]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFC @248461
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 /*
29  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
30  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
31  * sure that the performance degradation associated with schemes such
32  * as this is not realized.
33  *
34  * Author:  John S. Dyson
35  * Significant help during the development and debugging phases
36  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
37  *
38  * see man buf(9) for more info.
39  */
40
41 #include <sys/cdefs.h>
42 __FBSDID("$FreeBSD$");
43
44 #include <sys/param.h>
45 #include <sys/systm.h>
46 #include <sys/bio.h>
47 #include <sys/conf.h>
48 #include <sys/buf.h>
49 #include <sys/devicestat.h>
50 #include <sys/eventhandler.h>
51 #include <sys/fail.h>
52 #include <sys/limits.h>
53 #include <sys/lock.h>
54 #include <sys/malloc.h>
55 #include <sys/mount.h>
56 #include <sys/mutex.h>
57 #include <sys/kernel.h>
58 #include <sys/kthread.h>
59 #include <sys/proc.h>
60 #include <sys/resourcevar.h>
61 #include <sys/rwlock.h>
62 #include <sys/sysctl.h>
63 #include <sys/vmmeter.h>
64 #include <sys/vnode.h>
65 #include <geom/geom.h>
66 #include <vm/vm.h>
67 #include <vm/vm_param.h>
68 #include <vm/vm_kern.h>
69 #include <vm/vm_pageout.h>
70 #include <vm/vm_page.h>
71 #include <vm/vm_object.h>
72 #include <vm/vm_extern.h>
73 #include <vm/vm_map.h>
74 #include "opt_compat.h"
75 #include "opt_directio.h"
76 #include "opt_swap.h"
77
78 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
79
80 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
81
82 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
83         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
84         .bop_write      =       bufwrite,
85         .bop_strategy   =       bufstrategy,
86         .bop_sync       =       bufsync,
87         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
88 };
89
90 /*
91  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
92  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
93  */
94 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
95
96 static struct proc *bufdaemonproc;
97
98 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
99 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
100 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
101                 vm_offset_t to);
102 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
103 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
104                 vm_page_t m);
105 static void vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp);
106 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
107 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
108 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
109 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
110                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
111 static int buf_do_flush(struct vnode *vp);
112 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
113 static void buf_daemon(void);
114 static void bremfreel(struct buf *bp);
115 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
116     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
117 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
118 #endif
119
120 int vmiodirenable = TRUE;
121 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
122     "Use the VM system for directory writes");
123 long runningbufspace;
124 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
125     "Amount of presently outstanding async buffer io");
126 static long bufspace;
127 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
128     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
129 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
130     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
131 #else
132 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
133     "Virtual memory used for buffers");
134 #endif
135 static long maxbufspace;
136 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
137     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
138 static long bufmallocspace;
139 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
140     "Amount of malloced memory for buffers");
141 static long maxbufmallocspace;
142 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
143     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
144 static long lobufspace;
145 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
146     "Minimum amount of buffers we want to have");
147 long hibufspace;
148 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
149     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
150 static int bufreusecnt;
151 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
152     "Number of times we have reused a buffer");
153 static int buffreekvacnt;
154 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
155     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
156 static int bufdefragcnt;
157 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
158     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
159 static long lorunningspace;
160 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
161     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
162 static long hirunningspace;
163 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
164     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
165 int dirtybufferflushes;
166 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
167     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
168 int bdwriteskip;
169 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
170     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
171 int altbufferflushes;
172 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
173     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
174 static int recursiveflushes;
175 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
176     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
177 static int numdirtybuffers;
178 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
179     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
180 static int lodirtybuffers;
181 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
182     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
183 static int hidirtybuffers;
184 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
185     "When the number of dirty buffers is considered severe");
186 int dirtybufthresh;
187 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
188     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
189 static int numfreebuffers;
190 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
191     "Number of free buffers");
192 static int lofreebuffers;
193 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
194    "XXX Unused");
195 static int hifreebuffers;
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
197    "XXX Complicatedly unused");
198 static int getnewbufcalls;
199 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
200    "Number of calls to getnewbuf");
201 static int getnewbufrestarts;
202 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
203     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
204 static int flushbufqtarget = 100;
205 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
206     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
207 static long notbufdflashes;
208 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflashes, CTLFLAG_RD, &notbufdflashes, 0,
209     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
210 static long barrierwrites;
211 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
212     "Number of barrier writes");
213
214 /*
215  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
216  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
217  * is idling.
218  */
219 static int bd_request;
220
221 /*
222  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
223  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
224  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
225  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
226  */
227 static int bd_speedupreq;
228
229 /*
230  * This lock synchronizes access to bd_request.
231  */
232 static struct mtx bdlock;
233
234 /*
235  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
236  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
237  * really that bad.  it would be better to split the buffer
238  * for input in the case of buffers partially already in memory,
239  * but the code is intricate enough already.
240  */
241 vm_page_t bogus_page;
242
243 /*
244  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
245  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
246  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
247  */
248 static int runningbufreq;
249
250 /*
251  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
252  * waitrunningbufspace().
253  */
254 static struct mtx rbreqlock;
255
256 /* 
257  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
258  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
259  * by and/or.
260  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountwakeup(), bwillwrite(),
261  * getnewbuf(), and getblk().
262  */
263 static int needsbuffer;
264
265 /*
266  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
267  */
268 static struct mtx nblock;
269
270 /*
271  * Definitions for the buffer free lists.
272  */
273 #define BUFFER_QUEUES   5       /* number of free buffer queues */
274
275 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
276 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
277 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
278 #define QUEUE_EMPTYKVA  3       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
279 #define QUEUE_EMPTY     4       /* empty buffer headers */
280 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
281
282 /* Queues for free buffers with various properties */
283 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
284
285 /* Lock for the bufqueues */
286 static struct mtx bqlock;
287
288 /*
289  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
290  * buf_wmesg is referred from macros.
291  */
292 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
293
294 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
295 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
296 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
297 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
298
299 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
300     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
301 static int
302 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
303 {
304         long lvalue;
305         int ivalue;
306
307         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
308                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
309         lvalue = *(long *)arg1;
310         if (lvalue > INT_MAX)
311                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
312                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
313         ivalue = lvalue;
314         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
315 }
316 #endif
317
318 #ifdef DIRECTIO
319 extern void ffs_rawread_setup(void);
320 #endif /* DIRECTIO */
321 /*
322  *      numdirtywakeup:
323  *
324  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
325  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
326  */
327
328 static __inline void
329 numdirtywakeup(int level)
330 {
331
332         if (numdirtybuffers <= level) {
333                 mtx_lock(&nblock);
334                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
335                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
336                         wakeup(&needsbuffer);
337                 }
338                 mtx_unlock(&nblock);
339         }
340 }
341
342 /*
343  *      bufspacewakeup:
344  *
345  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
346  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
347  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
348  *      bp's get placed back in the queues.
349  */
350
351 static __inline void
352 bufspacewakeup(void)
353 {
354
355         /*
356          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
357          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
358          * process will be able to now.
359          */
360         mtx_lock(&nblock);
361         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
362                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
363                 wakeup(&needsbuffer);
364         }
365         mtx_unlock(&nblock);
366 }
367
368 /*
369  * runningbufwakeup() - in-progress I/O accounting.
370  *
371  */
372 void
373 runningbufwakeup(struct buf *bp)
374 {
375
376         if (bp->b_runningbufspace) {
377                 atomic_subtract_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
378                 bp->b_runningbufspace = 0;
379                 mtx_lock(&rbreqlock);
380                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
381                         runningbufreq = 0;
382                         wakeup(&runningbufreq);
383                 }
384                 mtx_unlock(&rbreqlock);
385         }
386 }
387
388 /*
389  *      bufcountwakeup:
390  *
391  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
392  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
393  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
394  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
395  */
396
397 static __inline void
398 bufcountwakeup(struct buf *bp) 
399 {
400         int old;
401
402         KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) == 0,
403             ("buf %p already counted as free", bp));
404         if (bp->b_bufobj != NULL)
405                 mtx_assert(BO_MTX(bp->b_bufobj), MA_OWNED);
406         bp->b_vflags |= BV_INFREECNT;
407         old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, 1);
408         KASSERT(old >= 0 && old < nbuf,
409             ("numfreebuffers climbed to %d", old + 1));
410         mtx_lock(&nblock);
411         if (needsbuffer) {
412                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
413                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
414                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
415                 wakeup(&needsbuffer);
416         }
417         mtx_unlock(&nblock);
418 }
419
420 /*
421  *      waitrunningbufspace()
422  *
423  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
424  *      running.  This routine is used in async-write situations to
425  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
426  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
427  *
428  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
429  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
430  *
431  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
432  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
433  *      caller's write has reached the device.
434  */
435 void
436 waitrunningbufspace(void)
437 {
438
439         mtx_lock(&rbreqlock);
440         while (runningbufspace > hirunningspace) {
441                 ++runningbufreq;
442                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
443         }
444         mtx_unlock(&rbreqlock);
445 }
446
447
448 /*
449  *      vfs_buf_test_cache:
450  *
451  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
452  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
453  *      valid data.
454  */
455 static __inline
456 void
457 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
458                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
459                   vm_page_t m)
460 {
461
462         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
463         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
464                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
465                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
466                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
467         }
468 }
469
470 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
471 static __inline
472 void
473 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
474 {
475
476         mtx_lock(&bdlock);
477         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
478                 bd_request = 1;
479                 wakeup(&bd_request);
480         }
481         mtx_unlock(&bdlock);
482 }
483
484 /*
485  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
486  */
487
488 void
489 bd_speedup(void)
490 {
491         int needwake;
492
493         mtx_lock(&bdlock);
494         needwake = 0;
495         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
496                 needwake = 1;
497         bd_speedupreq = 1;
498         bd_request = 1;
499         if (needwake)
500                 wakeup(&bd_request);
501         mtx_unlock(&bdlock);
502 }
503
504 /*
505  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
506  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
507  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
508  * being reserved at this time.
