                     bp->b_vp != lvp)) {
2685                         mtx_unlock(&bqdirty);
2686                         continue;
2687                 }
2688                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
2689                 mtx_unlock(&bqdirty);
2690                 if (error != 0)
2691                         continue;
2692                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2693                         BUF_UNLOCK(bp);
2694                         continue;
2695                 }
2696                 /*
2697                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2698                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2699                  */
2700                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2701                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2702                         BUF_UNLOCK(bp);
2703                         continue;
2704                 }
2705                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2706                         bremfreef(bp);
2707                         brelse(bp);
2708                         flushed++;
2709                         continue;
2710                 }
2711
2712                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2713                         if (flushdeps == 0) {
2714                                 BUF_UNLOCK(bp);
2715                                 continue;
2716                         }
2717                         hasdeps = 1;
2718                 } else
2719                         hasdeps = 0;
2720                 /*
2721                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2722                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2723                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2724                  * system.
2725                  *
2726                  * The lock order here is the reverse of the normal
2727                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2728                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2729                  */
2730                 vp = bp->b_vp;
2731                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2732                         BUF_UNLOCK(bp);
2733                         continue;
2734                 }
2735                 if (lvp == NULL) {
2736                         unlock = true;
2737                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
2738                 } else {
2739                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
2740                         unlock = false;
2741                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
2742                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
2743                 }
2744                 if (error == 0) {
2745                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2746                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2747                         if (curproc == bufdaemonproc) {
2748                                 vfs_bio_awrite(bp);
2749                         } else {
2750                                 bremfree(bp);
2751                                 bwrite(bp);
2752                                 notbufdflushes++;
2753                         }
2754                         vn_finished_write(mp);
2755                         if (unlock)
2756                                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
2757                         flushwithdeps += hasdeps;
2758                         flushed++;
2759
2760                         /*
2761                          * Sleeping on runningbufspace while holding
2762                          * vnode lock leads to deadlock.
2763                          */
2764                         if (curproc == bufdaemonproc &&
2765                             runningbufspace > hirunningspace)
2766                                 waitrunningbufspace();
2767                         continue;
2768                 }
2769                 vn_finished_write(mp);
2770                 BUF_UNLOCK(bp);
2771         }
2772         mtx_lock(&bqdirty);
2773         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2774         mtx_unlock(&bqdirty);
2775         free(sentinel, M_TEMP);
2776         return (flushed);
2777 }
2778
2779 /*
2780  * Check to see if a block is currently memory resident.
2781  */
2782 struct buf *
2783 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2784 {
2785         struct buf *bp;
2786
2787         BO_RLOCK(bo);
2788         bp = gbincore(bo, blkno);
2789         BO_RUNLOCK(bo);
2790         return (bp);
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Returns true if no I/O is needed to access the
2795  * associated VM object.  This is like incore except
2796  * it also hunts around in the VM system for the data.
2797  */
2798
2799 static int
2800 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2801 {
2802         vm_object_t obj;
2803         vm_offset_t toff, tinc, size;
2804         vm_page_t m;
2805         vm_ooffset_t off;
2806
2807         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2808
2809         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2810                 return 1;
2811         if (vp->v_mount == NULL)
2812                 return 0;
2813         obj = vp->v_object;
2814         if (obj == NULL)
2815                 return (0);
2816
2817         size = PAGE_SIZE;
2818         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2819                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2820         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2821
2822         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2823         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2824                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2825                 if (!m)
2826                         goto notinmem;
2827                 tinc = size;
2828                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2829                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2830                 if (vm_page_is_valid(m,
2831                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2832                         goto notinmem;
2833         }
2834         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2835         return 1;
2836
2837 notinmem:
2838         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2839         return (0);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2844  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2845  * to the size of the buffer.
2846  *
2847  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2848  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2849  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2850  *
2851  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2852  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2853  */
2854 static void
2855 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2856 {
2857         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2858         vm_page_t m;
2859         int i;
2860
2861         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2862                 return;
2863
2864         foff = bp->b_offset;
2865         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2866             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2867
2868         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2869         vfs_drain_busy_pages(bp);
2870         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2871         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2872                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2873                 eoff = noff;
2874                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2875                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2876                 m = bp->b_pages[i];
2877                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2878                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2879                 foff = noff;
2880         }
2881         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2882 }
2883
2884 static void
2885 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2886 {
2887         vm_object_t object;
2888         int i;
2889
2890         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2891         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2892
2893         /*
2894          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2895          * object has been flushed yet.
2896          */
2897         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2898                 vm_offset_t boffset;
2899                 vm_offset_t eoffset;
2900
2901                 /*
2902                  * test the pages to see if they have been modified directly
2903                  * by users through the VM system.
2904                  */
2905                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2906                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2907
2908                 /*
2909                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2910                  * (eoffset - boffset) bytes.
