]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFC r276564, r276654:
[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(int);
117 static int flushbufqueues(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         mtx_init(&bqclean, "bufq clean lock", NULL, MTX_DEF);
778         mtx_init(&bqdirty, "bufq dirty lock", NULL, MTX_DEF);
779         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
780         rw_init(&nblock, "needsbuffer lock");
781         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
782         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
783
784         /* next, make a null set of free lists */
785         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
786                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
787
788         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
789         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
790                 bp = &buf[i];
791                 bzero(bp, sizeof *bp);
792                 bp->b_flags = B_INVAL | B_INFREECNT;
793                 bp->b_rcred = NOCRED;
794                 bp->b_wcred = NOCRED;
795                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
796                 bp->b_xflags = 0;
797                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
798                 BUF_LOCKINIT(bp);
799                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
800 #ifdef INVARIANTS
801                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
802 #endif
803         }
804
805         /*
806          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
807          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
808          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
809          * used by most other processes.  The differential is required to 
810          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
811          * be blocked waiting for buffer space.
812          *
813          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
814          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
815          * by the system.
816          */
817         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
818         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
819         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
820
821         /*
822          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
823          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
824          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
825          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
826          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
827          * hirunningspace.
828          */
829         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBSIZE),
830             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
831         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBSIZE);
832
833 /*
834  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
835  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
836  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
837  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
838  * (small) directories.
839  */
840         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
841
842 /*
843  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
844  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
845  */
846         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
847         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
848         numdirtybuffers = 0;
849 /*
850  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
851  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
852  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
853  * BKVASIZE'd buffers.
854  */
855         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
856                 hidirtybuffers >>= 1;
857         }
858         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
859
860 /*
861  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
862  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
863  * emergency reserve.
864  */
865         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
866         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
867         numfreebuffers = nbuf;
868
869         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
870             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
871         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
872 }
873
874 #ifdef INVARIANTS
875 static inline void
876 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
877 {
878
879         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0,
880             ("mapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
881         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
882             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
883         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
884             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
885 }
886
887 static inline void
888 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
889 {
890
891         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == B_UNMAPPED,
892             ("unmapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
893         KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf,
894             ("unmapped buf: corrupted b_kvabase %p", bp));
895         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
896             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
897 }
898
899 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
900 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
901 #else
902 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
903 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
904 #endif
905
906 static void
907 bpmap_qenter(struct buf *bp)
908 {
909
910         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
911
912         /*
913          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
914          * bp->b_offset may be offset into the first page.
915          */
916         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
917         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
918         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
919             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
920 }
921
922 /*
923  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
924  *
925  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
926  */
927 static void
928 bfreekva(struct buf *bp)
929 {
930
931         if (bp->b_kvasize == 0)
932                 return;
933
934         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
935         atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
936         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
937                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
938                 vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase,
939                     bp->b_kvasize);
940         } else {
941                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
942                 if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
943                         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc,
944                             bp->b_kvasize);
945                 }
946                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
947                 bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
948         }
949         bp->b_kvasize = 0;
950         bufspacewakeup();
951 }
952
953 /*
954  *      binsfree:
955  *
956  *      Insert the buffer into the appropriate free list.
957  */
958 static void
959 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
960 {
961         struct mtx *olock, *nlock;
962
963         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
964
965         olock = bqlock(bp->b_qindex);
966         nlock = bqlock(qindex);
967         mtx_lock(olock);
968         /* Handle delayed bremfree() processing. */
969         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
970                 bremfreel(bp);
971
972         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
973                 panic("binsfree: free buffer onto another queue???");
974
975         bp->b_qindex = qindex;
976         if (olock != nlock) {
977                 mtx_unlock(olock);
978                 mtx_lock(nlock);
979         }
980         if (bp->b_flags & B_AGE)
981                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
982         else
983                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
984 #ifdef INVARIANTS
985         bq_len[bp->b_qindex]++;
986 #endif
987         mtx_unlock(nlock);
988
989         /*
990          * Something we can maybe free or reuse.
991          */
992         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
993                 bufspacewakeup();
994
995         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
996                 bufcountadd(bp);
997 }
998
999 /*
1000  *      bremfree:
1001  *
1002  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1003  *      
1004  */
1005 void
1006 bremfree(struct buf *bp)
1007 {
1008
1009         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1010         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1011             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1012         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1013             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1014         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1015
1016         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1017         bufcountsub(bp);
1018 }
1019
1020 /*
1021  *      bremfreef:
1022  *
1023  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1024  *      it abuses the b_freelist pointer.
1025  */
1026 void
1027 bremfreef(struct buf *bp)
1028 {
1029         struct mtx *qlock;
1030
1031         qlock = bqlock(bp->b_qindex);
1032         mtx_lock(qlock);
1033         bremfreel(bp);
1034         mtx_unlock(qlock);
1035 }
1036
1037 /*
1038  *      bremfreel:
1039  *
1040  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1041  *      correct qlock held.
1042  */
1043 static void
1044 bremfreel(struct buf *bp)
1045 {
1046
1047         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
1048             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1049         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1050             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
1051         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1052         mtx_assert(bqlock(bp->b_qindex), MA_OWNED);
1053
1054         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1055 #ifdef INVARIANTS
1056         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
1057             bp->b_qindex));
1058         bq_len[bp->b_qindex]--;
1059 #endif
1060         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1061         /*
1062          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
1063          * from the queue and return the stats are already done.
1064          */
1065         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1066                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1067                 return;
1068         }
1069         bufcountsub(bp);
1070 }
1071
1072 /*
1073  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1074  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1075  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1076  */
1077 void
1078 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
1079     int cnt, struct ucred * cred)
1080 {
1081         struct buf *rabp;
1082         int i;
1083
1084         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1085                 if (inmem(vp, *rablkno))
1086                         continue;
1087                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1088
1089                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1090                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1091                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
1092                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1093                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1094                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1095                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1096                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1097                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
1098                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
1099                         BUF_KERNPROC(rabp);
1100                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1101                         bstrategy(rabp);
1102                 } else {
1103                         brelse(rabp);
1104                 }
1105         }
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1110  *
1111  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1112  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1113  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1114  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1115  */
1116 int
1117 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1118     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1119 {
1120         struct buf *bp;
1121         int rv = 0, readwait = 0;
1122
1123         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1124         /*
1125          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1126          */
1127         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1128         if (bp == NULL)
1129                 return (EBUSY);
1130
1131         /* if not found in cache, do some I/O */
1132         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1133                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1134                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1135                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1136                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1137                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1138                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1139                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1140                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1141                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1142                 bstrategy(bp);
1143                 ++readwait;
1144         }
1145
1146         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1147
1148         if (readwait) {
1149                 rv = bufwait(bp);
1150         }
1151         return (rv);
1152 }
1153
1154 /*
1155  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1156  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1157  * is invalid.
1158  *
1159  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1160  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1161  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1162  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1163  * here.
1164  */
1165 int
1166 bufwrite(struct buf *bp)
1167 {
1168         int oldflags;
1169         struct vnode *vp;
1170         long space;
1171         int vp_md;
1172
1173         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1174         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1175                 brelse(bp);
1176                 return (0);
1177         }
1178
1179         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1180                 barrierwrites++;
1181
1182         oldflags = bp->b_flags;
1183
1184         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1185
1186         if (bp->b_pin_count > 0)
1187                 bunpin_wait(bp);
1188
1189         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1190             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1191
1192         vp = bp->b_vp;
1193         if (vp)
1194                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1195         else
1196                 vp_md = 0;
1197
1198         /*
1199          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1200          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1201          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1202          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1203          */
1204         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1205         bundirty(bp);
1206
1207         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1208         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1209         bp->b_flags |= B_CACHE;
1210         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1211
1212         vfs_busy_pages(bp, 1);
1213
1214         /*
1215          * Normal bwrites pipeline writes
1216          */
1217         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1218         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1219
1220         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1221                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1222         if (oldflags & B_ASYNC)
1223                 BUF_KERNPROC(bp);
1224         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1225         bstrategy(bp);
1226
1227         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1228                 int rtval = bufwait(bp);
1229                 brelse(bp);
1230                 return (rtval);
1231         } else if (space > hirunningspace) {
1232                 /*
1233                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1234                  * system.  We will not deadlock here because
1235                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1236                  * to complete. We do not block here if it is the update
1237                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1238                  * to deadlock.
1239                  */
1240                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1241                         waitrunningbufspace();
1242         }
1243
1244         return (0);
1245 }
1246
1247 void
1248 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1249 {
1250         struct buf *nbp;
1251
1252         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1253                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1254                 altbufferflushes++;
1255         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1256                 BO_LOCK(bo);
1257                 /*
1258                  * Try to find a buffer to flush.
1259                  */
1260                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1261                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1262                             BUF_LOCK(nbp,
1263                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1264                                 continue;
1265                         if (bp == nbp)
1266                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1267                         BO_UNLOCK(bo);
1268                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
1269                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
1270                                 BO_LOCK(bo);
1271                                 BUF_UNLOCK(nbp);
1272                                 continue;
1273                         }
1274                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
1275                                 vfs_bio_awrite(nbp);
1276                         } else {
1277                                 bremfree(nbp);
1278                                 bawrite(nbp);
1279                         }
1280                         dirtybufferflushes++;
1281                         break;
1282                 }
1283                 if (nbp == NULL)
1284                         BO_UNLOCK(bo);
1285         }
1286 }
1287
1288 /*
1289  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1290  * anything if the buffer is marked invalid.
1291  *
1292  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1293  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1294  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1295  * out synchronously.