509  */
510 caddr_t
511 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
512 {
513         int tuned_nbuf;
514         long maxbuf;
515
516         /*
517          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
518          * PAGE_SIZE is >= 1K)
519          */
520         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
521
522         /*
523          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
524          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
525          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
526          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
527          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
528          * maxbcache bytes.
529          *
530          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
531          */
532         if (nbuf == 0) {
533                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
534
535                 nbuf = 50;
536                 if (physmem_est > 4096)
537                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
538                             65536 / factor);
539                 if (physmem_est > 65536)
540                         nbuf += (physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5);
541
542                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
543                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
544                 tuned_nbuf = 1;
545         } else
546                 tuned_nbuf = 0;
547
548         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
549         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
550         if (nbuf > maxbuf) {
551                 if (!tuned_nbuf)
552                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
553                             maxbuf);
554                 nbuf = maxbuf;
555         }
556
557         /*
558          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
559          * We have no less then 16 and no more then 256.
560          */
561         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
562 #ifdef NSWBUF_MIN
563         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
564                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
565 #endif
566 #ifdef DIRECTIO
567         ffs_rawread_setup();
568 #endif
569
570         /*
571          * Reserve space for the buffer cache buffers
572          */
573         swbuf = (void *)v;
574         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
575         buf = (void *)v;
576         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
577
578         return(v);
579 }
580
581 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
582 void
583 bufinit(void)
584 {
585         struct buf *bp;
586         int i;
587
588         mtx_init(&bqlock, "buf queue lock", NULL, MTX_DEF);
589         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
590         mtx_init(&nblock, "needsbuffer lock", NULL, MTX_DEF);
591         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
592
593         /* next, make a null set of free lists */
594         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
595                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
596
597         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
598         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
599                 bp = &buf[i];
600                 bzero(bp, sizeof *bp);
601                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
602                 bp->b_rcred = NOCRED;
603                 bp->b_wcred = NOCRED;
604                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
605                 bp->b_vflags = BV_INFREECNT;    /* buf is counted as free */
606                 bp->b_xflags = 0;
607                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
608                 BUF_LOCKINIT(bp);
609                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
610         }
611
612         /*
613          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
614          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
615          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
616          * used by most other processes.  The differential is required to 
617          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
618          * be blocked waiting for buffer space.
619          *
620          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
621          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
622          * by the system.
623          */
624         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
625         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
626         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
627
628         /*
629          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
630          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
631          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
632          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
633          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
634          * hirunningspace.
635          */
636         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBSIZE),
637             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
638         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBSIZE);
639
640 /*
641  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
642  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
643  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
644  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
645  * (small) directories.
646  */
647         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
648
649 /*
650  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
651  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
652  */
653         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
654         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
655         numdirtybuffers = 0;
656 /*
657  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
658  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
659  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
660  * BKVASIZE'd buffers.
661  */
662         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
663                 hidirtybuffers >>= 1;
664         }
665         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
666
667 /*
668  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
669  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
670  * emergency reserve.
671  */
672         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
673         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
674         numfreebuffers = nbuf;
675
676         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
677             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
678 }
679
680 /*
681  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
682  *
683  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
684  */
685 static void
686 bfreekva(struct buf *bp)
687 {
688
689         if (bp->b_kvasize) {
690                 atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
691                 atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
692                 vm_map_remove(buffer_map, (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
693                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize);
694                 bp->b_kvasize = 0;
695                 bufspacewakeup();
696         }
697 }
698
699 /*
700  *      bremfree:
701  *
702  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list in brelse.
703  *      
704  */
705 void
706 bremfree(struct buf *bp)
707 {
708         int old;
709
710         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
711         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
712             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
713         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
714             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
715         BUF_ASSERT_HELD(bp);
716
717         bp->b_flags |= B_REMFREE;
718         /* Fixup numfreebuffers count.  */
719         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
720                 KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) != 0,
721                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
722                 if (bp->b_bufobj != NULL)
723                         mtx_assert(BO_MTX(bp->b_bufobj), MA_OWNED);
724                 bp->b_vflags &= ~BV_INFREECNT;
725                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
726                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
727         }
728 }
729
730 /*
731  *      bremfreef:
732  *
733  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
734  *      it abuses the b_freelist pointer.
735  */
736 void
737 bremfreef(struct buf *bp)
738 {
739         mtx_lock(&bqlock);
740         bremfreel(bp);
741         mtx_unlock(&bqlock);
742 }
743
744 /*
745  *      bremfreel:
746  *
747  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
748  *      bqlock held.
749  */
750 static void
751 bremfreel(struct buf *bp)
752 {
753         int old;
754
755         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
756             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
757         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
758             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
759         BUF_ASSERT_HELD(bp);
760         mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
761
762         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
763         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
764         /*
765          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
766          * from the queue and return the stats are already done.
767          */
768         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
769                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
770                 return;
771         }
772         /*
773          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
774          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
775          * numfreebuffers.
776          */
777         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
778                 KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) != 0,
779                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
780                 if (bp->b_bufobj != NULL)
781                         mtx_assert(BO_MTX(bp->b_bufobj), MA_OWNED);
782                 bp->b_vflags &= ~BV_INFREECNT;
783                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
784                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
785         }
786 }
787
788 /*
789  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
790  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
791  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
792  */
793 void
794 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
795     int cnt, struct ucred * cred)
796 {
797         struct buf *rabp;
798         int i;
799
800         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
801                 if (inmem(vp, *rablkno))
802                         continue;
803                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
804
805                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
806                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
807                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
808                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
809                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
810                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
811                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
812                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
813                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
814                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
815                         BUF_KERNPROC(rabp);
816                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
817                         bstrategy(rabp);
818                 } else {
819                         brelse(rabp);
820                 }
821         }
822 }
823
824 /*
825  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
826  *
827  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
828  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
829  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
830  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
831  */
832 int
833 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
834     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
835 {
836         struct buf *bp;
837         int rv = 0, readwait = 0;
838
839         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
840         /*
841          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
842          */
843         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
844         if (bp == NULL)
845                 return (EBUSY);
846
847         /* if not found in cache, do some I/O */
848         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
849                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
850                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
851                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
852                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
853                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
854                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
855                         bp->b_rcred = crhold(cred);
856                 vfs_busy_pages(bp, 0);
857                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
858                 bstrategy(bp);
859                 ++readwait;
860         }
861
862         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
863
864         if (readwait) {
865                 rv = bufwait(bp);
866         }
867         return (rv);
868 }
869
870 /*
871  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
872  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
873  * is invalid.
874  *
875  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
876  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
877  * now so we set it generally.  This could be set either here 
878  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
879  * here.
880  */
881 int
882 bufwrite(struct buf *bp)
883 {
884         int oldflags;
885         struct vnode *vp;
886         int vp_md;
887
888         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
889         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
890                 brelse(bp);
891                 return (0);
892         }
893
894         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
895                 barrierwrites++;
896
897         oldflags = bp->b_flags;
898
899         BUF_ASSERT_HELD(bp);
900
901         if (bp->b_pin_count > 0)
902                 bunpin_wait(bp);
903
904         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
905             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
906
907         vp = bp->b_vp;
908         if (vp)
909                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
910         else
911                 vp_md = 0;
912
913         /* Mark the buffer clean */
914         bundirty(bp);
915
916         bp->b_flags &= ~B_DONE;
917         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
918         bp->b_flags |= B_CACHE;
919         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
920
921         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
922         vfs_busy_pages(bp, 1);
923
924         /*
925          * Normal bwrites pipeline writes
926          */
927         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
928         atomic_add_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
929
930         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
931                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
932         if (oldflags & B_ASYNC)
933                 BUF_KERNPROC(bp);
934         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
935         bstrategy(bp);
936
937         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
938                 int rtval = bufwait(bp);
939                 brelse(bp);
940                 return (rtval);
941         } else {
942                 /*
943                  * don't allow the async write to saturate the I/O
944                  * system.  We will not deadlock here because
945                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
946                  * to complete. We do not block here if it is the update
947                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
948                  * to deadlock.
949                  */
950                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
951                         waitrunningbufspace();
952         }
953
954         return (0);
955 }
956
957 void
958 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
959 {
960         struct buf *nbp;
961
962         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
963                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
964                 altbufferflushes++;
965         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
966                 BO_LOCK(bo);
967                 /*
968                  * Try to find a buffer to flush.
969                  */
970                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
971                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
972                             BUF_LOCK(nbp,
973                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
974                                 continue;
975                         if (bp == nbp)
976                                 panic("bdwrite: found ourselves");
977                         BO_UNLOCK(bo);
978                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
979                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
980                                 BO_LOCK(bo);
981                                 BUF_UNLOCK(nbp);
982                                 continue;
983                         }
984                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
985                                 vfs_bio_awrite(nbp);
986                         } else {
987                                 bremfree(nbp);
988                                 bawrite(nbp);
989                         }
990                         dirtybufferflushes++;
991                         break;
992                 }
993                 if (nbp == NULL)
994                         BO_UNLOCK(bo);
995         }
996 }
997
998 /*
999  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1000  * anything if the buffer is marked invalid.
1001  *
1002  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1003  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1004  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1005  * out synchronously.