2911                  */
2912
2913                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2914                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2915                                 break;
2916                 }
2917                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2918
2919                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2920                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2921                                 break;
2922                         }
2923                 }
2924                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2925
2926                 /*
2927                  * Fit it to the buffer.
2928                  */
2929
2930                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2931                         eoffset = bp->b_bcount;
2932
2933                 /*
2934                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2935                  * dirty range.
2936                  */
2937
2938                 if (boffset < eoffset) {
2939                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2940                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2941                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2942                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2943                 }
2944         }
2945 }
2946
2947 /*
2948  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer. It handles the
2949  * cases of both B_UNMAPPED buffer, and buffer with the preallocated
2950  * KVA which is not mapped (B_KVAALLOC).
2951  */
2952 static void
2953 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
2954 {
2955         struct buf *scratch_bp;
2956         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
2957         off_t offset;
2958
2959         need_mapping = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 &&
2960             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
2961         need_kva = (bp->b_flags & (B_KVAALLOC | B_UNMAPPED)) == B_UNMAPPED &&
2962             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
2963         if (!need_mapping && !need_kva)
2964                 return;
2965
2966         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2967
2968         if (need_mapping && (bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
2969                 /*
2970                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
2971                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
2972                  * allocated space.
2973                  */
2974                 bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2975                 KASSERT(bp->b_kvaalloc != 0, ("kvaalloc == 0"));
2976                 bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2977                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2978                 goto has_addr;
2979         }
2980
2981         /*
2982          * Calculate the amount of the address space we would reserve
2983          * if the buffer was mapped.
2984          */
2985         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
2986         offset = blkno * bsize;
2987         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
2988         maxsize = imax(maxsize, bsize);
2989
2990 mapping_loop:
2991         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2992                 /*
2993                  * Request defragmentation. getnewbuf() returns us the
2994                  * allocated space by the scratch buffer KVA.
2995                  */
2996                 scratch_bp = getnewbuf(bp->b_vp, 0, 0, size, maxsize, gbflags |
2997                     (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC));
2998                 if (scratch_bp == NULL) {
2999                         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3000                                 /*
3001                                  * XXXKIB: defragmentation cannot
3002                                  * succeed, not sure what else to do.
3003                                  */
3004                                 panic("GB_NOWAIT_BD and B_UNMAPPED %p", bp);
3005                         }
3006                         atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
3007                         goto mapping_loop;
3008                 }
3009                 KASSERT((scratch_bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0,
3010                     ("scratch bp !B_KVAALLOC %p", scratch_bp));
3011                 setbufkva(bp, (vm_offset_t)scratch_bp->b_kvaalloc,
3012                     scratch_bp->b_kvasize, gbflags);
3013
3014                 /* Get rid of the scratch buffer. */
3015                 scratch_bp->b_kvasize = 0;
3016                 scratch_bp->b_flags |= B_INVAL;
3017                 scratch_bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
3018                 brelse(scratch_bp);
3019         }
3020         if (!need_mapping)
3021                 return;
3022
3023 has_addr:
3024         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3025         bp->b_data = bp->b_saveaddr; /* b_offset is handled by bpmap_qenter */
3026         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
3027         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3028         bpmap_qenter(bp);
3029 }
3030
3031 /*
3032  *      getblk:
3033  *
3034  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3035  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3036  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3037  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3038  *      READ.
3039  *
3040  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3041  *      an existing buffer.
3042  *
3043  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3044  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3045  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3046  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3047  *
3048  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3049  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3050  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3051  *      backing VM.
3052  *
3053  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3054  *      B_CACHE bit is clear.
3055  *      
3056  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3057  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3058  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3059  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3060  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3061  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3062  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3063  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
3064  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3065  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3066  */
3067 struct buf *
3068 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3069     int flags)
3070 {
3071         struct buf *bp;
3072         struct bufobj *bo;
3073         int bsize, error, maxsize, vmio;
3074         off_t offset;
3075
3076         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3077         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3078             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3079         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3080         if (size > MAXBCACHEBUF)
3081                 panic("getblk: size(%d) > MAXBCACHEBUF(%d)\n", size,
3082                     MAXBCACHEBUF);
3083         if (!unmapped_buf_allowed)
3084                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3085
3086         bo = &vp->v_bufobj;
3087 loop:
3088         BO_RLOCK(bo);
3089         bp = gbincore(bo, blkno);
3090         if (bp != NULL) {
3091                 int lockflags;
3092                 /*
3093                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3094                  * it must be on a queue.
3095                  */
3096                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3097
3098                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3099                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3100
3101                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3102                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3103
3104                 /*
3105                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3106                  * the buffer changed identities.
3107                  */
3108                 if (error == ENOLCK)
3109                         goto loop;
3110                 /* We timed out or were interrupted. */
3111                 else if (error)
3112                         return (NULL);
3113                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3114                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3115                         goto end;
3116
3117                 /*
3118                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3119                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3120                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3121                  * backing VM cache.