1296  */
1297 void
1298 bdwrite(struct buf *bp)
1299 {
1300         struct thread *td = curthread;
1301         struct vnode *vp;
1302         struct bufobj *bo;
1303
1304         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1305         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1306         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1307             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1308         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1309
1310         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1311                 brelse(bp);
1312                 return;
1313         }
1314
1315         /*
1316          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1317          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1318          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1319          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1320          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1321          */
1322         vp = bp->b_vp;
1323         bo = bp->b_bufobj;
1324         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1325                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1326                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1327                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1328         } else
1329                 recursiveflushes++;
1330
1331         bdirty(bp);
1332         /*
1333          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1334          * true even of NFS now.
1335          */
1336         bp->b_flags |= B_CACHE;
1337
1338         /*
1339          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1340          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1341          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1342          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1343          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1344          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1345          * the bmap then...  So, this is important to do.
1346          */
1347         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1348                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1349         }
1350
1351         /*
1352          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1353          * pages.
1354          *
1355          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1356          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1357          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1358          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1359          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1360          * or perhaps the cluster will be completed.
1361          */
1362         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1363         bqrelse(bp);
1364
1365         /*
1366          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1367          * due to the softdep code.
1368          */
1369 }
1370
1371 /*
1372  *      bdirty:
1373  *
1374  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1375  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1376  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1377  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1378  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1379  *
1380  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1381  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1382  *      should only be called if the buffer is known-good.
1383  *
1384  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1385  *      count.
1386  *
1387  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1388  */
1389 void
1390 bdirty(struct buf *bp)
1391 {
1392
1393         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1394             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1395         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1396         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1397             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1398         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1399         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1400         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1401
1402         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1403                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1404                 reassignbuf(bp);
1405                 bdirtyadd();
1406         }
1407 }
1408
1409 /*
1410  *      bundirty:
1411  *
1412  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1413  *
1414  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1415  *      count.
1416  *      
1417  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1418  */
1419
1420 void
1421 bundirty(struct buf *bp)
1422 {
1423
1424         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1425         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1426         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1427             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1428         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1429
1430         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1431                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1432                 reassignbuf(bp);
1433                 bdirtysub();
1434         }
1435         /*
1436          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1437          */
1438         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1439 }
1440
1441 /*
1442  *      bawrite:
1443  *
1444  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1445  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1446  *
1447  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1448  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1449  */
1450 void
1451 bawrite(struct buf *bp)
1452 {
1453
1454         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1455         (void) bwrite(bp);
1456 }
1457
1458 /*
1459  *      babarrierwrite:
1460  *
1461  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1462  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1463  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1464  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1465  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1466  */
1467 void
1468 babarrierwrite(struct buf *bp)
1469 {
1470
1471         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1472         (void) bwrite(bp);
1473 }
1474
1475 /*
1476  *      bbarrierwrite:
1477  *
1478  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1479  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1480  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1481  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1482  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1483  */
1484 int
1485 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1486 {
1487
1488         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1489         return (bwrite(bp));
1490 }
1491
1492 /*
1493  *      bwillwrite:
1494  *
1495  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1496  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1497  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1498  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1499  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1500  */
1501 void
1502 bwillwrite(void)
1503 {
1504
1505         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1506                 mtx_lock(&bdirtylock);
1507                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1508                         bdirtywait = 1;
1509                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
1510                             "flswai", 0);
1511                 }
1512                 mtx_unlock(&bdirtylock);
1513         }
1514 }
1515
1516 /*
1517  * Return true if we have too many dirty buffers.
1518  */
1519 int
1520 buf_dirty_count_severe(void)
1521 {
1522
1523         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1524 }
1525
1526 static __noinline int
1527 buf_vm_page_count_severe(void)
1528 {
1529
1530         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1531
1532         return vm_page_count_severe();
1533 }
1534
1535 /*
1536  *      brelse:
1537  *
1538  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1539  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1540  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1541  */
1542 void
1543 brelse(struct buf *bp)
1544 {
1545         int qindex;
1546
1547         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1548             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1549         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1550             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1551
1552         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1553                 /*
1554                  * Do not process, in particular, do not handle the
1555                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1556                  */
1557                 BUF_UNLOCK(bp);
1558                 return;
1559         }
1560
1561         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1562                 bqrelse(bp);
1563                 return;
1564         }
1565
1566         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1567             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1568                 /*
1569                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1570                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1571                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1572                  * is futile.
1573                  */
1574                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1575                 bdirty(bp);
1576         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1577             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1578                 /*
1579                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1580                  * cache the buffer.
1581                  */
1582                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1583                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1584                         buf_deallocate(bp);
1585                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1586                         bdirtysub();
1587                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1588                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1589                         if (bp->b_bufsize)
1590                                 allocbuf(bp, 0);
1591                         if (bp->b_vp)
1592                                 brelvp(bp);
1593                 }
1594         }
1595
1596         /*
1597          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1598          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1599          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1600          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1601          * 
1602          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1603          * if B_DELWRI is set.
1604          *
1605          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1606          * on pages to return pages to the VM page queues.
1607          */
1608         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1609                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1610         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1611                 /*
1612                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1613                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1614                  */
1615                 if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1616                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1617         }
1618
1619         /*
1620          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1621          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1622          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1623          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1624          *
1625          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1626          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1627          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1628          *
1629          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1630          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1631          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1632          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1633          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1634          * background write.
1635          */
1636         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1637             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1638                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1639                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1640                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1641             ) {
1642
1643                 int i, j, resid;
1644                 vm_page_t m;
1645                 off_t foff;
1646                 vm_pindex_t poff;
1647                 vm_object_t obj;
1648
1649                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1650
1651                 /*
1652                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1653                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1654                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1655                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1656                  *
1657                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1658                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1659                  * m->dirty, etc...). 
1660                  *
1661                  * See man buf(9) for more information
1662                  */
1663                 resid = bp->b_bufsize;
1664                 foff = bp->b_offset;
1665                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1666                         int had_bogus = 0;
1667
1668                         m = bp->b_pages[i];
1669
1670                         /*
1671                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1672                          * now.
1673                          */
1674                         if (m == bogus_page) {
1675                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1676                                 had_bogus = 1;
1677
1678                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
1679                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1680                                         vm_page_t mtmp;
1681                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1682                                         if (mtmp == bogus_page) {
1683                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1684                                                 if (!mtmp) {
1685                                                         panic("brelse: page missing\n");
1686                                                 }
1687                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1688                                         }
1689                                 }
1690                                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
1691
1692                                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_UNMAPPED)) == 0) {
1693                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1694                                         pmap_qenter(
1695                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1696                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1697                                 }
1698                                 m = bp->b_pages[i];
1699                         }
1700                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1701                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1702                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1703                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1704                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1705                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1706
1707                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1708                                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1709                                 while (vm_page_xbusied(m)) {
1710                                         vm_page_lock(m);
1711                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1712                                         vm_page_busy_sleep(m, "mbncsh");
1713                                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1714                                 }
1715                                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
1716                                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1717                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1718                                 if (had_bogus)
1719                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1720                         }
1721                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1722                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1723                 }
1724                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1725                         vfs_vmio_release(bp);
1726
1727         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1728
1729                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1730                         vfs_vmio_release(bp);
1731                 }
1732
1733         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1734                 if (bp->b_bufsize != 0)
1735                         allocbuf(bp, 0);
1736                 if (bp->b_vp != NULL)
1737                         brelvp(bp);
1738         }
1739                         
1740         /*
1741          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1742          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1743          * doesn't find it.
1744          */
1745         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1746             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1747                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1748         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1749                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1750                         bundirty(bp);
1751                 if (bp->b_vp)
1752                         brelvp(bp);
1753         }
1754
1755         /* buffers with no memory */
1756         if (bp->b_bufsize == 0) {
1757                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1758                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1759                         panic("losing buffer 1");
1760                 if (bp->b_kvasize)
1761                         qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1762                 else
1763                         qindex = QUEUE_EMPTY;
1764                 bp->b_flags |= B_AGE;
1765         /* buffers with junk contents */
1766         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1767             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1768                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1769                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1770                         panic("losing buffer 2");
1771                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1772                 bp->b_flags |= B_AGE;
1773         /* remaining buffers */
1774         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1775                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1776         else
1777                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1778
1779         binsfree(bp, qindex);
1780
1781         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1782         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1783                 panic("brelse: not dirty");
1784         /* unlock */
1785         BUF_UNLOCK(bp);
1786 }
1787
1788 /*
1789  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1790  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1791  *
1792  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1793  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1794  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1795  * again soon.
1796  *
1797  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1798  */
1799 void
1800 bqrelse(struct buf *bp)
1801 {
1802         int qindex;
1803
1804         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1805         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1806             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1807
1808         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1809                 /* do not release to free list */
1810                 BUF_UNLOCK(bp);
1811                 return;
1812         }
1813         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1814
1815         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1816                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1817                         bremfreef(bp);
1818                 goto out;
1819         }
1820
1821         /* buffers with stale but valid contents */
1822         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1823                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1824         } else {
1825                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
1826                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1827                         panic("bqrelse: not dirty");
1828                 /*
1829                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1830                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1831                  */
1832                 if (buf_vm_page_count_severe() &&
1833                     (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) == 0) {
1834                         /*
1835                          * We are too low on memory, we have to try to free
1836                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1837                          * making up its backing store) *now*.