1006  */
1007 void
1008 bdwrite(struct buf *bp)
1009 {
1010         struct thread *td = curthread;
1011         struct vnode *vp;
1012         struct bufobj *bo;
1013
1014         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1015         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1016         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1017             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1018         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1019
1020         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1021                 brelse(bp);
1022                 return;
1023         }
1024
1025         /*
1026          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1027          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1028          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1029          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1030          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1031          */
1032         vp = bp->b_vp;
1033         bo = bp->b_bufobj;
1034         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1035                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1036                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1037                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1038         } else
1039                 recursiveflushes++;
1040
1041         bdirty(bp);
1042         /*
1043          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1044          * true even of NFS now.
1045          */
1046         bp->b_flags |= B_CACHE;
1047
1048         /*
1049          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1050          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1051          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1052          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1053          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1054          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1055          * the bmap then...  So, this is important to do.
1056          */
1057         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1058                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1059         }
1060
1061         /*
1062          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1063          * pages.
1064          *
1065          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1066          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1067          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1068          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1069          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1070          * or perhaps the cluster will be completed.
1071          */
1072         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1073         bqrelse(bp);
1074
1075         /*
1076          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
1077          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
1078          * point).
1079          */
1080         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1081
1082         /*
1083          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1084          * due to the softdep code.
1085          */
1086 }
1087
1088 /*
1089  *      bdirty:
1090  *
1091  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1092  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1093  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1094  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1095  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1096  *
1097  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1098  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1099  *      should only be called if the buffer is known-good.
1100  *
1101  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1102  *      count.
1103  *
1104  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1105  */
1106 void
1107 bdirty(struct buf *bp)
1108 {
1109
1110         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1111             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1112         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1113         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1114             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1115         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1116         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1117         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1118
1119         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1120                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1121                 reassignbuf(bp);
1122                 atomic_add_int(&numdirtybuffers, 1);
1123                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1124         }
1125 }
1126
1127 /*
1128  *      bundirty:
1129  *
1130  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1131  *
1132  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1133  *      count.
1134  *      
1135  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1136  */
1137
1138 void
1139 bundirty(struct buf *bp)
1140 {
1141
1142         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1143         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1144         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1145             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1146         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1147
1148         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1149                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1150                 reassignbuf(bp);
1151                 atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1152                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1153         }
1154         /*
1155          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1156          */
1157         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1158 }
1159
1160 /*
1161  *      bawrite:
1162  *
1163  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1164  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1165  *
1166  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1167  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1168  */
1169 void
1170 bawrite(struct buf *bp)
1171 {
1172
1173         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1174         (void) bwrite(bp);
1175 }
1176
1177 /*
1178  *      babarrierwrite:
1179  *
1180  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1181  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1182  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1183  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1184  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1185  */
1186 void
1187 babarrierwrite(struct buf *bp)
1188 {
1189
1190         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1191         (void) bwrite(bp);
1192 }
1193
1194 /*
1195  *      bbarrierwrite:
1196  *
1197  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1198  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1199  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1200  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1201  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1202  */
1203 int
1204 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1205 {
1206
1207         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1208         return (bwrite(bp));
1209 }
1210
1211 /*
1212  *      bwillwrite:
1213  *
1214  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1215  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1216  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1217  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1218  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1219  */
1220
1221 void
1222 bwillwrite(void)
1223 {
1224
1225         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1226                 mtx_lock(&nblock);
1227                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1228                         bd_wakeup(1);
1229                         needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
1230                         msleep(&needsbuffer, &nblock,
1231                             (PRIBIO + 4), "flswai", 0);
1232                 }
1233                 mtx_unlock(&nblock);
1234         }
1235 }
1236
1237 /*
1238  * Return true if we have too many dirty buffers.
1239  */
1240 int
1241 buf_dirty_count_severe(void)
1242 {
1243
1244         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1245 }
1246
1247 static __noinline int
1248 buf_vm_page_count_severe(void)
1249 {
1250
1251         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1252
1253         return vm_page_count_severe();
1254 }
1255
1256 /*
1257  *      brelse:
1258  *
1259  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1260  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1261  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1262  */
1263 void
1264 brelse(struct buf *bp)
1265 {
1266         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1267             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1268         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1269             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1270
1271         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1272                 /*
1273                  * Do not process, in particular, do not handle the
1274                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1275                  */
1276                 BUF_UNLOCK(bp);
1277                 return;
1278         }
1279
1280         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1281                 bqrelse(bp);
1282                 return;
1283         }
1284
1285         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1286             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1287                 /*
1288                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1289                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1290                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1291                  * is futile.
1292                  */
1293                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1294                 bdirty(bp);
1295         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1296             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1297                 /*
1298                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1299                  * cache the buffer.
1300                  */
1301                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1302                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1303                         buf_deallocate(bp);
1304                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1305                         atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1306                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1307                 }
1308                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1309                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1310                         if (bp->b_bufsize)
1311                                 allocbuf(bp, 0);
1312                         if (bp->b_vp)
1313                                 brelvp(bp);
1314                 }
1315         }
1316
1317         /*
1318          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1319          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1320          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1321          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1322          * 
1323          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1324          * if B_DELWRI is set.
1325          *
1326          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1327          * on pages to return pages to the VM page queues.
1328          */
1329         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1330                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1331         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1332                 /*
1333                  * The locking of the BO_LOCK is not necessary since
1334                  * BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1335                  * lock, it can only be cleared if it is already
1336                  * pending.
1337                  */
1338                 if (bp->b_vp) {
1339                         if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1340                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1341                 } else
1342                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1343         }
1344
1345         /*
1346          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1347          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1348          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1349          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1350          *
1351          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1352          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1353          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1354          *
1355          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1356          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1357          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1358          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1359          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1360          * background write.
1361          */
1362         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1363             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1364                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1365                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1366                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1367             ) {
1368
1369                 int i, j, resid;
1370                 vm_page_t m;
1371                 off_t foff;
1372                 vm_pindex_t poff;
1373                 vm_object_t obj;
1374
1375                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1376
1377                 /*
1378                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1379                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1380                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1381                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1382                  *
1383                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1384                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1385                  * m->dirty, etc...). 
1386                  *
1387                  * See man buf(9) for more information
1388                  */
1389                 resid = bp->b_bufsize;
1390                 foff = bp->b_offset;
1391                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1392                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1393                         int had_bogus = 0;
1394
1395                         m = bp->b_pages[i];
1396
1397                         /*
1398                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1399                          * now.
1400                          */
1401                         if (m == bogus_page) {
1402                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1403                                 had_bogus = 1;
1404
1405                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1406                                         vm_page_t mtmp;
1407                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1408                                         if (mtmp == bogus_page) {
1409                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1410                                                 if (!mtmp) {
1411                                                         panic("brelse: page missing\n");
1412                                                 }
1413                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1414                                         }
1415                                 }
1416
1417                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1418                                         pmap_qenter(
1419                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1420                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1421                                 }
1422                                 m = bp->b_pages[i];
1423                         }
1424                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1425                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1426                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1427                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1428                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1429                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1430
1431                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1432                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1433                                 if (had_bogus)
1434                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1435                         }
1436                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1437                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1438                 }
1439                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1440                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1441                         vfs_vmio_release(bp);
1442
1443         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1444
1445                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1446                         vfs_vmio_release(bp);
1447                 }
1448
1449         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1450                 if (bp->b_bufsize != 0)
1451                         allocbuf(bp, 0);
1452                 if (bp->b_vp != NULL)
1453                         brelvp(bp);
1454         }
1455                         
1456         /* enqueue */
1457         mtx_lock(&bqlock);
1458         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1459         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1460                 struct bufobj *bo;
1461
1462                 bo = bp->b_bufobj;
1463                 if (bo != NULL)
1464                         BO_LOCK(bo);
1465                 bremfreel(bp);
1466                 if (bo != NULL)
1467                         BO_UNLOCK(bo);
1468         }
1469         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1470                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1471
1472         /*
1473          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1474          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1475          * doesn't find it.
1476          */
1477         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1478             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1479                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1480         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1481                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1482                         bundirty(bp);
1483                 if (bp->b_vp)
1484                         brelvp(bp);
1485         }
1486
1487         /* buffers with no memory */
1488         if (bp->b_bufsize == 0) {
1489                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1490                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1491                         panic("losing buffer 1");
1492                 if (bp->b_kvasize) {
1493                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1494                 } else {
1495                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1496                 }
1497                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1498         /* buffers with junk contents */
1499         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1500             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1501                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1502                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1503                         panic("losing buffer 2");
1504                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1505                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1506         /* remaining buffers */
1507         } else {
1508                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1509                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1510                 else
1511                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1512                 if (bp->b_flags & B_AGE)
1513                         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1514                 else
1515                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1516         }
1517         mtx_unlock(&bqlock);
1518
1519         /*
1520          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1521          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1522          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1523          * if B_INVAL is set ).
1524          */
1525
1526         if (!(bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1527                 struct bufobj *bo;
1528
1529                 bo = bp->b_bufobj;
1530                 if (bo != NULL)
1531                         BO_LOCK(bo);
1532                 bufcountwakeup(bp);
1533                 if (bo != NULL)
1534                         BO_UNLOCK(bo);
1535         }
1536
1537         /*
1538          * Something we can maybe free or reuse
1539          */
1540         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1541                 bufspacewakeup();
1542
1543         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1544         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1545                 panic("brelse: not dirty");
1546         /* unlock */
1547         BUF_UNLOCK(bp);
1548 }
1549
1550 /*
1551  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1552  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1553  *
1554  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1555  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1556  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1557  * again soon.