3122                  */
3123                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3124                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3125                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3126                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3127                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3128                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3129                 else
3130                         bremfree(bp);
3131
3132                 /*
3133                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3134                  */
3135                 if (bp->b_bcount != size) {
3136                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3137                             (size > bp->b_kvasize)) {
3138                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3139                                         /*
3140                                          * If buffer is pinned and caller does
3141                                          * not want sleep  waiting for it to be
3142                                          * unpinned, bail out
3143                                          * */
3144                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
3145                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
3146                                                         bqrelse(bp);
3147                                                         return (NULL);
3148                                                 } else {
3149                                                         bunpin_wait(bp);
3150                                                 }
3151                                         }
3152                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3153                                         bwrite(bp);
3154                                 } else {
3155                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3156                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3157                                                 brelse(bp);
3158                                         } else {
3159                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3160                                                 bwrite(bp);
3161                                         }
3162                                 }
3163                                 goto loop;
3164                         }
3165                 }
3166
3167                 /*
3168                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3169                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3170                  * reservation is requested.
3171                  */
3172                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3173
3174                 /*
3175                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
3176                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3177                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3178                  * unchanged from its previous state.
3179                  */
3180                 if (bp->b_bcount != size)
3181                         allocbuf(bp, size);
3182
3183                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3184                     ("getblk: no buffer offset"));
3185
3186                 /*
3187                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3188                  * be committed before we can return the buffer in
3189                  * order to prevent the caller from issuing a read
3190                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3191                  * it.
3192                  *
3193                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3194                  * operate properly either because they assume they
3195                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3196                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3197                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3198                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3199                  * preventing further loops.
3200                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3201                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3202                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3203                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3204                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3205                  * after the write.
3206                  *
3207                  * We might be able to do something fancy, like setting
3208                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3209                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3210                  * confusing.  This is much easier.
3211                  */
3212
3213                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3214                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3215                         bwrite(bp);
3216                         goto loop;
3217                 }
3218                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3219         } else {
3220                 /*
3221                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3222                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3223                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3224                  */
3225                 BO_RUNLOCK(bo);
3226                 /*
3227                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3228                  * here.
3229                  */
3230                 if (flags & GB_NOCREAT)
3231                         return NULL;
3232                 if (numfreebuffers == 0 && TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3233                         return NULL;
3234
3235                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3236                 offset = blkno * bsize;
3237                 vmio = vp->v_object != NULL;
3238                 if (vmio) {
3239                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3240                 } else {
3241                         maxsize = size;
3242                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3243                         flags &= ~GB_UNMAPPED;
3244                 }
3245                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3246
3247                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
3248                 if (bp == NULL) {
3249                         if (slpflag || slptimeo)
3250                                 return NULL;
3251                         goto loop;
3252                 }
3253
3254                 /*
3255                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3256                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3257                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3258                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3259                  * throw away the one we just created.
3260                  *
3261                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3262                  * with the vp especially considering limitations in
3263                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3264                  * lblkno's.
3265                  */
3266                 BO_LOCK(bo);
3267                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3268                         BO_UNLOCK(bo);
3269                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3270                         brelse(bp);
3271                         goto loop;
3272                 }
3273
3274                 /*
3275                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3276                  * be found by incore.
3277                  */
3278                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3279                 bp->b_offset = offset;
3280                 bgetvp(vp, bp);
3281                 BO_UNLOCK(bo);
3282
3283                 /*
3284                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3285                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3286                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3287                  * backing store for validity.
3288                  */
3289
3290                 if (vmio) {
3291                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3292                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3293                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3294                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3295                 } else {
3296                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3297                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3298                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3299                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3300                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3301                 }
3302
3303                 allocbuf(bp, size);
3304                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3305         }
3306         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3307         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3308 end:
3309         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3310             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3311         return (bp);
3312 }
3313
3314 /*
3315  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3316  * set to B_INVAL.
3317  */
3318 struct buf *
3319 geteblk(int size, int flags)
3320 {
3321         struct buf *bp;
3322         int maxsize;
3323
3324         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3325         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
3326                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3327                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3328                         return (NULL);
3329         }
3330         allocbuf(bp, size);
3331         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3332         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3333         return (bp);
3334 }
3335
3336
3337 /*
3338  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3339  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3340  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3341  * resize a buffer up or down.
3342  *
3343  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3344  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3345  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3346  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3347  *
3348  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3349  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3350  */
3351
3352 int
3353 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3354 {
3355         int newbsize, mbsize;
3356         int i;
3357
3358         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3359
3360         if (bp->b_kvasize < size)
3361                 panic("allocbuf: buffer too small");
3362
3363         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3364                 caddr_t origbuf;
3365                 int origbufsize;
3366                 /*
3367                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3368                  * mess with B_CACHE.