1838                          */
1839                         brelse(bp);
1840                         return;
1841                 }
1842                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1843         }
1844         binsfree(bp, qindex);
1845
1846 out:
1847         /* unlock */
1848         BUF_UNLOCK(bp);
1849 }
1850
1851 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1852 static void
1853 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1854 {
1855         vm_object_t obj;
1856         vm_page_t m;
1857         int i;
1858
1859         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
1860                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1861                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1862         } else
1863                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1864         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1865         if (obj != NULL)
1866                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1867         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1868                 m = bp->b_pages[i];
1869                 bp->b_pages[i] = NULL;
1870                 /*
1871                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1872                  * everything on the inactive queue.
1873                  */
1874                 vm_page_lock(m);
1875                 vm_page_unwire(m, 0);
1876
1877                 /*
1878                  * Might as well free the page if we can and it has
1879                  * no valid data.  We also free the page if the
1880                  * buffer was used for direct I/O
1881                  */
1882                 if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1883                         if (m->wire_count == 0 && !vm_page_busied(m))
1884                                 vm_page_free(m);
1885                 } else if (bp->b_flags & B_DIRECT)
1886                         vm_page_try_to_free(m);
1887                 else if (buf_vm_page_count_severe())
1888                         vm_page_try_to_cache(m);
1889                 vm_page_unlock(m);
1890         }
1891         if (obj != NULL)
1892                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1893         
1894         if (bp->b_bufsize) {
1895                 bufspacewakeup();
1896                 bp->b_bufsize = 0;
1897         }
1898         bp->b_npages = 0;
1899         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1900         if (bp->b_vp)
1901                 brelvp(bp);
1902 }
1903
1904 /*
1905  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1906  * write.
1907  */
1908 static int
1909 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1910 {
1911         struct buf *bpa;
1912         int match;
1913
1914         match = 0;
1915
1916         /* If the buf isn't in core skip it */
1917         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1918                 return (0);
1919
1920         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1921         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1922                 return (0);
1923
1924         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1925         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1926             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1927                 goto done;
1928
1929         if (bpa->b_bufsize != size)
1930                 goto done;
1931
1932         /*
1933          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1934          * block has been mapped.
1935          */
1936         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1937                 match = 1;
1938 done:
1939         BUF_UNLOCK(bpa);
1940         return (match);
1941 }
1942
1943 /*
1944  *      vfs_bio_awrite:
1945  *
1946  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1947  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1948  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1949  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1950  */
1951 int
1952 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1953 {
1954         struct bufobj *bo;
1955         int i;
1956         int j;
1957         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1958         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1959         int ncl;
1960         int nwritten;
1961         int size;
1962         int maxcl;
1963         int gbflags;
1964
1965         bo = &vp->v_bufobj;
1966         gbflags = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
1967         /*
1968          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1969          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1970          * rather then at the beginning.
1971          */
1972         if ((vp->v_type == VREG) && 
1973             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1974             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1975
1976                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1977                 maxcl = MAXPHYS / size;
1978
1979                 BO_RLOCK(bo);
1980                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1981                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1982                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1983                                 break;
1984
1985                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1986                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1987                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1988                                 break;
1989                 BO_RUNLOCK(bo);
1990                 --j;
1991                 ncl = i + j;
1992                 /*
1993                  * this is a possible cluster write
1994                  */
1995                 if (ncl != 1) {
1996                         BUF_UNLOCK(bp);
1997                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
1998                             gbflags);
1999                         return (nwritten);
2000                 }
2001         }
2002         bremfree(bp);
2003         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2004         /*
2005          * default (old) behavior, writing out only one block
2006          *
2007          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
2008          */
2009         nwritten = bp->b_bufsize;
2010         (void) bwrite(bp);
2011
2012         return (nwritten);
2013 }
2014
2015 static void
2016 setbufkva(struct buf *bp, vm_offset_t addr, int maxsize, int gbflags)
2017 {
2018
2019         KASSERT((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2020             bp->b_kvasize == 0, ("call bfreekva(%p)", bp));
2021         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2022                 bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2023         } else if ((gbflags & GB_KVAALLOC) != 0) {
2024                 KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0,
2025                     ("GB_KVAALLOC without GB_UNMAPPED"));
2026                 bp->b_kvaalloc = (caddr_t)addr;
2027                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2028                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2029         }
2030         bp->b_kvasize = maxsize;
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Allocate the buffer KVA and set b_kvasize. Also set b_kvabase if
2035  * needed.
2036  */
2037 static int
2038 allocbufkva(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2039 {
2040         vm_offset_t addr;
2041
2042         bfreekva(bp);
2043         addr = 0;
2044
2045         if (vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr)) {
2046                 /*
2047                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2048                  * to defragment the map.
2049                  */
2050                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2051                 return (1);
2052         }
2053         setbufkva(bp, addr, maxsize, gbflags);
2054         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2055         return (0);
2056 }
2057
2058 /*
2059  * Ask the bufdaemon for help, or act as bufdaemon itself, when a
2060  * locked vnode is supplied.
2061  */
2062 static void
2063 getnewbuf_bufd_help(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo,
2064     int defrag)
2065 {
2066         struct thread *td;
2067         char *waitmsg;
2068         int cnt, error, flags, norunbuf, wait;
2069
2070         mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2071
2072         if (defrag) {
2073                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2074                 waitmsg = "nbufkv";
2075         } else if (bufspace >= hibufspace) {
2076                 waitmsg = "nbufbs";
2077                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2078         } else {
2079                 waitmsg = "newbuf";
2080                 flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2081         }
2082         atomic_set_int(&needsbuffer, flags);
2083         mtx_unlock(&bqclean);
2084
2085         bd_speedup();   /* heeeelp */
2086         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
2087                 return;
2088
2089         td = curthread;
2090         cnt = 0;
2091         wait = MNT_NOWAIT;
2092         rw_wlock(&nblock);
2093         while ((needsbuffer & flags) != 0) {
2094                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
2095                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2096                         rw_wunlock(&nblock);
2097                         /*
2098                          * getblk() is called with a vnode locked, and
2099                          * some majority of the dirty buffers may as
2100                          * well belong to the vnode.  Flushing the
2101                          * buffers there would make a progress that
2102                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
2103                          * cannot lock the vnode.
2104                          */
2105                         if (cnt++ > 2)
2106                                 wait = MNT_WAIT;
2107                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "bufd_helper");
2108                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
2109                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
2110                         if (error == 0) {
2111                                 /* play bufdaemon */
2112                                 norunbuf = curthread_pflags_set(TDP_BUFNEED |
2113                                     TDP_NORUNNINGBUF);
2114                                 VOP_FSYNC(vp, wait, td);
2115                                 atomic_add_long(&notbufdflushes, 1);
2116                                 curthread_pflags_restore(norunbuf);
2117                         }
2118                         rw_wlock(&nblock);
2119                         if ((needsbuffer & flags) == 0)
2120                                 break;
2121                 }
2122                 error = rw_sleep(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer), &nblock,
2123                     (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo);
2124                 if (error != 0)
2125                         break;
2126         }
2127         rw_wunlock(&nblock);
2128 }
2129
2130 static void
2131 getnewbuf_reuse_bp(struct buf *bp, int qindex)
2132 {
2133
2134         CTR6(KTR_BUF, "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
2135             "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
2136              bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
2137         mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2138
2139         /*
2140          * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2141          * buffers.
2142          */
2143         KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2144             ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2145
2146         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
2147                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2148                         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
2149                         vfs_vmio_release(bp);
2150                 }
2151                 if (bp->b_vp != NULL)
2152                         brelvp(bp);
2153         }
2154
2155         /*
2156          * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still valid
2157          * after this operation.
2158          */
2159
2160         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
2161                 crfree(bp->b_rcred);
2162                 bp->b_rcred = NOCRED;
2163         }
2164         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2165                 crfree(bp->b_wcred);
2166                 bp->b_wcred = NOCRED;
2167         }
2168         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2169                 buf_deallocate(bp);
2170         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2171                 panic("losing buffer 3");
2172         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2173             bp, bp->b_vp, qindex));
2174         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2175             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
2176
2177         if (bp->b_bufsize)
2178                 allocbuf(bp, 0);
2179
2180         bp->b_flags &= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2181         bp->b_ioflags = 0;
2182         bp->b_xflags = 0;
2183         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
2184             ("buf %p still counted as free?", bp));
2185         bp->b_vflags = 0;
2186         bp->b_vp = NULL;
2187         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2188         bp->b_offset = NOOFFSET;
2189         bp->b_iodone = 0;
2190         bp->b_error = 0;
2191         bp->b_resid = 0;
2192         bp->b_bcount = 0;
2193         bp->b_npages = 0;
2194         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2195         bp->b_bufobj = NULL;
2196         bp->b_pin_count = 0;
2197         bp->b_fsprivate1 = NULL;
2198         bp->b_fsprivate2 = NULL;
2199         bp->b_fsprivate3 = NULL;
2200
2201         LIST_INIT(&bp->b_dep);
2202 }
2203
2204 static int flushingbufs;
2205
2206 static struct buf *
2207 getnewbuf_scan(int maxsize, int defrag, int unmapped, int metadata)
2208 {
2209         struct buf *bp, *nbp;
2210         int nqindex, qindex, pass;
2211
2212         KASSERT(!unmapped || !defrag, ("both unmapped and defrag"));
2213
2214         pass = 1;
2215 restart:
2216         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
2217
2218         /*
2219          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2220          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2221          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2222          * dip into our reserves.
2223          *
2224          * The scanning sequence is nominally: EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2225          * for the allocation of the mapped buffer.  For unmapped, the
2226          * easiest is to start with EMPTY outright.
2227          *
2228          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2229          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2230          * where we cannot backup.