1558  *
1559  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1560  */
1561 void
1562 bqrelse(struct buf *bp)
1563 {
1564         struct bufobj *bo;
1565
1566         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1567         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1568             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1569
1570         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1571                 /* do not release to free list */
1572                 BUF_UNLOCK(bp);
1573                 return;
1574         }
1575
1576         bo = bp->b_bufobj;
1577         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1578                 if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1579                         mtx_lock(&bqlock);
1580                         if (bo != NULL)
1581                                 BO_LOCK(bo);
1582                         bremfreel(bp);
1583                         if (bo != NULL)
1584                                 BO_UNLOCK(bo);
1585                         mtx_unlock(&bqlock);
1586                 }
1587                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1588                 BUF_UNLOCK(bp);
1589                 return;
1590         }
1591
1592         mtx_lock(&bqlock);
1593         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1594         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1595                 if (bo != NULL)
1596                         BO_LOCK(bo);
1597                 bremfreel(bp);
1598                 if (bo != NULL)
1599                         BO_UNLOCK(bo);
1600         }
1601         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1602                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1603         /* buffers with stale but valid contents */
1604         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1605                 bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1606                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1607         } else {
1608                 /*
1609                  * The locking of the BO_LOCK for checking of the
1610                  * BV_BKGRDINPROG is not necessary since the
1611                  * BV_BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1612                  * lock, it can only be cleared if it is already
1613                  * pending.
1614                  */
1615                 if (!buf_vm_page_count_severe() || (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)) {
1616                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1617                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp,
1618                             b_freelist);
1619                 } else {
1620                         /*
1621                          * We are too low on memory, we have to try to free
1622                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1623                          * making up its backing store) *now*.
1624                          */
1625                         mtx_unlock(&bqlock);
1626                         brelse(bp);
1627                         return;
1628                 }
1629         }
1630         mtx_unlock(&bqlock);
1631
1632         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI)) {
1633                 if (bo != NULL)
1634                         BO_LOCK(bo);
1635                 bufcountwakeup(bp);
1636                 if (bo != NULL)
1637                         BO_UNLOCK(bo);
1638         }
1639
1640         /*
1641          * Something we can maybe free or reuse.
1642          */
1643         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1644                 bufspacewakeup();
1645
1646         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1647         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1648                 panic("bqrelse: not dirty");
1649         /* unlock */
1650         BUF_UNLOCK(bp);
1651 }
1652
1653 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1654 static void
1655 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1656 {
1657         int i;
1658         vm_page_t m;
1659
1660         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1661         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1662         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1663                 m = bp->b_pages[i];
1664                 bp->b_pages[i] = NULL;
1665                 /*
1666                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1667                  * everything on the inactive queue.
1668                  */
1669                 vm_page_lock(m);
1670                 vm_page_unwire(m, 0);
1671                 /*
1672                  * We don't mess with busy pages, it is
1673                  * the responsibility of the process that
1674                  * busied the pages to deal with them.
1675                  */
1676                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && m->busy == 0 &&
1677                     m->wire_count == 0) {
1678                         /*
1679                          * Might as well free the page if we can and it has
1680                          * no valid data.  We also free the page if the
1681                          * buffer was used for direct I/O
1682                          */
1683                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1684                                 vm_page_free(m);
1685                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1686                                 vm_page_try_to_free(m);
1687                         } else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1688                                 vm_page_try_to_cache(m);
1689                         }
1690                 }
1691                 vm_page_unlock(m);
1692         }
1693         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1694         
1695         if (bp->b_bufsize) {
1696                 bufspacewakeup();
1697                 bp->b_bufsize = 0;
1698         }
1699         bp->b_npages = 0;
1700         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1701         if (bp->b_vp)
1702                 brelvp(bp);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1707  * write.
1708  */
1709 static int
1710 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1711 {
1712         struct buf *bpa;
1713         int match;
1714
1715         match = 0;
1716
1717         /* If the buf isn't in core skip it */
1718         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1719                 return (0);
1720
1721         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1722         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1723                 return (0);
1724
1725         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1726         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1727             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1728                 goto done;
1729
1730         if (bpa->b_bufsize != size)
1731                 goto done;
1732
1733         /*
1734          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1735          * block has been mapped.
1736          */
1737         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1738                 match = 1;
1739 done:
1740         BUF_UNLOCK(bpa);
1741         return (match);
1742 }
1743
1744 /*
1745  *      vfs_bio_awrite:
1746  *
1747  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1748  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1749  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1750  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1751  */
1752 int
1753 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1754 {
1755         struct bufobj *bo;
1756         int i;
1757         int j;
1758         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1759         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1760         int ncl;
1761         int nwritten;
1762         int size;
1763         int maxcl;
1764
1765         bo = &vp->v_bufobj;
1766         /*
1767          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1768          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1769          * rather then at the beginning.
1770          */
1771         if ((vp->v_type == VREG) && 
1772             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1773             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1774
1775                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1776                 maxcl = MAXPHYS / size;
1777
1778                 BO_LOCK(bo);
1779                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1780                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1781                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1782                                 break;
1783
1784                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1785                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1786                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1787                                 break;
1788                 BO_UNLOCK(bo);
1789                 --j;
1790                 ncl = i + j;
1791                 /*
1792                  * this is a possible cluster write
1793                  */
1794                 if (ncl != 1) {
1795                         BUF_UNLOCK(bp);
1796                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
1797                             0);
1798                         return (nwritten);
1799                 }
1800         }
1801         bremfree(bp);
1802         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1803         /*
1804          * default (old) behavior, writing out only one block
1805          *
1806          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1807          */
1808         nwritten = bp->b_bufsize;
1809         (void) bwrite(bp);
1810
1811         return (nwritten);
1812 }
1813
1814 /*
1815  *      getnewbuf:
1816  *
1817  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1818  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1819  *
1820  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1821  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1822  *
1823  *      We block if:
1824  *              We have insufficient buffer headers
1825  *              We have insufficient buffer space
1826  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1827  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1828  *
1829  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1830  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1831  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1832  */
1833
1834 static struct buf *
1835 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
1836     int gbflags)
1837 {
1838         struct thread *td;
1839         struct buf *bp;
1840         struct buf *nbp;
1841         int defrag = 0;
1842         int nqindex;
1843         static int flushingbufs;
1844
1845         td = curthread;
1846         /*
1847          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1848          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1849          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1850          * async I/O rather then sync I/O.
1851          */
1852         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
1853         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
1854 restart:
1855         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
1856
1857         /*
1858          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1859          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1860          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1861          * dip into our reserves.
1862          *
1863          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1864          *
1865          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1866          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1867          * where we cannot backup.
1868          */
1869         mtx_lock(&bqlock);
1870         nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1871         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
1872
1873         if (nbp == NULL) {
1874                 /*
1875                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1876                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1877                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1878                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1879                  */
1880                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1881                         nqindex = QUEUE_CLEAN;
1882                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
1883                 }
1884
1885                 /*
1886                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1887                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1888                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1889                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1890                  */
1891                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1892                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1893                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
1894                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
1895                 }
1896         }
1897
1898         /*
1899          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1900          * depending.
1901          */
1902
1903         while ((bp = nbp) != NULL) {
1904                 int qindex = nqindex;
1905
1906                 /*
1907                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1908                  * or do other fancy things ).
1909                  */
1910                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
1911                         switch(qindex) {
1912                         case QUEUE_EMPTY:
1913                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1914                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA])))
1915                                         break;
1916                                 /* FALLTHROUGH */
1917                         case QUEUE_EMPTYKVA:
1918                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
1919                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])))
1920                                         break;
1921                                 /* FALLTHROUGH */
1922                         case QUEUE_CLEAN:
1923                                 /*
1924                                  * nbp is NULL. 
1925                                  */
1926                                 break;
1927                         }
1928                 }
1929                 /*
1930                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1931                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
1932                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
1933                  * should also be non-zero at this point.  XXX
1934                  */
1935                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
1936                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
1937                         continue;
1938                 }
1939
1940                 /*
1941                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
1942                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
1943                  */
1944                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1945                         continue;
1946                 if (bp->b_vp) {
1947                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1948                         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
1949                                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1950                                 BUF_UNLOCK(bp);
1951                                 continue;
1952                         }
1953                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1954                 }
1955                 CTR6(KTR_BUF,
1956                     "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
1957                     "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1958                     bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
1959
1960                 /*
1961                  * Sanity Checks
1962                  */
1963                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistant queue %d bp %p", qindex, bp));
1964
1965                 /*
1966                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
1967                  * buffers.
1968                  */
1969
1970                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0, ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
1971
1972                 if (bp->b_bufobj != NULL)
1973                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1974                 bremfreel(bp);
1975                 if (bp->b_bufobj != NULL)
1976                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1977                 mtx_unlock(&bqlock);
1978
1979                 if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1980                         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1981                                 bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1982                                 vfs_vmio_release(bp);
1983                         }
1984                         if (bp->b_vp)
1985                                 brelvp(bp);
1986                 }
1987
1988                 /*
1989                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1990                  * the scan from this point on.
1991                  *
1992                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
1993                  * valid after this operation.