3369                  */
3370                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3371                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3372                         newbsize = mbsize;
3373                 else
3374                         newbsize = round_page(size);
3375
3376                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3377                         /*
3378                          * malloced buffers are not shrunk
3379                          */
3380                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3381                                 if (newbsize) {
3382                                         bp->b_bcount = size;
3383                                 } else {
3384                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3385                                         if (bp->b_bufsize) {
3386                                                 atomic_subtract_long(
3387                                                     &bufmallocspace,
3388                                                     bp->b_bufsize);
3389                                                 bufspacewakeup();
3390                                                 bp->b_bufsize = 0;
3391                                         }
3392                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3393                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3394                                         bp->b_bcount = 0;
3395                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3396                                 }
3397                                 return 1;
3398                         }               
3399                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3400                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3401                         /*
3402                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3403                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3404                          * grows.
3405                          */
3406                         /*
3407                          * There is a potential smp race here that could lead
3408                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3409                          * is probably extremely rare and not worth worrying
3410                          * over.
3411                          */
3412                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3413                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3414                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3415
3416                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3417                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3418                                 bp->b_bcount = size;
3419                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3420                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3421                                 return 1;
3422                         }
3423                         origbuf = NULL;
3424                         origbufsize = 0;
3425                         /*
3426                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
3427                          * then we revert to the page-allocation scheme.
3428                          */
3429                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3430                                 origbuf = bp->b_data;
3431                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3432                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3433                                 if (bp->b_bufsize) {
3434                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3435                                             bp->b_bufsize);
3436                                         bufspacewakeup();
3437                                         bp->b_bufsize = 0;
3438                                 }
3439                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3440                                 newbsize = round_page(newbsize);
3441                         }
3442                         vm_hold_load_pages(
3443                             bp,
3444                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3445                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3446                         if (origbuf) {
3447                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3448                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3449                         }
3450                 }
3451         } else {
3452                 int desiredpages;
3453
3454                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3455                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3456                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3457
3458                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3459                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3460                 /*
3461                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3462                  * 0-length.
3463                  */
3464                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3465                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3466
3467                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3468                         /*
3469                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3470                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3471                          * if we have to remove any pages.
3472                          */
3473                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3474                                 vm_page_t m;
3475
3476                                 if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3477                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3478                                         pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3479                                             (vm_offset_t)bp->b_data) +
3480                                             (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3481                                             (bp->b_npages - desiredpages));
3482                                 } else
3483                                         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3484                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3485                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3486                                         /*
3487                                          * the page is not freed here -- it
3488                                          * is the responsibility of 
3489                                          * vnode_pager_setsize
3490                                          */
3491                                         m = bp->b_pages[i];
3492                                         KASSERT(m != bogus_page,
3493                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3494                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m,
3495                                             "biodep"))
3496                                                 continue;
3497
3498                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3499                                         vm_page_lock(m);
3500                                         vm_page_unwire(m, 0);
3501                                         vm_page_unlock(m);
3502                                 }
3503                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3504                                 bp->b_npages = desiredpages;
3505                         }
3506                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3507                         /*
3508                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3509                          * byte-granular fashion.
3510                          */
3511                         vm_object_t obj;
3512                         vm_offset_t toff;
3513                         vm_offset_t tinc;
3514
3515                         /*
3516                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3517                          * allocating them if necessary.  We must clear
3518                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3519                          * range covered by the buffer.
3520                          */
3521
3522                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3523
3524                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3525                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3526                                 vm_page_t m;
3527
3528                                 /*
3529                                  * We must allocate system pages since blocking
3530                                  * here could interfere with paging I/O, no
3531                                  * matter which process we are.
3532                                  *
3533                                  * Only exclusive busy can be tested here.
3534                                  * Blocking on shared busy might lead to
3535                                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3536                                  * pages are vfs_busy_pages().
3537                                  */
3538                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3539                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3540                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3541                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3542                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3543                                 if (m->valid == 0)
3544                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3545                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3546                                 ++bp->b_npages;
3547                         }
3548
3549                         /*
3550                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3551                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3552                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3553                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3554                          * aligned range ( newbsize ).
3555                          *
3556                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3557                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3558                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3559                          * fails with NFS if the server or some other client
3560                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3561                          * B_CACHE may remain set! XXX
3562                          */
3563
3564                         toff = bp->b_bcount;
3565                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3566
3567                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3568                                 vm_pindex_t pi;
3569
3570                                 if (tinc > (size - toff))
3571                                         tinc = size - toff;
3572
3573                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3574                                     PAGE_SHIFT;
3575
3576                                 vfs_buf_test_cache(
3577                                     bp, 
3578                                     bp->b_offset,
3579                                     toff, 
3580                                     tinc, 
3581                                     bp->b_pages[pi]
3582                                 );
3583                                 toff += tinc;
3584                                 tinc = PAGE_SIZE;
3585                         }
3586                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3587
3588                         /*
3589                          * Step 3, fixup the KVM pmap.