2231          */
2232         nbp = NULL;
2233         mtx_lock(&bqclean);
2234         if (!defrag && unmapped) {
2235                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2236                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2237         }
2238         if (nbp == NULL) {
2239                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2240                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2241         }
2242
2243         /*
2244          * If no EMPTYKVA buffers and we are either defragging or
2245          * reusing, locate a CLEAN buffer to free or reuse.  If
2246          * bufspace useage is low skip this step so we can allocate a
2247          * new buffer.
2248          */
2249         if (nbp == NULL && (defrag || bufspace >= lobufspace)) {
2250                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2251                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2252         }
2253
2254         /*
2255          * If we could not find or were not allowed to reuse a CLEAN
2256          * buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY buffer.
2257          * We can only use an EMPTY buffer if allocating its KVA would
2258          * not otherwise run us out of buffer space.  No KVA is needed
2259          * for the unmapped allocation.
2260          */
2261         if (nbp == NULL && defrag == 0 && (bufspace + maxsize < hibufspace ||
2262             metadata)) {
2263                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2264                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2265         }
2266
2267         /*
2268          * All available buffers might be clean, retry ignoring the
2269          * lobufspace as the last resort.
2270          */
2271         if (nbp == NULL && !TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])) {
2272                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2273                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2274         }
2275
2276         /*
2277          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2278          * depending.
2279          */
2280         while ((bp = nbp) != NULL) {
2281                 qindex = nqindex;
2282
2283                 /*
2284                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
2285                  * block or do other fancy things).
2286                  */
2287                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
2288                         switch (qindex) {
2289                         case QUEUE_EMPTY:
2290                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2291                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2292                                 if (nbp != NULL)
2293                                         break;
2294                                 /* FALLTHROUGH */
2295                         case QUEUE_EMPTYKVA:
2296                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2297                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2298                                 if (nbp != NULL)
2299                                         break;
2300                                 /* FALLTHROUGH */
2301                         case QUEUE_CLEAN:
2302                                 if (metadata && pass == 1) {
2303                                         pass = 2;
2304                                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
2305                                         nbp = TAILQ_FIRST(
2306                                             &bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2307                                 }
2308                                 /*
2309                                  * nbp is NULL. 
2310                                  */
2311                                 break;
2312                         }
2313                 }
2314                 /*
2315                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2316                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2317                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2318                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2319                  */
2320                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2321                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2322                         continue;
2323                 }
2324
2325                 /*
2326                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2327                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
2328                  */
2329                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2330                         continue;
2331                 /*
2332                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2333                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2334                  */
2335                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
2336                         BUF_UNLOCK(bp);
2337                         continue;
2338                 }
2339
2340                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2341                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2342
2343                 bremfreel(bp);
2344                 mtx_unlock(&bqclean);
2345                 /*
2346                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2347                  * the scan from this point on.
2348                  */
2349
2350                 getnewbuf_reuse_bp(bp, qindex);
2351                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2352
2353                 /*
2354                  * If we are defragging then free the buffer.
2355                  */
2356                 if (defrag) {
2357                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2358                         bfreekva(bp);
2359                         brelse(bp);
2360                         defrag = 0;
2361                         goto restart;
2362                 }
2363
2364                 /*
2365                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2366                  * identity change by freeing the buffer.
2367                  */
2368                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2369                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2370                         bfreekva(bp);
2371                         brelse(bp);
2372                         goto restart;
2373                 }
2374
2375                 if (metadata)
2376                         break;
2377
2378                 /*
2379                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2380                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2381                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2382                  */
2383                 if (bufspace >= hibufspace)
2384                         flushingbufs = 1;
2385                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2386                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2387                         bfreekva(bp);
2388                         brelse(bp);
2389                         goto restart;
2390                 }
2391                 if (bufspace < lobufspace)
2392                         flushingbufs = 0;
2393                 break;
2394         }
2395         return (bp);
2396 }
2397
2398 /*
2399  *      getnewbuf:
2400  *
2401  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2402  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2403  *
2404  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
2405  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
2406  *
2407  *      We block if:
2408  *              We have insufficient buffer headers
2409  *              We have insufficient buffer space
2410  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
2411  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2412  */
2413 static struct buf *
2414 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
2415     int gbflags)
2416 {
2417         struct buf *bp;
2418         int defrag, metadata;
2419
2420         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2421             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2422         if (!unmapped_buf_allowed)
2423                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2424
2425         defrag = 0;
2426         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2427             vp->v_type == VCHR)
2428                 metadata = 1;
2429         else
2430                 metadata = 0;
2431         /*
2432          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2433          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2434          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2435          * async I/O rather then sync I/O.
2436          */
2437         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2438         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
2439 restart:
2440         bp = getnewbuf_scan(maxsize, defrag, (gbflags & (GB_UNMAPPED |
2441             GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED, metadata);
2442         if (bp != NULL)
2443                 defrag = 0;
2444
2445         /*
2446          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2447          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2448          *
2449          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2450          */
2451         if (bp == NULL) {
2452                 mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2453                 getnewbuf_bufd_help(vp, gbflags, slpflag, slptimeo, defrag);
2454                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2455         } else if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED) {
2456                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2457
2458                 bfreekva(bp);
2459                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
2460                 bp->b_kvabase = bp->b_data = unmapped_buf;
2461                 bp->b_kvasize = maxsize;
2462                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2463                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2464                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2465         } else {
2466                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2467
2468                 /*
2469                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2470                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2471                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2472                  * BKVASIZE chunks.
2473                  */
2474                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2475
2476                 if (maxsize != bp->b_kvasize || (bp->b_flags & (B_UNMAPPED |
2477                     B_KVAALLOC)) == B_UNMAPPED) {
2478                         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2479                                 defrag = 1;
2480                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2481                                 brelse(bp);
2482                                 goto restart;
2483                         }
2484                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2485                 } else if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0 &&
2486                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == 0) {
2487                         /*
2488                          * If the reused buffer has KVA allocated,
2489                          * reassign b_kvaalloc to b_kvabase.
2490                          */
2491                         bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2492                         bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2493                         atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace,
2494                             bp->b_kvasize);
2495                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2496                 } else if ((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2497                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == (GB_UNMAPPED |
2498                     GB_KVAALLOC)) {
2499                         /*
2500                          * The case of reused buffer already have KVA
2501                          * mapped, but the request is for unmapped
2502                          * buffer with KVA allocated.
2503                          */
2504                         bp->b_kvaalloc = bp->b_kvabase;
2505                         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2506                         bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2507                         atomic_add_long(&unmapped_bufspace,
2508                             bp->b_kvasize);
2509                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2510                 }
2511                 if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2512                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2513                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2514                         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2515                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2516                 }
2517         }
2518         return (bp);
2519 }
2520
2521 /*
2522  *      buf_daemon:
2523  *
2524  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2525  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2526  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2527  */
2528
2529 static struct kproc_desc buf_kp = {
2530         "bufdaemon",
2531         buf_daemon,
2532         &bufdaemonproc
2533 };
2534 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2535
2536 static int
2537 buf_flush(int target)
2538 {
2539         int flushed;
2540
2541         flushed = flushbufqueues(target, 0);
2542         if (flushed == 0) {
2543                 /*
2544                  * Could not find any buffers without rollback
2545                  * dependencies, so just write the first one
2546                  * in the hopes of eventually making progress.
2547                  */
2548                 flushed = flushbufqueues(target, 1);
2549         }
2550         return (flushed);
2551 }
2552
2553 static void
2554 buf_daemon()
2555 {
2556         int lodirty;
2557
2558         /*
2559          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2560          */
2561         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2562             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2563
2564         /*
2565          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2566          */
2567         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2568         mtx_lock(&bdlock);
2569         for (;;) {
2570                 bd_request = 0;
2571                 mtx_unlock(&bdlock);
2572
2573                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2574                 lodirty = lodirtybuffers;
2575                 if (bd_speedupreq) {
2576                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
2577                         bd_speedupreq = 0;
2578                 }
2579                 /*
2580                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2581                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2582                  * the I/O system.
2583                  */
2584                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
2585                         if (buf_flush(numdirtybuffers - lodirty) == 0)
2586                                 break;
2587                         kern_yield(PRI_USER);
2588                 }
2589
2590                 /*
2591                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2592                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2593                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2594                  * built up, within reason.
2595                  *
2596                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2597                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
2598                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
2599                  */
2600                 mtx_lock(&bdlock);
2601                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2602                         /*
2603                          * We reached our low water mark, reset the
2604                          * request and sleep until we are needed again.
2605                          * The sleep is just so the suspend code works.
2606                          */
2607                         bd_request = 0;
2608                         /*
2609                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
2610                          * changed via sysctl and the explicit transition
2611                          * out of shortfall was missed.
2612                          */
2613                         bdirtywakeup();
2614                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
2615                                 runningwakeup();
2616                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2617                 } else {
2618                         /*
2619                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2620                          * still have too many dirty buffers, we
2621                          * have to sleep and try again.  (rare)
2622                          */
2623                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2624                 }
2625         }
2626 }
2627
2628 /*
2629  *      flushbufqueues:
2630  *
2631  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2632  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2633  *      particularly sensitive to.