1994                  */
1995
1996                 if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1997                         crfree(bp->b_rcred);
1998                         bp->b_rcred = NOCRED;
1999                 }
2000                 if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2001                         crfree(bp->b_wcred);
2002                         bp->b_wcred = NOCRED;
2003                 }
2004                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2005                         buf_deallocate(bp);
2006                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2007                         panic("losing buffer 3");
2008                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
2009                     ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2010                     bp, bp->b_vp, qindex));
2011                 KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2012                    ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X",
2013                     bp, bp->b_xflags));
2014
2015                 if (bp->b_bufsize)
2016                         allocbuf(bp, 0);
2017
2018                 bp->b_flags = 0;
2019                 bp->b_ioflags = 0;
2020                 bp->b_xflags = 0;
2021                 KASSERT((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) == 0,
2022                     ("buf %p still counted as free?", bp));
2023                 bp->b_vflags = 0;
2024                 bp->b_vp = NULL;
2025                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2026                 bp->b_offset = NOOFFSET;
2027                 bp->b_iodone = 0;
2028                 bp->b_error = 0;
2029                 bp->b_resid = 0;
2030                 bp->b_bcount = 0;
2031                 bp->b_npages = 0;
2032                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2033                 bp->b_bufobj = NULL;
2034                 bp->b_pin_count = 0;
2035                 bp->b_fsprivate1 = NULL;
2036                 bp->b_fsprivate2 = NULL;
2037                 bp->b_fsprivate3 = NULL;
2038
2039                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
2040
2041                 /*
2042                  * If we are defragging then free the buffer.
2043                  */
2044                 if (defrag) {
2045                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2046                         bfreekva(bp);
2047                         brelse(bp);
2048                         defrag = 0;
2049                         goto restart;
2050                 }
2051
2052                 /*
2053                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2054                  * identity change by freeing the buffer.
2055                  */
2056                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2057                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2058                         bfreekva(bp);
2059                         brelse(bp);
2060                         goto restart;
2061                 }
2062
2063                 /*
2064                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2065                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2066                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2067                  */
2068                 if (bufspace >= hibufspace)
2069                         flushingbufs = 1;
2070                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2071                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2072                         bfreekva(bp);
2073                         brelse(bp);
2074                         goto restart;
2075                 }
2076                 if (bufspace < lobufspace)
2077                         flushingbufs = 0;
2078                 break;
2079         }
2080
2081         /*
2082          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2083          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2084          *
2085          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2086          */
2087
2088         if (bp == NULL) {
2089                 int flags, norunbuf;
2090                 char *waitmsg;
2091                 int fl;
2092
2093                 if (defrag) {
2094                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2095                         waitmsg = "nbufkv";
2096                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
2097                         waitmsg = "nbufbs";
2098                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2099                 } else {
2100                         waitmsg = "newbuf";
2101                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2102                 }
2103                 mtx_lock(&nblock);
2104                 needsbuffer |= flags;
2105                 mtx_unlock(&nblock);
2106                 mtx_unlock(&bqlock);
2107
2108                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2109                 if (gbflags & GB_NOWAIT_BD)
2110                         return (NULL);
2111
2112                 mtx_lock(&nblock);
2113                 while (needsbuffer & flags) {
2114                         if (vp != NULL && (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2115                                 mtx_unlock(&nblock);
2116                                 /*
2117                                  * getblk() is called with a vnode
2118                                  * locked, and some majority of the
2119                                  * dirty buffers may as well belong to
2120                                  * the vnode. Flushing the buffers
2121                                  * there would make a progress that
2122                                  * cannot be achieved by the
2123                                  * buf_daemon, that cannot lock the
2124                                  * vnode.
2125                                  */
2126                                 norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
2127                                     (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
2128                                 /* play bufdaemon */
2129                                 td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
2130                                 fl = buf_do_flush(vp);
2131                                 td->td_pflags &= norunbuf;
2132                                 mtx_lock(&nblock);
2133                                 if (fl != 0)
2134                                         continue;
2135                                 if ((needsbuffer & flags) == 0)
2136                                         break;
2137                         }
2138                         if (msleep(&needsbuffer, &nblock,
2139                             (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo)) {
2140                                 mtx_unlock(&nblock);
2141                                 return (NULL);
2142                         }
2143                 }
2144                 mtx_unlock(&nblock);
2145         } else {
2146                 /*
2147                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2148                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2149                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2150                  * BKVASIZE chunks.
2151                  */
2152                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2153
2154                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2155                         vm_offset_t addr = 0;
2156                         int rv;
2157
2158                         bfreekva(bp);
2159
2160                         vm_map_lock(buffer_map);
2161                         if (vm_map_findspace(buffer_map,
2162                             vm_map_min(buffer_map), maxsize, &addr)) {
2163                                 /*
2164                                  * Buffer map is too fragmented.
2165                                  * We must defragment the map.
2166                                  */
2167                                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2168                                 vm_map_unlock(buffer_map);
2169                                 defrag = 1;
2170                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2171                                 brelse(bp);
2172                                 goto restart;
2173                         }
2174                         rv = vm_map_insert(buffer_map, NULL, 0, addr,
2175                             addr + maxsize, VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL,
2176                             MAP_NOFAULT);
2177                         KASSERT(rv == KERN_SUCCESS,
2178                             ("vm_map_insert(buffer_map) rv %d", rv));
2179                         vm_map_unlock(buffer_map);
2180                         bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2181                         bp->b_kvasize = maxsize;
2182                         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2183                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2184                 }
2185                 bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2186                 bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2187         }
2188         return (bp);
2189 }
2190
2191 /*
2192  *      buf_daemon:
2193  *
2194  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2195  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2196  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2197  */
2198
2199 static struct kproc_desc buf_kp = {
2200         "bufdaemon",
2201         buf_daemon,
2202         &bufdaemonproc
2203 };
2204 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2205
2206 static int
2207 buf_do_flush(struct vnode *vp)
2208 {
2209         int flushed;
2210
2211         flushed = flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 0);
2212         if (flushed == 0) {
2213                 /*
2214                  * Could not find any buffers without rollback
2215                  * dependencies, so just write the first one
2216                  * in the hopes of eventually making progress.
2217                  */
2218                 flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 1);
2219         }
2220         return (flushed);
2221 }
2222
2223 static void
2224 buf_daemon()
2225 {
2226         int lodirtysave;
2227
2228         /*
2229          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2230          */
2231         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2232             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2233
2234         /*
2235          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2236          */
2237         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2238         mtx_lock(&bdlock);
2239         for (;;) {
2240                 bd_request = 0;
2241                 mtx_unlock(&bdlock);
2242
2243                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2244                 lodirtysave = lodirtybuffers;
2245                 if (bd_speedupreq) {
2246                         lodirtybuffers = numdirtybuffers / 2;
2247                         bd_speedupreq = 0;
2248                 }
2249                 /*
2250                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2251                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2252                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2253                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2254                  */
2255                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
2256                         if (buf_do_flush(NULL) == 0)
2257                                 break;
2258                         kern_yield(PRI_USER);
2259                 }
2260                 lodirtybuffers = lodirtysave;
2261
2262                 /*
2263                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2264                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2265                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2266                  * built up, within reason.
2267                  *
2268                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2269                  * find any flushable buffers, we sleep half a second.
2270                  * Otherwise we loop immediately.
2271                  */
2272                 mtx_lock(&bdlock);
2273                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2274                         /*
2275                          * We reached our low water mark, reset the
2276                          * request and sleep until we are needed again.
2277                          * The sleep is just so the suspend code works.
2278                          */
2279                         bd_request = 0;
2280                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2281                 } else {
2282                         /*
2283                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2284                          * still have too many dirty buffers, we
2285                          * have to sleep and try again.  (rare)
2286                          */
2287                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2288                 }
2289         }
2290 }
2291
2292 /*
2293  *      flushbufqueues:
2294  *
2295  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2296  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2297  *      particularly sensitive to.
2298  */
2299 static int flushwithdeps = 0;
2300 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2301     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2302
2303 static int
2304 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int queue, int flushdeps)
2305 {
2306         struct buf *sentinel;
2307         struct vnode *vp;
2308         struct mount *mp;
2309         struct buf *bp;
2310         int hasdeps;
2311         int flushed;
2312         int target;
2313
2314         if (lvp == NULL) {
2315                 target = numdirtybuffers - lodirtybuffers;
2316                 if (flushdeps && target > 2)
2317                         target /= 2;
2318         } else
2319                 target = flushbufqtarget;
2320         flushed = 0;
2321         bp = NULL;
2322         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2323         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2324         mtx_lock(&bqlock);
2325         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2326         while (flushed != target) {
2327                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2328                 if (bp != NULL) {
2329                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2330                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2331                             b_freelist);
2332                 } else
2333                         break;
2334                 /*
2335                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
2336                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
2337                  */
2338                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL)
2339                         continue;
2340                 /*
2341                  * Only flush the buffers that belong to the
2342                  * vnode locked by the curthread.
2343                  */
2344                 if (lvp != NULL && bp->b_vp != lvp)
2345                         continue;
2346                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2347                         continue;
2348                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2349                         BUF_UNLOCK(bp);
2350                         continue;
2351                 }
2352                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2353                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2354                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2355                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2356                         BUF_UNLOCK(bp);
2357                         continue;
2358                 }
2359                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2360                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2361                         bremfreel(bp);
2362                         mtx_unlock(&bqlock);
2363                         brelse(bp);
2364                         flushed++;
2365                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2366                         mtx_lock(&bqlock);
2367                         continue;
2368                 }
2369
2370                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2371                         if (flushdeps == 0) {
2372                                 BUF_UNLOCK(bp);
2373                                 continue;
2374                         }
2375                         hasdeps = 1;
2376                 } else
2377                         hasdeps = 0;
2378                 /*
2379                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2380                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2381                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2382                  * system.
2383                  *
2384                  * The lock order here is the reverse of the normal
2385                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2386                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2387                  */
2388                 vp = bp->b_vp;
2389                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2390                         BUF_UNLOCK(bp);
2391                         continue;
2392                 }
2393                 if (vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT | LK_CANRECURSE) == 0) {
2394                         mtx_unlock(&bqlock);
2395                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2396                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2397                         if (curproc == bufdaemonproc)
2398                                 vfs_bio_awrite(bp);
2399                         else {
2400                                 bremfree(bp);
2401                                 bwrite(bp);
2402                                 notbufdflashes++;
2403                         }
2404                         vn_finished_write(mp);
2405                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2406                         flushwithdeps += hasdeps;
2407                         flushed++;
2408
2409                         /*
2410                          * Sleeping on runningbufspace while holding
2411                          * vnode lock leads to deadlock.