3590                          */
3591                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0)
3592                                 bpmap_qenter(bp);
3593                         else
3594                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3595                 }
3596         }
3597         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3598                 bufspacewakeup();
3599         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3600         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3601         return 1;
3602 }
3603
3604 extern int inflight_transient_maps;
3605
3606 void
3607 biodone(struct bio *bp)
3608 {
3609         struct mtx *mtxp;
3610         void (*done)(struct bio *);
3611         vm_offset_t start, end;
3612
3613         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3614                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
3615                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
3616                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3617                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3618                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3619                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
3620                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3621         }
3622         done = bp->bio_done;
3623         if (done == NULL) {
3624                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3625                 mtx_lock(mtxp);
3626                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3627                 wakeup(bp);
3628                 mtx_unlock(mtxp);
3629         } else {
3630                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3631                 done(bp);
3632         }
3633 }
3634
3635 /*
3636  * Wait for a BIO to finish.
3637  */
3638 int
3639 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3640 {
3641         struct mtx *mtxp;
3642
3643         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3644         mtx_lock(mtxp);
3645         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3646                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
3647         mtx_unlock(mtxp);
3648         if (bp->bio_error != 0)
3649                 return (bp->bio_error);
3650         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3651                 return (0);
3652         return (EIO);
3653 }
3654
3655 void
3656 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3657 {
3658         
3659         if (error) {
3660                 bp->bio_error = error;
3661                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3662         }
3663         if (stat != NULL)
3664                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3665         biodone(bp);
3666 }
3667
3668 /*
3669  *      bufwait:
3670  *
3671  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3672  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3673  *      error and cleared.
3674  */
3675 int
3676 bufwait(struct buf *bp)
3677 {
3678         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3679                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3680         else
3681                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3682         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3683                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3684                 return (EINTR);
3685         }
3686         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3687                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3688         } else {
3689                 return (0);
3690         }
3691 }
3692
3693  /*
3694   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3695   */
3696 static void
3697 bufdonebio(struct bio *bip)
3698 {
3699         struct buf *bp;
3700
3701         bp = bip->bio_caller2;
3702         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3703         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3704         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3705         bp->b_error = bip->bio_error;
3706         if (bp->b_error)
3707                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3708         bufdone(bp);
3709         g_destroy_bio(bip);
3710 }
3711
3712 void
3713 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3714 {
3715         struct cdevsw *csw;
3716         int ref;
3717
3718         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3719             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s) %p",
3720             devtoname(dev), dev));
3721
3722         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3723         dev_strategy_csw(dev, csw, bp);
3724         dev_relthread(dev, ref);
3725 }
3726
3727 void
3728 dev_strategy_csw(struct cdev *dev, struct cdevsw *csw, struct buf *bp)
3729 {
3730         struct bio *bip;
3731
3732         KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ || bp->b_iocmd == BIO_WRITE,
3733             ("b_iocmd botch"));
3734         KASSERT(((dev->si_flags & SI_ETERNAL) != 0 && csw != NULL) ||
3735             dev->si_threadcount > 0,
3736             ("dev_strategy_csw threadcount cdev *(%s) %p", devtoname(dev),
3737             dev));
3738         if (csw == NULL) {
3739                 bp->b_error = ENXIO;
3740                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3741                 bufdone(bp);
3742                 return;
3743         }
3744         for (;;) {
3745                 bip = g_new_bio();
3746                 if (bip != NULL)
3747                         break;
3748                 /* Try again later */
3749                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3750         }
3751         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3752         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3753         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3754         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3755         bdata2bio(bp, bip);
3756         bip->bio_done = bufdonebio;
3757         bip->bio_caller2 = bp;
3758         bip->bio_dev = dev;
3759         (*csw->d_strategy)(bip);
3760 }
3761
3762 /*
3763  *      bufdone:
3764  *
3765  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3766  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3767  *      not allowed.
3768  *
3769  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3770  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3771  *      assuming B_INVAL is clear.
3772  *
3773  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3774  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3775  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3776  *
3777  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3778  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3779  *      in the biodone routine.
3780  */
3781 void
3782 bufdone(struct buf *bp)
3783 {
3784         struct bufobj *dropobj;
3785         void    (*biodone)(struct buf *);
3786
3787         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3788         dropobj = NULL;
3789
3790         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3791         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3792
3793         runningbufwakeup(bp);
3794         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3795                 dropobj = bp->b_bufobj;
3796         /* call optional completion function if requested */
3797         if (bp->b_iodone != NULL) {
3798                 biodone = bp->b_iodone;
3799                 bp->b_iodone = NULL;
3800                 (*biodone) (bp);
3801                 if (dropobj)
3802                         bufobj_wdrop(dropobj);
3803                 return;
3804         }
3805
3806         bufdone_finish(bp);
3807
3808         if (dropobj)
3809                 bufobj_wdrop(dropobj);
3810 }
3811
3812 void
3813 bufdone_finish(struct buf *bp)
3814 {
3815         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3816
3817         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3818                 buf_complete(bp);
3819
3820         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3821                 vm_ooffset_t foff;
3822                 vm_page_t m;
3823                 vm_object_t obj;
3824                 struct vnode *vp;
3825                 int bogus, i, iosize;
3826
3827                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3828                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3829                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3830                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3831
3832                 vp = bp->b_vp;
3833                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3834                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3835                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3836                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3837
3838                 foff = bp->b_offset;
3839                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3840                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3841
3842                 /*
3843                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3844                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3845                  * routines.