2634  */
2635 static int flushwithdeps = 0;
2636 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2637     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2638
2639 static int
2640 flushbufqueues(int target, int flushdeps)
2641 {
2642         struct buf *sentinel;
2643         struct vnode *vp;
2644         struct mount *mp;
2645         struct buf *bp;
2646         int hasdeps;
2647         int flushed;
2648         int queue;
2649         int error;
2650
2651         flushed = 0;
2652         queue = QUEUE_DIRTY;
2653         bp = NULL;
2654         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2655         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2656         mtx_lock(&bqdirty);
2657         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2658         mtx_unlock(&bqdirty);
2659         while (flushed != target) {
2660                 maybe_yield();
2661                 mtx_lock(&bqdirty);
2662                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2663                 if (bp != NULL) {
2664                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2665                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2666                             b_freelist);
2667                 } else {
2668                         mtx_unlock(&bqdirty);
2669                         break;
2670                 }
2671                 KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_SENTINEL,
2672                     ("parallel calls to flushbufqueues() bp %p", bp));
2673                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
2674                 mtx_unlock(&bqdirty);
2675                 if (error != 0)
2676                         continue;
2677                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2678                         BUF_UNLOCK(bp);
2679                         continue;
2680                 }
2681                 /*
2682                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2683                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2684                  */
2685                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2686                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2687                         BUF_UNLOCK(bp);
2688                         continue;
2689                 }
2690                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2691                         bremfreef(bp);
2692                         brelse(bp);
2693                         flushed++;
2694                         continue;
2695                 }
2696
2697                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2698                         if (flushdeps == 0) {
2699                                 BUF_UNLOCK(bp);
2700                                 continue;
2701                         }
2702                         hasdeps = 1;
2703                 } else
2704                         hasdeps = 0;
2705                 /*
2706                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2707                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2708                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2709                  * system.
2710                  *
2711                  * The lock order here is the reverse of the normal
2712                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2713                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2714                  */
2715                 vp = bp->b_vp;
2716                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2717                         BUF_UNLOCK(bp);
2718                         continue;
2719                 }
2720                 error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
2721                 if (error == 0) {
2722                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2723                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2724                         vfs_bio_awrite(bp);
2725                         vn_finished_write(mp);
2726                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2727                         flushwithdeps += hasdeps;
2728                         flushed++;
2729                         if (runningbufspace > hirunningspace)
2730                                 waitrunningbufspace();
2731                         continue;
2732                 }
2733                 vn_finished_write(mp);
2734                 BUF_UNLOCK(bp);
2735         }
2736         mtx_lock(&bqdirty);
2737         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2738         mtx_unlock(&bqdirty);
2739         free(sentinel, M_TEMP);
2740         return (flushed);
2741 }
2742
2743 /*
2744  * Check to see if a block is currently memory resident.
2745  */
2746 struct buf *
2747 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2748 {
2749         struct buf *bp;
2750
2751         BO_RLOCK(bo);
2752         bp = gbincore(bo, blkno);
2753         BO_RUNLOCK(bo);
2754         return (bp);
2755 }
2756
2757 /*
2758  * Returns true if no I/O is needed to access the
2759  * associated VM object.  This is like incore except
2760  * it also hunts around in the VM system for the data.
2761  */
2762
2763 static int
2764 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2765 {
2766         vm_object_t obj;
2767         vm_offset_t toff, tinc, size;
2768         vm_page_t m;
2769         vm_ooffset_t off;
2770
2771         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2772
2773         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2774                 return 1;
2775         if (vp->v_mount == NULL)
2776                 return 0;
2777         obj = vp->v_object;
2778         if (obj == NULL)
2779                 return (0);
2780
2781         size = PAGE_SIZE;
2782         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2783                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2784         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2785
2786         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2787         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2788                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2789                 if (!m)
2790                         goto notinmem;
2791                 tinc = size;
2792                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2793                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2794                 if (vm_page_is_valid(m,
2795                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2796                         goto notinmem;
2797         }
2798         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2799         return 1;
2800
2801 notinmem:
2802         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2803         return (0);
2804 }
2805
2806 /*
2807  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2808  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2809  * to the size of the buffer.
2810  *
2811  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2812  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2813  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2814  *
2815  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2816  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2817  */
2818 static void
2819 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2820 {
2821         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2822         vm_page_t m;
2823         int i;
2824
2825         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2826                 return;
2827
2828         foff = bp->b_offset;
2829         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2830             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2831
2832         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2833         vfs_drain_busy_pages(bp);
2834         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2835         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2836                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2837                 eoff = noff;
2838                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2839                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2840                 m = bp->b_pages[i];
2841                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2842                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2843                 foff = noff;
2844         }
2845         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2846 }
2847
2848 static void
2849 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2850 {
2851         vm_object_t object;
2852         int i;
2853
2854         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2855         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2856
2857         /*
2858          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2859          * object has been flushed yet.
2860          */
2861         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2862                 vm_offset_t boffset;
2863                 vm_offset_t eoffset;
2864
2865                 /*
2866                  * test the pages to see if they have been modified directly
2867                  * by users through the VM system.
2868                  */
2869                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2870                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2871
2872                 /*
2873                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2874                  * (eoffset - boffset) bytes.
2875                  */
2876
2877                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2878                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2879                                 break;
2880                 }
2881                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2882
2883                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2884                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2885                                 break;
2886                         }
2887                 }
2888                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2889
2890                 /*
2891                  * Fit it to the buffer.
2892                  */
2893
2894                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2895                         eoffset = bp->b_bcount;
2896
2897                 /*
2898                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2899                  * dirty range.
2900                  */
2901
2902                 if (boffset < eoffset) {
2903                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2904                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2905                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2906                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2907                 }
2908         }
2909 }
2910
2911 /*
2912  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer. It handles the
2913  * cases of both B_UNMAPPED buffer, and buffer with the preallocated
2914  * KVA which is not mapped (B_KVAALLOC).
2915  */
2916 static void
2917 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
2918 {
2919         struct buf *scratch_bp;
2920         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
2921         off_t offset;
2922
2923         need_mapping = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 &&
2924             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
2925         need_kva = (bp->b_flags & (B_KVAALLOC | B_UNMAPPED)) == B_UNMAPPED &&
2926             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
2927         if (!need_mapping && !need_kva)
2928                 return;
2929
2930         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2931
2932         if (need_mapping && (bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
2933                 /*
2934                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
2935                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
2936                  * allocated space.
2937                  */
2938                 bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2939                 KASSERT(bp->b_kvaalloc != 0, ("kvaalloc == 0"));
2940                 bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2941                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2942                 goto has_addr;
2943         }
2944
2945         /*
2946          * Calculate the amount of the address space we would reserve
2947          * if the buffer was mapped.
2948          */
2949         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
2950         offset = blkno * bsize;
2951         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
2952         maxsize = imax(maxsize, bsize);
2953
2954 mapping_loop:
2955         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2956                 /*
2957                  * Request defragmentation. getnewbuf() returns us the
2958                  * allocated space by the scratch buffer KVA.
2959                  */
2960                 scratch_bp = getnewbuf(bp->b_vp, 0, 0, size, maxsize, gbflags |
2961                     (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC));
2962                 if (scratch_bp == NULL) {
2963                         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
2964                                 /*
2965                                  * XXXKIB: defragmentation cannot
2966                                  * succeed, not sure what else to do.
2967                                  */
2968                                 panic("GB_NOWAIT_BD and B_UNMAPPED %p", bp);
2969                         }
2970                         atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
2971                         goto mapping_loop;
2972                 }
2973                 KASSERT((scratch_bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0,
2974                     ("scratch bp !B_KVAALLOC %p", scratch_bp));
2975                 setbufkva(bp, (vm_offset_t)scratch_bp->b_kvaalloc,
2976                     scratch_bp->b_kvasize, gbflags);
2977
2978                 /* Get rid of the scratch buffer. */
2979                 scratch_bp->b_kvasize = 0;
2980                 scratch_bp->b_flags |= B_INVAL;
2981                 scratch_bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
2982                 brelse(scratch_bp);
2983         }
2984         if (!need_mapping)
2985                 return;
2986
2987 has_addr:
2988         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2989         bp->b_data = bp->b_saveaddr; /* b_offset is handled by bpmap_qenter */
2990         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2991         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2992         bpmap_qenter(bp);
2993 }
2994
2995 /*
2996  *      getblk:
2997  *
2998  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2999  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3000  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3001  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3002  *      READ.
3003  *
3004  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3005  *      an existing buffer.
3006  *
3007  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3008  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3009  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3010  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3011  *
3012  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3013  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3014  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3015  *      backing VM.
3016  *
3017  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3018  *      B_CACHE bit is clear.
3019  *      
3020  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3021  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3022  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3023  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3024  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3025  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3026  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3027  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
3028  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3029  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3030  */
3031 struct buf *
3032 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3033     int flags)
3034 {
3035         struct buf *bp;
3036         struct bufobj *bo;
3037         int bsize, error, maxsize, vmio;
3038         off_t offset;
3039
3040         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3041         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3042             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3043         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3044         if (size > MAXBSIZE)
3045                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
3046         if (!unmapped_buf_allowed)
3047                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3048
3049         bo = &vp->v_bufobj;
3050 loop:
3051         BO_RLOCK(bo);
3052         bp = gbincore(bo, blkno);
3053         if (bp != NULL) {
3054                 int lockflags;
3055                 /*
3056                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3057                  * it must be on a queue.
3058                  */
3059                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3060
3061                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3062                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3063
3064                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3065                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3066
3067                 /*
3068                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3069                  * the buffer changed identities.
3070                  */
3071                 if (error == ENOLCK)
3072                         goto loop;
3073                 /* We timed out or were interrupted. */
3074                 else if (error)
3075                         return (NULL);
3076                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3077                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3078                         goto end;
3079
3080                 /*
3081                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3082                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3083                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3084                  * backing VM cache.