2412                          */
2413                         if (curproc == bufdaemonproc)
2414                                 waitrunningbufspace();
2415                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2416                         mtx_lock(&bqlock);
2417                         continue;
2418                 }
2419                 vn_finished_write(mp);
2420                 BUF_UNLOCK(bp);
2421         }
2422         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2423         mtx_unlock(&bqlock);
2424         free(sentinel, M_TEMP);
2425         return (flushed);
2426 }
2427
2428 /*
2429  * Check to see if a block is currently memory resident.
2430  */
2431 struct buf *
2432 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2433 {
2434         struct buf *bp;
2435
2436         BO_LOCK(bo);
2437         bp = gbincore(bo, blkno);
2438         BO_UNLOCK(bo);
2439         return (bp);
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Returns true if no I/O is needed to access the
2444  * associated VM object.  This is like incore except
2445  * it also hunts around in the VM system for the data.
2446  */
2447
2448 static int
2449 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2450 {
2451         vm_object_t obj;
2452         vm_offset_t toff, tinc, size;
2453         vm_page_t m;
2454         vm_ooffset_t off;
2455
2456         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2457
2458         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2459                 return 1;
2460         if (vp->v_mount == NULL)
2461                 return 0;
2462         obj = vp->v_object;
2463         if (obj == NULL)
2464                 return (0);
2465
2466         size = PAGE_SIZE;
2467         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2468                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2469         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2470
2471         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2472         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2473                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2474                 if (!m)
2475                         goto notinmem;
2476                 tinc = size;
2477                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2478                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2479                 if (vm_page_is_valid(m,
2480                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2481                         goto notinmem;
2482         }
2483         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2484         return 1;
2485
2486 notinmem:
2487         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2488         return (0);
2489 }
2490
2491 /*
2492  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2493  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2494  * to the size of the buffer.
2495  *
2496  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2497  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2498  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2499  *
2500  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2501  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2502  */
2503 static void
2504 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2505 {
2506         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2507         vm_page_t m;
2508         int i;
2509
2510         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2511                 return;
2512
2513         foff = bp->b_offset;
2514         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2515             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2516
2517         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2518         vfs_drain_busy_pages(bp);
2519         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2520         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2521                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2522                 eoff = noff;
2523                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2524                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2525                 m = bp->b_pages[i];
2526                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2527                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2528                 foff = noff;
2529         }
2530         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2531 }
2532
2533 static void
2534 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2535 {
2536         vm_object_t object;
2537         int i;
2538
2539         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2540         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2541
2542         /*
2543          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2544          * object has been flushed yet.
2545          */
2546         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2547                 vm_offset_t boffset;
2548                 vm_offset_t eoffset;
2549
2550                 /*
2551                  * test the pages to see if they have been modified directly
2552                  * by users through the VM system.
2553                  */
2554                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2555                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2556
2557                 /*
2558                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2559                  * (eoffset - boffset) bytes.
2560                  */
2561
2562                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2563                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2564                                 break;
2565                 }
2566                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2567
2568                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2569                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2570                                 break;
2571                         }
2572                 }
2573                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2574
2575                 /*
2576                  * Fit it to the buffer.
2577                  */
2578
2579                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2580                         eoffset = bp->b_bcount;
2581
2582                 /*
2583                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2584                  * dirty range.
2585                  */
2586
2587                 if (boffset < eoffset) {
2588                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2589                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2590                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2591                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2592                 }
2593         }
2594 }
2595
2596 /*
2597  *      getblk:
2598  *
2599  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2600  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2601  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
2602  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2603  *      READ.
2604  *
2605  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2606  *      an existing buffer.
2607  *
2608  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2609  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2610  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2611  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2612  *
2613  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2614  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2615  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2616  *      backing VM.
2617  *
2618  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2619  *      B_CACHE bit is clear.
2620  *      
2621  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2622  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2623  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2624  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2625  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2626  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2627  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2628  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2629  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
2630  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2631  */
2632 struct buf *
2633 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
2634     int flags)
2635 {
2636         struct buf *bp;
2637         struct bufobj *bo;
2638         int error;
2639
2640         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
2641         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
2642         if (size > MAXBSIZE)
2643                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
2644
2645         bo = &vp->v_bufobj;
2646 loop:
2647         /*
2648          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
2649          * to completely exhaust the buffer cache.
2650          *
2651          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
2652          * move it into the else, when gbincore() fails.  At the moment
2653          * it isn't a problem.
2654          */
2655         if (numfreebuffers == 0) {
2656                 if (TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
2657                         return NULL;
2658                 mtx_lock(&nblock);
2659                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
2660                 mtx_unlock(&nblock);
2661         }
2662
2663         BO_LOCK(bo);
2664         bp = gbincore(bo, blkno);
2665         if (bp != NULL) {
2666                 int lockflags;
2667                 /*
2668                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
2669                  * it must be on a queue.
2670                  */
2671                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
2672
2673                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
2674                         lockflags |= LK_NOWAIT;
2675
2676                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
2677                     BO_MTX(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
2678
2679                 /*
2680                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
2681                  * the buffer changed identities.
2682                  */
2683                 if (error == ENOLCK)
2684                         goto loop;
2685                 /* We timed out or were interrupted. */
2686                 else if (error)
2687                         return (NULL);
2688                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
2689                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
2690                         goto end;
2691
2692                 /*
2693                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2694                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
2695                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
2696                  * backing VM cache.
2697                  */
2698                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2699                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2700                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
2701                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2702                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
2703                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
2704                 else {
2705                         BO_LOCK(bo);
2706                         bremfree(bp);
2707                         BO_UNLOCK(bo);
2708                 }
2709
2710                 /*
2711                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
2712                  */
2713                 if (bp->b_bcount != size) {
2714                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
2715                             (size > bp->b_kvasize)) {
2716                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2717                                         /*
2718                                          * If buffer is pinned and caller does
2719                                          * not want sleep  waiting for it to be
2720                                          * unpinned, bail out
2721                                          * */
2722                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
2723                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
2724                                                         bqrelse(bp);
2725                                                         return (NULL);
2726                                                 } else {
2727                                                         bunpin_wait(bp);
2728                                                 }
2729                                         }
2730                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2731                                         bwrite(bp);
2732                                 } else {
2733                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
2734                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2735                                                 brelse(bp);
2736                                         } else {
2737                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2738                                                 bwrite(bp);
2739                                         }
2740                                 }
2741                                 goto loop;
2742                         }
2743                 }
2744
2745                 /*
2746                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
2747                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
2748                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
2749                  * unchanged from its previous state.
2750                  */
2751
2752                 if (bp->b_bcount != size)
2753                         allocbuf(bp, size);
2754
2755                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
2756                     ("getblk: no buffer offset"));
2757
2758                 /*
2759                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2760                  * be committed before we can return the buffer in
2761                  * order to prevent the caller from issuing a read
2762                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2763                  * it.
2764                  *
2765                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2766                  * operate properly either because they assume they
2767                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2768                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
2769                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2770                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2771                  * preventing further loops.
2772                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2773                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2774                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2775                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2776                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2777                  * after the write.
2778                  *
2779                  * We might be able to do something fancy, like setting
2780                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2781                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2782                  * confusing.  This is much easier.
2783                  */
2784
2785                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
2786                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2787                         bwrite(bp);
2788                         goto loop;
2789                 }
2790                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2791         } else {
2792                 int bsize, maxsize, vmio;
2793                 off_t offset;
2794
2795                 /*
2796                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
2797                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
2798                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
2799                  */
2800                 BO_UNLOCK(bo);
2801                 /*
2802                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
2803                  * here.
2804                  */
2805                 if (flags & GB_NOCREAT)
2806                         return NULL;
2807                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
2808                 offset = blkno * bsize;
2809                 vmio = vp->v_object != NULL;
2810                 maxsize = vmio ? size + (offset & PAGE_MASK) : size;
2811                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
2812
2813                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
2814                 if (bp == NULL) {
2815                         if (slpflag || slptimeo)
2816                                 return NULL;
2817                         goto loop;
2818                 }
2819
2820                 /*
2821                  * This code is used to make sure that a buffer is not
2822                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
2823                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
2824                  * If the buffer is created out from under us, we have to
2825                  * throw away the one we just created.
2826                  *
2827                  * Note: this must occur before we associate the buffer
2828                  * with the vp especially considering limitations in
2829                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
2830                  * lblkno's.
2831                  */
2832                 BO_LOCK(bo);
2833                 if (gbincore(bo, blkno)) {
2834                         BO_UNLOCK(bo);
2835                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2836                         brelse(bp);
2837                         goto loop;
2838                 }
2839
2840                 /*
2841                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
2842                  * be found by incore.
2843                  */
2844                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
2845                 bp->b_offset = offset;
2846                 bgetvp(vp, bp);
2847                 BO_UNLOCK(bo);
2848
2849                 /*
2850                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
2851                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
2852                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
2853                  * backing store for validity.
2854                  */
2855
2856                 if (vmio) {
2857                         bp->b_flags |= B_VMIO;
2858                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
2859                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
2860                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
2861                 } else {
2862                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
2863                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
2864                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
2865                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
2866                 }
2867
2868                 allocbuf(bp, size);
2869                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2870         }
2871         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
2872         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2873 end:
2874         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
2875             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
2876         return (bp);
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
2881  * set to B_INVAL.