3846                  */
3847                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3848                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3849                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3850                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3851                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3852                 }
3853                 bogus = 0;
3854                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3855                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3856                         int bogusflag = 0;
3857                         int resid;
3858
3859                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3860                         if (resid > iosize)
3861                                 resid = iosize;
3862
3863                         /*
3864                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3865                          */
3866                         m = bp->b_pages[i];
3867                         if (m == bogus_page) {
3868                                 bogus = bogusflag = 1;
3869                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3870                                 if (m == NULL)
3871                                         panic("biodone: page disappeared!");
3872                                 bp->b_pages[i] = m;
3873                         }
3874                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3875                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3876                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3877
3878                         /*
3879                          * In the write case, the valid and clean bits are
3880                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3881                          * only need to do this here in the read case.
3882                          */
3883                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3884                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3885                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3886                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3887                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3888                         }
3889
3890                         vm_page_sunbusy(m);
3891                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3892                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3893                         iosize -= resid;
3894                 }
3895                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3896                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3897                 if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3898                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3899                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3900                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3901                 }
3902         }
3903
3904         /*
3905          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3906          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3907          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3908          */
3909
3910         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3911                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3912                         brelse(bp);
3913                 else
3914                         bqrelse(bp);
3915         } else
3916                 bdone(bp);
3917 }
3918
3919 /*
3920  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3921  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3922  * consistant.
3923  */
3924 void
3925 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3926 {
3927         int i;
3928         vm_object_t obj;
3929         vm_page_t m;
3930
3931         runningbufwakeup(bp);
3932         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3933                 return;
3934
3935         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3936         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3937         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3938                 m = bp->b_pages[i];
3939                 if (m == bogus_page) {
3940                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3941                         if (!m)
3942                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3943                         bp->b_pages[i] = m;
3944                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3945                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3946                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3947                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3948                         } else
3949                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3950                 }
3951                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3952                 vm_page_sunbusy(m);
3953         }
3954         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3955         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3956 }
3957
3958 /*
3959  * vfs_page_set_valid:
3960  *
3961  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3962  *      range is restricted to the buffer's size.
3963  *
3964  *      This routine is typically called after a read completes.
3965  */
3966 static void
3967 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3968 {
3969         vm_ooffset_t eoff;
3970
3971         /*
3972          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3973          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3974          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3975          * allocation size of the buffer.
3976          */
3977         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3978         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3979                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3980
3981         /*
3982          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3983          * entire page.
3984          */
3985         if (eoff > off)
3986                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3987 }
3988
3989 /*
3990  * vfs_page_set_validclean:
3991  *
3992  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3993  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3994  */
3995 static void
3996 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3997 {
3998         vm_ooffset_t soff, eoff;
3999
4000         /*
4001          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4002          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
4003          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4004          * of the buffer.
4005          */
4006         soff = off;
4007         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4008         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4009                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4010
4011         /*
4012          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4013          * entire page.
4014          */
4015         if (eoff > soff) {
4016                 vm_page_set_validclean(
4017                     m,
4018                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4019                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4020                 );
4021         }
4022 }
4023
4024 /*
4025  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
4026  * exclusive busy, drain it.
4027  */
4028 void
4029 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
4030 {
4031         vm_page_t m;
4032         int i, last_busied;
4033
4034         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
4035         last_busied = 0;
4036         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4037                 m = bp->b_pages[i];
4038                 if (vm_page_xbusied(m)) {
4039                         for (; last_busied < i; last_busied++)
4040                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
4041                         while (vm_page_xbusied(m)) {
4042                                 vm_page_lock(m);
4043                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4044                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage");
4045                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4046                         }
4047                 }
4048         }
4049         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4050                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4051 }
4052
4053 /*
4054  * This routine is called before a device strategy routine.
4055  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4056  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4057  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4058  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4059  * inconsistant.
4060  *
4061  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4062  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4063  * and should be ignored.
4064  */
4065 void
4066 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4067 {
4068         int i, bogus;
4069         vm_object_t obj;
4070         vm_ooffset_t foff;
4071         vm_page_t m;
4072
4073         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4074                 return;
4075
4076         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4077         foff = bp->b_offset;
4078         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4079             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4080         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4081         vfs_drain_busy_pages(bp);
4082         if (bp->b_bufsize != 0)
4083                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4084         bogus = 0;
4085         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4086                 m = bp->b_pages[i];
4087
4088                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4089                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4090                         vm_page_sbusy(m);
4091                 }
4092                 /*
4093                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4094                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4095                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4096                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4097                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4098                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4099                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4100                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4101                  * first place ).  The replacement prevents the read
4102                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4103                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4104                  * It may not work properly with small-block devices.