3085                  */
3086                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3087                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3088                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3089                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3090                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3091                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3092                 else
3093                         bremfree(bp);
3094
3095                 /*
3096                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3097                  */
3098                 if (bp->b_bcount != size) {
3099                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3100                             (size > bp->b_kvasize)) {
3101                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3102                                         /*
3103                                          * If buffer is pinned and caller does
3104                                          * not want sleep  waiting for it to be
3105                                          * unpinned, bail out
3106                                          * */
3107                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
3108                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
3109                                                         bqrelse(bp);
3110                                                         return (NULL);
3111                                                 } else {
3112                                                         bunpin_wait(bp);
3113                                                 }
3114                                         }
3115                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3116                                         bwrite(bp);
3117                                 } else {
3118                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3119                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3120                                                 brelse(bp);
3121                                         } else {
3122                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3123                                                 bwrite(bp);
3124                                         }
3125                                 }
3126                                 goto loop;
3127                         }
3128                 }
3129
3130                 /*
3131                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3132                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3133                  * reservation is requested.
3134                  */
3135                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3136
3137                 /*
3138                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
3139                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3140                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3141                  * unchanged from its previous state.
3142                  */
3143                 if (bp->b_bcount != size)
3144                         allocbuf(bp, size);
3145
3146                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3147                     ("getblk: no buffer offset"));
3148
3149                 /*
3150                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3151                  * be committed before we can return the buffer in
3152                  * order to prevent the caller from issuing a read
3153                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3154                  * it.
3155                  *
3156                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3157                  * operate properly either because they assume they
3158                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3159                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3160                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3161                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3162                  * preventing further loops.
3163                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3164                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3165                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3166                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3167                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3168                  * after the write.
3169                  *
3170                  * We might be able to do something fancy, like setting
3171                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3172                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3173                  * confusing.  This is much easier.
3174                  */
3175
3176                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3177                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3178                         bwrite(bp);
3179                         goto loop;
3180                 }
3181                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3182         } else {
3183                 /*
3184                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3185                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3186                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3187                  */
3188                 BO_RUNLOCK(bo);
3189                 /*
3190                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3191                  * here.
3192                  */
3193                 if (flags & GB_NOCREAT)
3194                         return NULL;
3195                 if (numfreebuffers == 0 && TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3196                         return NULL;
3197
3198                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3199                 offset = blkno * bsize;
3200                 vmio = vp->v_object != NULL;
3201                 if (vmio) {
3202                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3203                 } else {
3204                         maxsize = size;
3205                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3206                         flags &= ~GB_UNMAPPED;
3207                 }
3208                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3209
3210                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
3211                 if (bp == NULL) {
3212                         if (slpflag || slptimeo)
3213                                 return NULL;
3214                         goto loop;
3215                 }
3216
3217                 /*
3218                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3219                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3220                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3221                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3222                  * throw away the one we just created.
3223                  *
3224                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3225                  * with the vp especially considering limitations in
3226                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3227                  * lblkno's.
3228                  */
3229                 BO_LOCK(bo);
3230                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3231                         BO_UNLOCK(bo);
3232                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3233                         brelse(bp);
3234                         goto loop;
3235                 }
3236
3237                 /*
3238                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3239                  * be found by incore.
3240                  */
3241                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3242                 bp->b_offset = offset;
3243                 bgetvp(vp, bp);
3244                 BO_UNLOCK(bo);
3245
3246                 /*
3247                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3248                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3249                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3250                  * backing store for validity.
3251                  */
3252
3253                 if (vmio) {
3254                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3255                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3256                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3257                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3258                 } else {
3259                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3260                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3261                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3262                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3263                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3264                 }
3265
3266                 allocbuf(bp, size);
3267                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3268         }
3269         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3270         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3271 end:
3272         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3273             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3274         return (bp);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3279  * set to B_INVAL.
3280  */
3281 struct buf *
3282 geteblk(int size, int flags)
3283 {
3284         struct buf *bp;
3285         int maxsize;
3286
3287         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3288         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
3289                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3290                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3291                         return (NULL);
3292         }
3293         allocbuf(bp, size);
3294         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3295         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3296         return (bp);
3297 }
3298
3299
3300 /*
3301  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3302  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3303  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3304  * resize a buffer up or down.
3305  *
3306  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3307  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3308  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3309  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3310  *
3311  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3312  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3313  */
3314
3315 int
3316 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3317 {
3318         int newbsize, mbsize;
3319         int i;
3320
3321         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3322
3323         if (bp->b_kvasize < size)
3324                 panic("allocbuf: buffer too small");
3325
3326         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3327                 caddr_t origbuf;
3328                 int origbufsize;
3329                 /*
3330                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3331                  * mess with B_CACHE.
3332                  */
3333                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3334                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3335                         newbsize = mbsize;
3336                 else
3337                         newbsize = round_page(size);
3338
3339                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3340                         /*
3341                          * malloced buffers are not shrunk
3342                          */
3343                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3344                                 if (newbsize) {
3345                                         bp->b_bcount = size;
3346                                 } else {
3347                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3348                                         if (bp->b_bufsize) {
3349                                                 atomic_subtract_long(
3350                                                     &bufmallocspace,
3351                                                     bp->b_bufsize);
3352                                                 bufspacewakeup();
3353                                                 bp->b_bufsize = 0;
3354                                         }
3355                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3356                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3357                                         bp->b_bcount = 0;
3358                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3359                                 }
3360                                 return 1;
3361                         }               
3362                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3363                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3364                         /*
3365                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3366                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3367                          * grows.
3368                          */
3369                         /*
3370                          * There is a potential smp race here that could lead
3371                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3372                          * is probably extremely rare and not worth worrying
3373                          * over.
3374                          */
3375                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3376                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3377                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3378
3379                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3380                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3381                                 bp->b_bcount = size;
3382                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3383                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3384                                 return 1;
3385                         }
3386                         origbuf = NULL;
3387                         origbufsize = 0;
3388                         /*
3389                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
3390                          * then we revert to the page-allocation scheme.
3391                          */
3392                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3393                                 origbuf = bp->b_data;
3394                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3395                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3396                                 if (bp->b_bufsize) {
3397                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3398                                             bp->b_bufsize);
3399                                         bufspacewakeup();
3400                                         bp->b_bufsize = 0;
3401                                 }
3402                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3403                                 newbsize = round_page(newbsize);
3404                         }
3405                         vm_hold_load_pages(
3406                             bp,
3407                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3408                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3409                         if (origbuf) {
3410                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3411                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3412                         }
3413                 }
3414         } else {
3415                 int desiredpages;
3416
3417                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3418                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3419                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3420
3421                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3422                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3423                 /*
3424                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3425                  * 0-length.
3426                  */
3427                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3428                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3429
3430                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3431                         /*
3432                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3433                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3434                          * if we have to remove any pages.
3435                          */
3436                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3437                                 vm_page_t m;
3438
3439                                 if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3440                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3441                                         pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3442                                             (vm_offset_t)bp->b_data) +
3443                                             (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3444                                             (bp->b_npages - desiredpages));
3445                                 } else
3446                                         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3447                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3448                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3449                                         /*
3450                                          * the page is not freed here -- it
3451                                          * is the responsibility of 
3452                                          * vnode_pager_setsize
3453                                          */
3454                                         m = bp->b_pages[i];
3455                                         KASSERT(m != bogus_page,
3456                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3457                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m,
3458                                             "biodep"))
3459                                                 continue;
3460
3461                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3462                                         vm_page_lock(m);
3463                                         vm_page_unwire(m, 0);
3464                                         vm_page_unlock(m);
3465                                 }
3466                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3467                                 bp->b_npages = desiredpages;
3468                         }
3469                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3470                         /*
3471                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3472                          * byte-granular fashion.
3473                          */
3474                         vm_object_t obj;
3475                         vm_offset_t toff;
3476                         vm_offset_t tinc;
3477
3478                         /*
3479                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3480                          * allocating them if necessary.  We must clear
3481                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3482                          * range covered by the buffer.
3483                          */
3484
3485                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3486
3487                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3488                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3489                                 vm_page_t m;
3490
3491                                 /*
3492                                  * We must allocate system pages since blocking
3493                                  * here could interfere with paging I/O, no
3494                                  * matter which process we are.
3495                                  *
3496                                  * Only exclusive busy can be tested here.
3497                                  * Blocking on shared busy might lead to
3498                                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3499                                  * pages are vfs_busy_pages().
3500                                  */
3501                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3502                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3503                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3504                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3505                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3506                                 if (m->valid == 0)
3507                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3508                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3509                                 ++bp->b_npages;
3510                         }
3511
3512                         /*
3513                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3514                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3515                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3516                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3517                          * aligned range ( newbsize ).
3518                          *
3519                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3520                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3521                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3522                          * fails with NFS if the server or some other client
3523                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3524                          * B_CACHE may remain set! XXX
3525                          */
3526
3527                         toff = bp->b_bcount;
3528                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3529
3530                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3531                                 vm_pindex_t pi;
3532
3533                                 if (tinc > (size - toff))
3534                                         tinc = size - toff;
3535
3536                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3537                                     PAGE_SHIFT;
3538
3539                                 vfs_buf_test_cache(
3540                                     bp, 
3541                                     bp->b_offset,
3542                                     toff, 
3543                                     tinc, 
3544                                     bp->b_pages[pi]
3545                                 );
3546                                 toff += tinc;
3547                                 tinc = PAGE_SIZE;
3548                         }
3549                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3550
3551                         /*
3552                          * Step 3, fixup the KVM pmap.