2882  */
2883 struct buf *
2884 geteblk(int size, int flags)
2885 {
2886         struct buf *bp;
2887         int maxsize;
2888
2889         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2890         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
2891                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
2892                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
2893                         return (NULL);
2894         }
2895         allocbuf(bp, size);
2896         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
2897         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2898         return (bp);
2899 }
2900
2901
2902 /*
2903  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
2904  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
2905  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
2906  * resize a buffer up or down.
2907  *
2908  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
2909  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
2910  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
2911  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
2912  *
2913  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
2914  * B_CACHE for the non-VMIO case.
2915  */
2916
2917 int
2918 allocbuf(struct buf *bp, int size)
2919 {
2920         int newbsize, mbsize;
2921         int i;
2922
2923         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2924
2925         if (bp->b_kvasize < size)
2926                 panic("allocbuf: buffer too small");
2927
2928         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2929                 caddr_t origbuf;
2930                 int origbufsize;
2931                 /*
2932                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
2933                  * mess with B_CACHE.
2934                  */
2935                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2936                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2937                         newbsize = mbsize;
2938                 else
2939                         newbsize = round_page(size);
2940
2941                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2942                         /*
2943                          * malloced buffers are not shrunk
2944                          */
2945                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2946                                 if (newbsize) {
2947                                         bp->b_bcount = size;
2948                                 } else {
2949                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
2950                                         if (bp->b_bufsize) {
2951                                                 atomic_subtract_long(
2952                                                     &bufmallocspace,
2953                                                     bp->b_bufsize);
2954                                                 bufspacewakeup();
2955                                                 bp->b_bufsize = 0;
2956                                         }
2957                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2958                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2959                                         bp->b_bcount = 0;
2960                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2961                                 }
2962                                 return 1;
2963                         }               
2964                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
2965                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
2966                         /*
2967                          * We only use malloced memory on the first allocation.
2968                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
2969                          * grows.
2970                          */
2971                         /*
2972                          * There is a potential smp race here that could lead
2973                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
2974                          * is probably extremely rare and not worth worrying
2975                          * over.
2976                          */
2977                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
2978                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
2979                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
2980
2981                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
2982                                 bp->b_bufsize = mbsize;
2983                                 bp->b_bcount = size;
2984                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
2985                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
2986                                 return 1;
2987                         }
2988                         origbuf = NULL;
2989                         origbufsize = 0;
2990                         /*
2991                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
2992                          * then we revert to the page-allocation scheme.
2993                          */
2994                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2995                                 origbuf = bp->b_data;
2996                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
2997                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2998                                 if (bp->b_bufsize) {
2999                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3000                                             bp->b_bufsize);
3001                                         bufspacewakeup();
3002                                         bp->b_bufsize = 0;
3003                                 }
3004                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3005                                 newbsize = round_page(newbsize);
3006                         }
3007                         vm_hold_load_pages(
3008                             bp,
3009                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3010                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3011                         if (origbuf) {
3012                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3013                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3014                         }
3015                 }
3016         } else {
3017                 int desiredpages;
3018
3019                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3020                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3021                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3022
3023                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3024                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3025                 /*
3026                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3027                  * 0-length.
3028                  */
3029                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3030                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3031
3032                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3033                         /*
3034                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3035                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3036                          * if we have to remove any pages.
3037                          */
3038                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3039                                 vm_page_t m;
3040
3041                                 pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3042                                     (vm_offset_t)bp->b_data) +
3043                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3044                                     (bp->b_npages - desiredpages));
3045                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3046                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3047                                         /*
3048                                          * the page is not freed here -- it
3049                                          * is the responsibility of 
3050                                          * vnode_pager_setsize
3051                                          */
3052                                         m = bp->b_pages[i];
3053                                         KASSERT(m != bogus_page,
3054                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3055                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE,
3056                                             "biodep"))
3057                                                 continue;
3058
3059                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3060                                         vm_page_lock(m);
3061                                         vm_page_unwire(m, 0);
3062                                         vm_page_unlock(m);
3063                                 }
3064                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3065                                 bp->b_npages = desiredpages;
3066                         }
3067                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3068                         /*
3069                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3070                          * byte-granular fashion.
3071                          */
3072                         vm_object_t obj;
3073                         vm_offset_t toff;
3074                         vm_offset_t tinc;
3075
3076                         /*
3077                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3078                          * allocating them if necessary.  We must clear
3079                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3080                          * range covered by the buffer.
3081                          */
3082
3083                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3084
3085                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3086                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3087                                 vm_page_t m;
3088
3089                                 /*
3090                                  * We must allocate system pages since blocking
3091                                  * here could interfere with paging I/O, no
3092                                  * matter which process we are.
3093                                  *
3094                                  * We can only test VPO_BUSY here.  Blocking on
3095                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3096                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3097                                  * Thus, we specify VM_ALLOC_IGN_SBUSY.
3098                                  */
3099                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3100                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3101                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3102                                     VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3103                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3104                                 if (m->valid == 0)
3105                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3106                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3107                                 ++bp->b_npages;
3108                         }
3109
3110                         /*
3111                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3112                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3113                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3114                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3115                          * aligned range ( newbsize ).
3116                          *
3117                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3118                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3119                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3120                          * fails with NFS if the server or some other client
3121                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3122                          * B_CACHE may remain set! XXX
3123                          */
3124
3125                         toff = bp->b_bcount;
3126                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3127
3128                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3129                                 vm_pindex_t pi;
3130
3131                                 if (tinc > (size - toff))
3132                                         tinc = size - toff;
3133
3134                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3135                                     PAGE_SHIFT;
3136
3137                                 vfs_buf_test_cache(
3138                                     bp, 
3139                                     bp->b_offset,
3140                                     toff, 
3141                                     tinc, 
3142                                     bp->b_pages[pi]
3143                                 );
3144                                 toff += tinc;
3145                                 tinc = PAGE_SIZE;
3146                         }
3147                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3148
3149                         /*
3150                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3151                          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but 
3152                          * bp->b_offset may be offset into the first page.
3153                          */
3154
3155                         bp->b_data = (caddr_t)
3156                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3157                         pmap_qenter(
3158                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3159                             bp->b_pages, 
3160                             bp->b_npages
3161                         );
3162                         
3163                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3164                             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
3165                 }
3166         }
3167         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3168                 bufspacewakeup();
3169         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3170         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3171         return 1;
3172 }
3173
3174 void
3175 biodone(struct bio *bp)
3176 {
3177         struct mtx *mtxp;
3178         void (*done)(struct bio *);
3179
3180         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3181         mtx_lock(mtxp);
3182         bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3183         done = bp->bio_done;
3184         if (done == NULL)
3185                 wakeup(bp);
3186         mtx_unlock(mtxp);
3187         if (done != NULL)
3188                 done(bp);
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Wait for a BIO to finish.
3193  *
3194  * XXX: resort to a timeout for now.  The optimal locking (if any) for this
3195  * case is not yet clear.
3196  */
3197 int
3198 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3199 {
3200         struct mtx *mtxp;
3201
3202         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3203         mtx_lock(mtxp);
3204         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3205                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, hz / 10);
3206         mtx_unlock(mtxp);
3207         if (bp->bio_error != 0)
3208                 return (bp->bio_error);
3209         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3210                 return (0);
3211         return (EIO);
3212 }
3213
3214 void
3215 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3216 {
3217         
3218         if (error) {
3219                 bp->bio_error = error;
3220                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3221         }
3222         if (stat != NULL)
3223                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3224         biodone(bp);
3225 }
3226
3227 /*
3228  *      bufwait:
3229  *
3230  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3231  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3232  *      error and cleared.
3233  */
3234 int
3235 bufwait(struct buf *bp)
3236 {
3237         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3238                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3239         else
3240                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3241         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3242                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3243                 return (EINTR);
3244         }
3245         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3246                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3247         } else {
3248                 return (0);
3249         }
3250 }
3251
3252  /*
3253   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3254   */
3255 static void
3256 bufdonebio(struct bio *bip)
3257 {
3258         struct buf *bp;
3259
3260         bp = bip->bio_caller2;
3261         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3262         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3263         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3264         bp->b_error = bip->bio_error;
3265         if (bp->b_error)
3266                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3267         bufdone(bp);
3268         g_destroy_bio(bip);
3269 }
3270
3271 void
3272 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3273 {
3274         struct cdevsw *csw;
3275         struct bio *bip;
3276         int ref;
3277
3278         if ((!bp->b_iocmd) || (bp->b_iocmd & (bp->b_iocmd - 1)))
3279                 panic("b_iocmd botch");
3280         for (;;) {
3281                 bip = g_new_bio();
3282                 if (bip != NULL)
3283                         break;
3284                 /* Try again later */
3285                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3286         }
3287         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3288         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3289         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3290         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3291         bip->bio_data = bp->b_data;
3292         bip->bio_done = bufdonebio;
3293         bip->bio_caller2 = bp;
3294         bip->bio_dev = dev;
3295         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3296             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s)",
3297             devtoname(dev)));
3298         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3299         if (csw == NULL) {
3300                 g_destroy_bio(bip);
3301                 bp->b_error = ENXIO;
3302                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3303                 bufdone(bp);
3304                 return;
3305         }
3306         (*csw->d_strategy)(bip);
3307         dev_relthread(dev, ref);
3308 }
3309
3310 /*
3311  *      bufdone:
3312  *
3313  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3314  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3315  *      not allowed.
3316  *
3317  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3318  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3319  *      assuming B_INVAL is clear.
3320  *
3321  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3322  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3323  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3324  *
3325  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3326  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3327  *      in the biodone routine.