4105                  * We need to find a better way.
4106                  */
4107                 if (clear_modify) {
4108                         pmap_remove_write(m);
4109                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4110                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4111                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4112                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4113                         bogus++;
4114                 }
4115                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4116         }
4117         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4118         if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4119                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4120                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4121                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4122         }
4123 }
4124
4125 /*
4126  *      vfs_bio_set_valid:
4127  *
4128  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4129  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4130  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4131  *      page.
4132  */
4133 void   
4134 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4135 {
4136         int i, n;
4137         vm_page_t m;
4138
4139         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4140                 return;
4141
4142         /*
4143          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4144          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4145          * first page that can be validated.
4146          */
4147         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4148         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4149
4150         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4151         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4152                 m = bp->b_pages[i];
4153                 if (n > size)
4154                         n = size;
4155                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4156                 base += n;
4157                 size -= n;
4158                 n = PAGE_SIZE;
4159         }
4160         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4161 }
4162
4163 /*
4164  *      vfs_bio_clrbuf:
4165  *
4166  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4167  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4168  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4169  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4170  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4171  *
4172  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4173  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4174  */
4175 void
4176 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4177 {
4178         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4179
4180         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4181                 clrbuf(bp);
4182                 return;
4183         }
4184         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4185         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4186         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4187         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4188             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4189                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4190                         goto unlock;
4191                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4192                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4193                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4194                         goto unlock;
4195                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4196                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4197                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4198                         goto unlock;
4199                 }
4200         }
4201         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4202         slide = 0;
4203         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4204                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4205                 ea = slide & PAGE_MASK;
4206                 if (ea == 0)
4207                         ea = PAGE_SIZE;
4208                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4209                         continue;
4210                 j = sa / DEV_BSIZE;
4211                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4212                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4213                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4214                         continue;
4215                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4216                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4217                 else {
4218                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4219                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4220                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4221                                             sa, DEV_BSIZE);
4222                                 }
4223                         }
4224                 }
4225                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4226         }
4227 unlock:
4228         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4229         bp->b_resid = 0;
4230 }
4231
4232 void
4233 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4234 {
4235         vm_page_t m;
4236         int i, n;
4237
4238         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4239                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4240                 bzero(bp->b_data + base, size);
4241         } else {
4242                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4243                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4244                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4245                         m = bp->b_pages[i];
4246                         if (n > size)
4247                                 n = size;
4248                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4249                         base += n;
4250                         size -= n;
4251                         n = PAGE_SIZE;
4252                 }
4253         }
4254 }
4255
4256 /*
4257  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4258  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4259  * not associated with a file object.
4260  */
4261 static void
4262 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4263 {
4264         vm_offset_t pg;
4265         vm_page_t p;
4266         int index;
4267
4268         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4269
4270         to = round_page(to);
4271         from = round_page(from);
4272         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4273
4274         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4275 tryagain:
4276                 /*
4277                  * note: must allocate system pages since blocking here
4278                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4279                  * process we are.
4280                  */
4281                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4282                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4283                 if (p == NULL) {
4284                         VM_WAIT;
4285                         goto tryagain;
4286                 }
4287                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4288                 bp->b_pages[index] = p;
4289         }
4290         bp->b_npages = index;
4291 }
4292
4293 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4294 static void
4295 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4296 {
4297         vm_offset_t from;
4298         vm_page_t p;
4299         int index, newnpages;
4300
4301         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4302
4303         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4304         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4305         if (bp->b_npages > newnpages)
4306                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4307         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4308                 p = bp->b_pages[index];
4309                 bp->b_pages[index] = NULL;
4310                 if (vm_page_sbusied(p))
4311                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4312                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4313                 p->wire_count--;
4314                 vm_page_free(p);
4315                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4316         }
4317         bp->b_npages = newnpages;
4318 }
4319
4320 /*
4321  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4322  *
4323  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4324  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4325  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4326  *
4327  * Note that even if the caller determines that the address space should
4328  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4329  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4330  * check the return value.