3553                          */
3554                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0)
3555                                 bpmap_qenter(bp);
3556                         else
3557                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3558                 }
3559         }
3560         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3561                 bufspacewakeup();
3562         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3563         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3564         return 1;
3565 }
3566
3567 extern int inflight_transient_maps;
3568
3569 void
3570 biodone(struct bio *bp)
3571 {
3572         struct mtx *mtxp;
3573         void (*done)(struct bio *);
3574         vm_offset_t start, end;
3575
3576         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3577                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
3578                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
3579                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3580                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3581                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3582                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
3583                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3584         }
3585         done = bp->bio_done;
3586         if (done == NULL) {
3587                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3588                 mtx_lock(mtxp);
3589                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3590                 wakeup(bp);
3591                 mtx_unlock(mtxp);
3592         } else {
3593                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3594                 done(bp);
3595         }
3596 }
3597
3598 /*
3599  * Wait for a BIO to finish.
3600  */
3601 int
3602 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3603 {
3604         struct mtx *mtxp;
3605
3606         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3607         mtx_lock(mtxp);
3608         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3609                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
3610         mtx_unlock(mtxp);
3611         if (bp->bio_error != 0)
3612                 return (bp->bio_error);
3613         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3614                 return (0);
3615         return (EIO);
3616 }
3617
3618 void
3619 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3620 {
3621         
3622         if (error) {
3623                 bp->bio_error = error;
3624                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3625         }
3626         if (stat != NULL)
3627                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3628         biodone(bp);
3629 }
3630
3631 /*
3632  *      bufwait:
3633  *
3634  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3635  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3636  *      error and cleared.
3637  */
3638 int
3639 bufwait(struct buf *bp)
3640 {
3641         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3642                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3643         else
3644                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3645         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3646                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3647                 return (EINTR);
3648         }
3649         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3650                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3651         } else {
3652                 return (0);
3653         }
3654 }
3655
3656  /*
3657   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3658   */
3659 static void
3660 bufdonebio(struct bio *bip)
3661 {
3662         struct buf *bp;
3663
3664         bp = bip->bio_caller2;
3665         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3666         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3667         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3668         bp->b_error = bip->bio_error;
3669         if (bp->b_error)
3670                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3671         bufdone(bp);
3672         g_destroy_bio(bip);
3673 }
3674
3675 void
3676 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3677 {
3678         struct cdevsw *csw;
3679         int ref;
3680
3681         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3682             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s) %p",
3683             devtoname(dev), dev));
3684
3685         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3686         dev_strategy_csw(dev, csw, bp);
3687         dev_relthread(dev, ref);
3688 }
3689
3690 void
3691 dev_strategy_csw(struct cdev *dev, struct cdevsw *csw, struct buf *bp)
3692 {
3693         struct bio *bip;
3694
3695         KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ || bp->b_iocmd == BIO_WRITE,
3696             ("b_iocmd botch"));
3697         KASSERT(((dev->si_flags & SI_ETERNAL) != 0 && csw != NULL) ||
3698             dev->si_threadcount > 0,
3699             ("dev_strategy_csw threadcount cdev *(%s) %p", devtoname(dev),
3700             dev));
3701         if (csw == NULL) {
3702                 bp->b_error = ENXIO;
3703                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3704                 bufdone(bp);
3705                 return;
3706         }
3707         for (;;) {
3708                 bip = g_new_bio();
3709                 if (bip != NULL)
3710                         break;
3711                 /* Try again later */
3712                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3713         }
3714         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3715         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3716         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3717         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3718         bdata2bio(bp, bip);
3719         bip->bio_done = bufdonebio;
3720         bip->bio_caller2 = bp;
3721         bip->bio_dev = dev;
3722         (*csw->d_strategy)(bip);
3723 }
3724
3725 /*
3726  *      bufdone:
3727  *
3728  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3729  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3730  *      not allowed.
3731  *
3732  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3733  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3734  *      assuming B_INVAL is clear.
3735  *
3736  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3737  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3738  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3739  *
3740  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3741  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3742  *      in the biodone routine.
3743  */
3744 void
3745 bufdone(struct buf *bp)
3746 {
3747         struct bufobj *dropobj;
3748         void    (*biodone)(struct buf *);
3749
3750         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3751         dropobj = NULL;
3752
3753         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3754         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3755
3756         runningbufwakeup(bp);
3757         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3758                 dropobj = bp->b_bufobj;
3759         /* call optional completion function if requested */
3760         if (bp->b_iodone != NULL) {
3761                 biodone = bp->b_iodone;
3762                 bp->b_iodone = NULL;
3763                 (*biodone) (bp);
3764                 if (dropobj)
3765                         bufobj_wdrop(dropobj);
3766                 return;
3767         }
3768
3769         bufdone_finish(bp);
3770
3771         if (dropobj)
3772                 bufobj_wdrop(dropobj);
3773 }
3774
3775 void
3776 bufdone_finish(struct buf *bp)
3777 {
3778         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3779
3780         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3781                 buf_complete(bp);
3782
3783         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3784                 vm_ooffset_t foff;
3785                 vm_page_t m;
3786                 vm_object_t obj;
3787                 struct vnode *vp;
3788                 int bogus, i, iosize;
3789
3790                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3791                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3792                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3793                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3794
3795                 vp = bp->b_vp;
3796                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3797                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3798                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3799                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3800
3801                 foff = bp->b_offset;
3802                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3803                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3804
3805                 /*
3806                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3807                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3808                  * routines.
3809                  */
3810                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3811                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3812                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3813                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3814                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3815                 }
3816                 bogus = 0;
3817                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3818                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3819                         int bogusflag = 0;
3820                         int resid;
3821
3822                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3823                         if (resid > iosize)
3824                                 resid = iosize;
3825
3826                         /*
3827                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3828                          */
3829                         m = bp->b_pages[i];
3830                         if (m == bogus_page) {
3831                                 bogus = bogusflag = 1;
3832                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3833                                 if (m == NULL)
3834                                         panic("biodone: page disappeared!");
3835                                 bp->b_pages[i] = m;
3836                         }
3837                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3838                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3839                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3840
3841                         /*
3842                          * In the write case, the valid and clean bits are
3843                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3844                          * only need to do this here in the read case.
3845                          */
3846                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3847                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3848                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3849                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3850                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3851                         }
3852
3853                         vm_page_sunbusy(m);
3854                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3855                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3856                         iosize -= resid;
3857                 }
3858                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3859                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3860                 if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3861                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3862                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3863                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3864                 }
3865         }
3866
3867         /*
3868          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3869          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3870          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3871          */
3872
3873         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3874                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3875                         brelse(bp);
3876                 else
3877                         bqrelse(bp);
3878         } else
3879                 bdone(bp);
3880 }
3881
3882 /*
3883  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3884  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3885  * consistant.
3886  */
3887 void
3888 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3889 {
3890         int i;
3891         vm_object_t obj;
3892         vm_page_t m;
3893
3894         runningbufwakeup(bp);
3895         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3896                 return;
3897
3898         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3899         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3900         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3901                 m = bp->b_pages[i];
3902                 if (m == bogus_page) {
3903                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3904                         if (!m)
3905                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3906                         bp->b_pages[i] = m;
3907                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3908                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3909                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3910                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3911                         } else
3912                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3913                 }
3914                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3915                 vm_page_sunbusy(m);
3916         }
3917         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3918         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3919 }
3920
3921 /*
3922  * vfs_page_set_valid:
3923  *
3924  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3925  *      range is restricted to the buffer's size.
3926  *
3927  *      This routine is typically called after a read completes.
3928  */
3929 static void
3930 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3931 {
3932         vm_ooffset_t eoff;
3933
3934         /*
3935          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3936          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3937          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3938          * allocation size of the buffer.
3939          */
3940         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3941         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3942                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3943
3944         /*
3945          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3946          * entire page.
3947          */
3948         if (eoff > off)
3949                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3950 }
3951
3952 /*
3953  * vfs_page_set_validclean:
3954  *
3955  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3956  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3957  */
3958 static void
3959 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3960 {
3961         vm_ooffset_t soff, eoff;
3962
3963         /*
3964          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3965          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3966          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3967          * of the buffer.
3968          */
3969         soff = off;
3970         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3971         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3972                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3973
3974         /*
3975          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3976          * entire page.
3977          */
3978         if (eoff > soff) {
3979                 vm_page_set_validclean(
3980                     m,
3981                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3982                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3983                 );
3984         }
3985 }
3986
3987 /*
3988  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
3989  * exclusive busy, drain it.
3990  */
3991 void
3992 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
3993 {
3994         vm_page_t m;
3995         int i, last_busied;
3996
3997         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
3998         last_busied = 0;
3999         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4000                 m = bp->b_pages[i];
4001                 if (vm_page_xbusied(m)) {
4002                         for (; last_busied < i; last_busied++)
4003                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
4004                         while (vm_page_xbusied(m)) {
4005                                 vm_page_lock(m);
4006                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4007                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage");
4008                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4009                         }
4010                 }
4011         }
4012         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4013                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4014 }
4015
4016 /*
4017  * This routine is called before a device strategy routine.
4018  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4019  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4020  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4021  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4022  * inconsistant.
4023  *
4024  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4025  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4026  * and should be ignored.
4027  */
4028 void
4029 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4030 {
4031         int i, bogus;
4032         vm_object_t obj;
4033         vm_ooffset_t foff;
4034         vm_page_t m;
4035
4036         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4037                 return;
4038
4039         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4040         foff = bp->b_offset;
4041         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4042             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4043         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4044         vfs_drain_busy_pages(bp);
4045         if (bp->b_bufsize != 0)
4046                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4047         bogus = 0;
4048         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4049                 m = bp->b_pages[i];
4050
4051                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4052                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4053                         vm_page_sbusy(m);
4054                 }
4055                 /*
4056                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4057                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4058                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4059                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4060                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4061                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4062                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4063                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4064                  * first place ).  The replacement prevents the read
4065                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4066                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4067                  * It may not work properly with small-block devices.