4331  */
4332 int
4333 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4334 {
4335         caddr_t kva;
4336         vm_prot_t prot;
4337         int pidx;
4338
4339         if (bp->b_bufsize < 0)
4340                 return (-1);
4341         prot = VM_PROT_READ;
4342         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4343                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4344         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4345             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4346             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4347                 return (-1);
4348         bp->b_npages = pidx;
4349         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4350                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
4351                 kva = bp->b_saveaddr;
4352                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4353                 bp->b_data = kva + (((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK);
4354                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4355         } else {
4356                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
4357                 bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4358                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4359                 bp->b_data = unmapped_buf;
4360         }
4361         return(0);
4362 }
4363
4364 /*
4365  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4366  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4367  */
4368 void
4369 vunmapbuf(struct buf *bp)
4370 {
4371         int npages;
4372
4373         npages = bp->b_npages;
4374         if (bp->b_flags & B_UNMAPPED)
4375                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4376         else
4377                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4378         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4379         
4380         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
4381 }
4382
4383 void
4384 bdone(struct buf *bp)
4385 {
4386         struct mtx *mtxp;
4387
4388         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4389         mtx_lock(mtxp);
4390         bp->b_flags |= B_DONE;
4391         wakeup(bp);
4392         mtx_unlock(mtxp);
4393 }
4394
4395 void
4396 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4397 {
4398         struct mtx *mtxp;
4399
4400         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4401         mtx_lock(mtxp);
4402         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4403                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4404         mtx_unlock(mtxp);
4405 }
4406
4407 int
4408 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4409 {
4410
4411         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
4412 }
4413
4414 void
4415 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4416 {
4417         int i = 0;
4418         struct vnode *vp;
4419
4420         vp = bp->b_vp;
4421         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4422         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4423             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4424         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4425         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4426 }
4427
4428 void
4429 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4430 {
4431
4432         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4433         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4434         bo->bo_numoutput++;
4435 }
4436
4437 void
4438 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4439 {
4440
4441         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4442         BO_LOCK(bo);
4443         bo->bo_numoutput++;
4444         BO_UNLOCK(bo);
4445 }
4446
4447 void
4448 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4449 {
4450
4451         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4452         BO_LOCK(bo);
4453         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4454         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4455                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4456                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4457         }
4458         BO_UNLOCK(bo);
4459 }
4460
4461 int
4462 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4463 {
4464         int error;
4465
4466         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4467         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4468         error = 0;
4469         while (bo->bo_numoutput) {
4470                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4471                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4472                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4473                 if (error)
4474                         break;
4475         }
4476         return (error);
4477 }
4478
4479 void
4480 bpin(struct buf *bp)
4481 {
4482         struct mtx *mtxp;
4483
4484         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4485         mtx_lock(mtxp);
4486         bp->b_pin_count++;
4487         mtx_unlock(mtxp);
4488 }
4489
4490 void
4491 bunpin(struct buf *bp)
4492 {
4493         struct mtx *mtxp;
4494
4495         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4496         mtx_lock(mtxp);
4497         if (--bp->b_pin_count == 0)
4498                 wakeup(bp);
4499         mtx_unlock(mtxp);
4500 }
4501
4502 void
4503 bunpin_wait(struct buf *bp)
4504 {
4505         struct mtx *mtxp;
4506
4507         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4508         mtx_lock(mtxp);
4509         while (bp->b_pin_count > 0)
4510                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4511         mtx_unlock(mtxp);
4512 }
4513
4514 /*
4515  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4516  */
4517 void
4518 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4519 {
4520
4521         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0) {
4522                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4523                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4524                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4525                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4526                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4527                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4528                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4529                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4530                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4531                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4532         } else {
4533                 bip->bio_data = bp->b_data;
4534                 bip->bio_ma = NULL;
4535         }
4536 }
4537
4538 #include "opt_ddb.h"
4539 #ifdef DDB
4540 #include <ddb/ddb.h>
4541
4542 /* DDB command to show buffer data */
4543 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4544 {
4545         /* get args */
4546         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4547
4548         if (!have_addr) {
4549                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4550                 return;
4551         }
4552
4553         db_printf("buf at %p\n", bp);
4554         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4555             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4556             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4557         db_printf(
4558             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4559             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4560             "b_dep = %p\n",
4561             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4562             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4563             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4564         if (bp->b_npages) {
4565                 int i;
4566                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4567                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4568                         vm_page_t m;
4569                         m = bp->b_pages[i];
4570                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4571                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4572                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4573                                 db_printf(",");
4574                 }
4575                 db_printf("\n");
4576         }
4577         db_printf(" ");
4578         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4579 }
4580
4581 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4582 {
4583         struct buf *bp;
4584         int i;
4585
4586         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4587                 bp = &buf[i];
4588                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4589                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4590                         db_printf("\n");
4591                 }
4592         }
4593 }
4594
4595 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4596 {
4597         struct vnode *vp;
4598         struct buf *bp;
4599
4600         if (!have_addr) {
4601                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4602                 return;
4603         }
4604         vp = (struct vnode *)addr;
4605         db_printf("Clean buffers:\n");
4606         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4607                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4608                 db_printf("\n");
4609         }
4610         db_printf("Dirty buffers:\n");
4611         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4612                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4613                 db_printf("\n");
4614         }
4615 }
4616
4617 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4618 {
4619         struct buf *bp;
4620         int i, used = 0, nfree = 0;
4621
4622         if (have_addr) {
4623                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4624                 return;
4625         }
4626
4627         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4628                 bp = &buf[i];
4629                 if ((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0)
4630                         nfree++;
4631                 else
4632                         used++;
4633         }
4634
4635         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4636             nfree + used);
4637         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4638 }
4639 #endif /* DDB */