4068                  * We need to find a better way.
4069                  */
4070                 if (clear_modify) {
4071                         pmap_remove_write(m);
4072                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4073                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4074                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4075                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4076                         bogus++;
4077                 }
4078                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4079         }
4080         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4081         if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4082                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4083                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4084                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4085         }
4086 }
4087
4088 /*
4089  *      vfs_bio_set_valid:
4090  *
4091  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4092  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4093  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4094  *      page.
4095  */
4096 void   
4097 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4098 {
4099         int i, n;
4100         vm_page_t m;
4101
4102         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4103                 return;
4104
4105         /*
4106          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4107          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4108          * first page that can be validated.
4109          */
4110         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4111         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4112
4113         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4114         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4115                 m = bp->b_pages[i];
4116                 if (n > size)
4117                         n = size;
4118                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4119                 base += n;
4120                 size -= n;
4121                 n = PAGE_SIZE;
4122         }
4123         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4124 }
4125
4126 /*
4127  *      vfs_bio_clrbuf:
4128  *
4129  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4130  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4131  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4132  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4133  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4134  *
4135  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4136  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4137  */
4138 void
4139 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4140 {
4141         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4142
4143         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4144                 clrbuf(bp);
4145                 return;
4146         }
4147         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4148         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4149         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4150         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4151             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4152                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4153                         goto unlock;
4154                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4155                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4156                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4157                         goto unlock;
4158                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4159                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4160                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4161                         goto unlock;
4162                 }
4163         }
4164         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4165         slide = 0;
4166         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4167                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4168                 ea = slide & PAGE_MASK;
4169                 if (ea == 0)
4170                         ea = PAGE_SIZE;
4171                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4172                         continue;
4173                 j = sa / DEV_BSIZE;
4174                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4175                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4176                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4177                         continue;
4178                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4179                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4180                 else {
4181                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4182                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4183                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4184                                             sa, DEV_BSIZE);
4185                                 }
4186                         }
4187                 }
4188                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4189         }
4190 unlock:
4191         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4192         bp->b_resid = 0;
4193 }
4194
4195 void
4196 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4197 {
4198         vm_page_t m;
4199         int i, n;
4200
4201         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4202                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4203                 bzero(bp->b_data + base, size);
4204         } else {
4205                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4206                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4207                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4208                         m = bp->b_pages[i];
4209                         if (n > size)
4210                                 n = size;
4211                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4212                         base += n;
4213                         size -= n;
4214                         n = PAGE_SIZE;
4215                 }
4216         }
4217 }
4218
4219 /*
4220  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4221  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4222  * not associated with a file object.
4223  */
4224 static void
4225 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4226 {
4227         vm_offset_t pg;
4228         vm_page_t p;
4229         int index;
4230
4231         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4232
4233         to = round_page(to);
4234         from = round_page(from);
4235         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4236
4237         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4238 tryagain:
4239                 /*
4240                  * note: must allocate system pages since blocking here
4241                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4242                  * process we are.
4243                  */
4244                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4245                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4246                 if (p == NULL) {
4247                         VM_WAIT;
4248                         goto tryagain;
4249                 }
4250                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4251                 bp->b_pages[index] = p;
4252         }
4253         bp->b_npages = index;
4254 }
4255
4256 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4257 static void
4258 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4259 {
4260         vm_offset_t from;
4261         vm_page_t p;
4262         int index, newnpages;
4263
4264         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4265
4266         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4267         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4268         if (bp->b_npages > newnpages)
4269                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4270         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4271                 p = bp->b_pages[index];
4272                 bp->b_pages[index] = NULL;
4273                 if (vm_page_sbusied(p))
4274                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4275                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4276                 p->wire_count--;
4277                 vm_page_free(p);
4278                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4279         }
4280         bp->b_npages = newnpages;
4281 }
4282
4283 /*
4284  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4285  *
4286  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4287  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4288  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4289  *
4290  * Note that even if the caller determines that the address space should
4291  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4292  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4293  * check the return value.
4294  */
4295 int
4296 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4297 {
4298         caddr_t kva;
4299         vm_prot_t prot;
4300         int pidx;
4301
4302         if (bp->b_bufsize < 0)
4303                 return (-1);
4304         prot = VM_PROT_READ;
4305         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4306                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4307         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4308             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4309             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4310                 return (-1);
4311         bp->b_npages = pidx;
4312         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4313                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
4314                 kva = bp->b_saveaddr;
4315                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4316                 bp->b_data = kva + (((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK);
4317                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4318         } else {
4319                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
4320                 bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4321                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4322                 bp->b_data = unmapped_buf;
4323         }
4324         return(0);
4325 }
4326
4327 /*
4328  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4329  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4330  */
4331 void
4332 vunmapbuf(struct buf *bp)
4333 {
4334         int npages;
4335
4336         npages = bp->b_npages;
4337         if (bp->b_flags & B_UNMAPPED)
4338                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4339         else
4340                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4341         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4342         
4343         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
4344 }
4345
4346 void
4347 bdone(struct buf *bp)
4348 {
4349         struct mtx *mtxp;
4350
4351         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4352         mtx_lock(mtxp);
4353         bp->b_flags |= B_DONE;
4354         wakeup(bp);
4355         mtx_unlock(mtxp);
4356 }
4357
4358 void
4359 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4360 {
4361         struct mtx *mtxp;
4362
4363         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4364         mtx_lock(mtxp);
4365         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4366                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4367         mtx_unlock(mtxp);
4368 }
4369
4370 int
4371 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4372 {
4373
4374         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
4375 }
4376
4377 void
4378 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4379 {
4380         int i = 0;
4381         struct vnode *vp;
4382
4383         vp = bp->b_vp;
4384         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4385         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4386             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4387         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4388         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4389 }
4390
4391 void
4392 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4393 {
4394
4395         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4396         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4397         bo->bo_numoutput++;
4398 }
4399
4400 void
4401 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4402 {
4403
4404         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4405         BO_LOCK(bo);
4406         bo->bo_numoutput++;
4407         BO_UNLOCK(bo);
4408 }
4409
4410 void
4411 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4412 {
4413
4414         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4415         BO_LOCK(bo);
4416         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4417         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4418                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4419                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4420         }
4421         BO_UNLOCK(bo);
4422 }
4423
4424 int
4425 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4426 {
4427         int error;
4428
4429         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4430         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4431         error = 0;
4432         while (bo->bo_numoutput) {
4433                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4434                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4435                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4436                 if (error)
4437                         break;
4438         }
4439         return (error);
4440 }
4441
4442 void
4443 bpin(struct buf *bp)
4444 {
4445         struct mtx *mtxp;
4446
4447         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4448         mtx_lock(mtxp);
4449         bp->b_pin_count++;
4450         mtx_unlock(mtxp);
4451 }
4452
4453 void
4454 bunpin(struct buf *bp)
4455 {
4456         struct mtx *mtxp;
4457
4458         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4459         mtx_lock(mtxp);
4460         if (--bp->b_pin_count == 0)
4461                 wakeup(bp);
4462         mtx_unlock(mtxp);
4463 }
4464
4465 void
4466 bunpin_wait(struct buf *bp)
4467 {
4468         struct mtx *mtxp;
4469
4470         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4471         mtx_lock(mtxp);
4472         while (bp->b_pin_count > 0)
4473                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4474         mtx_unlock(mtxp);
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4479  */
4480 void
4481 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4482 {
4483
4484         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0) {
4485                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4486                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4487                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4488                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4489                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4490                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4491                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4492                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4493                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4494                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4495         } else {
4496                 bip->bio_data = bp->b_data;
4497                 bip->bio_ma = NULL;
4498         }
4499 }
4500
4501 #include "opt_ddb.h"
4502 #ifdef DDB
4503 #include <ddb/ddb.h>
4504
4505 /* DDB command to show buffer data */
4506 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4507 {
4508         /* get args */
4509         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4510
4511         if (!have_addr) {
4512                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4513                 return;
4514         }
4515
4516         db_printf("buf at %p\n", bp);
4517         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4518             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4519             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4520         db_printf(
4521             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4522             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4523             "b_dep = %p\n",
4524             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4525             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4526             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4527         if (bp->b_npages) {
4528                 int i;
4529                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4530                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4531                         vm_page_t m;
4532                         m = bp->b_pages[i];
4533                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4534                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4535                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4536                                 db_printf(",");
4537                 }
4538                 db_printf("\n");
4539         }
4540         db_printf(" ");
4541         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4542 }
4543
4544 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4545 {
4546         struct buf *bp;
4547         int i;
4548
4549         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4550                 bp = &buf[i];
4551                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4552                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4553                         db_printf("\n");
4554                 }
4555         }
4556 }
4557
4558 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4559 {
4560         struct vnode *vp;
4561         struct buf *bp;
4562
4563         if (!have_addr) {
4564                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4565                 return;
4566         }
4567         vp = (struct vnode *)addr;
4568         db_printf("Clean buffers:\n");
4569         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4570                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4571                 db_printf("\n");
4572         }
4573         db_printf("Dirty buffers:\n");
4574         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4575                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4576                 db_printf("\n");
4577         }
4578 }
4579
4580 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4581 {
4582         struct buf *bp;
4583         int i, used = 0, nfree = 0;
4584
4585         if (have_addr) {
4586                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4587                 return;
4588         }
4589
4590         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4591                 bp = &buf[i];
4592                 if ((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0)
4593                         nfree++;
4594                 else
4595                         used++;
4596         }
4597
4598         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4599             nfree + used);
4600         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4601 }
4602 #endif /* DDB */