3328  */
3329 void
3330 bufdone(struct buf *bp)
3331 {
3332         struct bufobj *dropobj;
3333         void    (*biodone)(struct buf *);
3334
3335         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3336         dropobj = NULL;
3337
3338         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3339         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3340
3341         runningbufwakeup(bp);
3342         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3343                 dropobj = bp->b_bufobj;
3344         /* call optional completion function if requested */
3345         if (bp->b_iodone != NULL) {
3346                 biodone = bp->b_iodone;
3347                 bp->b_iodone = NULL;
3348                 (*biodone) (bp);
3349                 if (dropobj)
3350                         bufobj_wdrop(dropobj);
3351                 return;
3352         }
3353
3354         bufdone_finish(bp);
3355
3356         if (dropobj)
3357                 bufobj_wdrop(dropobj);
3358 }
3359
3360 void
3361 bufdone_finish(struct buf *bp)
3362 {
3363         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3364
3365         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3366                 buf_complete(bp);
3367
3368         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3369                 vm_ooffset_t foff;
3370                 vm_page_t m;
3371                 vm_object_t obj;
3372                 struct vnode *vp;
3373                 int bogus, i, iosize;
3374
3375                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3376                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3377                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3378                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3379
3380                 vp = bp->b_vp;
3381                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3382                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3383                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3384                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3385
3386                 foff = bp->b_offset;
3387                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3388                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3389
3390                 /*
3391                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3392                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3393                  * routines.
3394                  */
3395                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3396                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3397                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3398                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3399                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3400                 }
3401                 bogus = 0;
3402                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3403                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3404                         int bogusflag = 0;
3405                         int resid;
3406
3407                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3408                         if (resid > iosize)
3409                                 resid = iosize;
3410
3411                         /*
3412                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3413                          */
3414                         m = bp->b_pages[i];
3415                         if (m == bogus_page) {
3416                                 bogus = bogusflag = 1;
3417                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3418                                 if (m == NULL)
3419                                         panic("biodone: page disappeared!");
3420                                 bp->b_pages[i] = m;
3421                         }
3422                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3423                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3424                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3425
3426                         /*
3427                          * In the write case, the valid and clean bits are
3428                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3429                          * only need to do this here in the read case.
3430                          */
3431                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3432                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3433                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3434                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3435                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3436                         }
3437
3438                         vm_page_io_finish(m);
3439                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3440                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3441                         iosize -= resid;
3442                 }
3443                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3444                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3445                 if (bogus)
3446                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3447                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3448         }
3449
3450         /*
3451          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3452          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3453          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3454          */
3455
3456         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3457                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3458                         brelse(bp);
3459                 else
3460                         bqrelse(bp);
3461         } else
3462                 bdone(bp);
3463 }
3464
3465 /*
3466  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3467  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3468  * consistant.
3469  */
3470 void
3471 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3472 {
3473         int i;
3474         vm_object_t obj;
3475         vm_page_t m;
3476
3477         runningbufwakeup(bp);
3478         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3479                 return;
3480
3481         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3482         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3483         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3484                 m = bp->b_pages[i];
3485                 if (m == bogus_page) {
3486                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3487                         if (!m)
3488                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3489                         bp->b_pages[i] = m;
3490                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3491                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3492                 }
3493                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3494                 vm_page_io_finish(m);
3495         }
3496         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3497         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3498 }
3499
3500 /*
3501  * vfs_page_set_valid:
3502  *
3503  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3504  *      range is restricted to the buffer's size.
3505  *
3506  *      This routine is typically called after a read completes.
3507  */
3508 static void
3509 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3510 {
3511         vm_ooffset_t eoff;
3512
3513         /*
3514          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3515          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3516          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3517          * allocation size of the buffer.
3518          */
3519         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3520         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3521                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3522
3523         /*
3524          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3525          * entire page.
3526          */
3527         if (eoff > off)
3528                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3529 }
3530
3531 /*
3532  * vfs_page_set_validclean:
3533  *
3534  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3535  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3536  */
3537 static void
3538 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3539 {
3540         vm_ooffset_t soff, eoff;
3541
3542         /*
3543          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3544          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3545          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3546          * of the buffer.
3547          */
3548         soff = off;
3549         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3550         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3551                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3552
3553         /*
3554          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3555          * entire page.
3556          */
3557         if (eoff > soff) {
3558                 vm_page_set_validclean(
3559                     m,
3560                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3561                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3562                 );
3563         }
3564 }
3565
3566 /*
3567  * Ensure that all buffer pages are not busied by VPO_BUSY flag. If
3568  * any page is busy, drain the flag.
3569  */
3570 static void
3571 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
3572 {
3573         vm_page_t m;
3574         int i, last_busied;
3575
3576         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
3577         last_busied = 0;
3578         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3579                 m = bp->b_pages[i];
3580                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0) {
3581                         for (; last_busied < i; last_busied++)
3582                                 vm_page_busy(bp->b_pages[last_busied]);
3583                         while ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0)
3584                                 vm_page_sleep(m, "vbpage");
3585                 }
3586         }
3587         for (i = 0; i < last_busied; i++)
3588                 vm_page_wakeup(bp->b_pages[i]);
3589 }
3590
3591 /*
3592  * This routine is called before a device strategy routine.
3593  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
3594  * progress, and treat the pages associated with the buffer
3595  * almost as being VPO_BUSY.  Also the object paging_in_progress
3596  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
3597  * inconsistant.
3598  *
3599  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
3600  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
3601  * and should be ignored.
3602  */
3603 void
3604 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
3605 {
3606         int i, bogus;
3607         vm_object_t obj;
3608         vm_ooffset_t foff;
3609         vm_page_t m;
3610
3611         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3612                 return;
3613
3614         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3615         foff = bp->b_offset;
3616         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3617             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
3618         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3619         vfs_drain_busy_pages(bp);
3620         if (bp->b_bufsize != 0)
3621                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
3622         bogus = 0;
3623         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3624                 m = bp->b_pages[i];
3625
3626                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
3627                         vm_object_pip_add(obj, 1);
3628                         vm_page_io_start(m);
3629                 }
3630                 /*
3631                  * When readying a buffer for a read ( i.e
3632                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
3633                  * bogus_page replacement for valid pages in 
3634                  * partially instantiated buffers.  Partially 
3635                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
3636                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
3637                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
3638                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
3639                  * first place ).  The replacement prevents the read
3640                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
3641                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
3642                  * It may not work properly with small-block devices.
3643                  * We need to find a better way.
3644                  */
3645                 if (clear_modify) {
3646                         pmap_remove_write(m);
3647                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3648                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3649                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
3650                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
3651                         bogus++;
3652                 }
3653                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3654         }
3655         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3656         if (bogus)
3657                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3658                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3659 }
3660
3661 /*
3662  *      vfs_bio_set_valid:
3663  *
3664  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
3665  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
3666  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
3667  *      page.
3668  */
3669 void   
3670 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
3671 {
3672         int i, n;
3673         vm_page_t m;
3674
3675         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3676                 return;
3677
3678         /*
3679          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3680          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3681          * first page that can be validated.
3682          */
3683         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3684         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3685
3686         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3687         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
3688                 m = bp->b_pages[i];
3689                 if (n > size)
3690                         n = size;
3691                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
3692                 base += n;
3693                 size -= n;
3694                 n = PAGE_SIZE;
3695         }
3696         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3697 }
3698
3699 /*
3700  *      vfs_bio_clrbuf:
3701  *
3702  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
3703  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
3704  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
3705  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
3706  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
3707  *
3708  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
3709  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
3710  */
3711 void
3712 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
3713 {
3714         int i, j, mask, sa, ea, slide;
3715
3716         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
3717                 clrbuf(bp);
3718                 return;
3719         }
3720         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
3721         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
3722         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3723         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
3724             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
3725                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
3726                         goto unlock;
3727                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
3728                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
3729                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
3730                         goto unlock;
3731                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
3732                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
3733                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
3734                         goto unlock;
3735                 }
3736         }
3737         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
3738         slide = 0;
3739         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
3740                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
3741                 ea = slide & PAGE_MASK;
3742                 if (ea == 0)
3743                         ea = PAGE_SIZE;
3744                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
3745                         continue;
3746                 j = sa / DEV_BSIZE;
3747                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
3748                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
3749                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
3750                         continue;
3751                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
3752                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
3753                 else {
3754                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
3755                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
3756                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
3757                                             sa, DEV_BSIZE);
3758                                 }
3759                         }
3760                 }
3761                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
3762         }
3763 unlock:
3764         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3765         bp->b_resid = 0;
3766 }
3767
3768 /*
3769  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
3770  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
3771  * not associated with a file object.
3772  */
3773 static void
3774 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3775 {
3776         vm_offset_t pg;
3777         vm_page_t p;
3778         int index;
3779
3780         to = round_page(to);
3781         from = round_page(from);
3782         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3783
3784         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3785 tryagain:
3786                 /*
3787                  * note: must allocate system pages since blocking here
3788                  * could interfere with paging I/O, no matter which
3789                  * process we are.
3790                  */
3791                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
3792                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
3793                 if (p == NULL) {
3794                         VM_WAIT;
3795                         goto tryagain;
3796                 }
3797                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
3798                 bp->b_pages[index] = p;
3799         }
3800         bp->b_npages = index;
3801 }
3802
3803 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
3804 static void
3805 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
3806 {
3807         vm_offset_t from;
3808         vm_page_t p;
3809         int index, newnpages;
3810
3811         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
3812         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3813         if (bp->b_npages > newnpages)
3814                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
3815         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
3816                 p = bp->b_pages[index];
3817                 bp->b_pages[index] = NULL;
3818                 if (p->busy != 0)
3819                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
3820                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
3821                 p->wire_count--;
3822                 vm_page_free(p);
3823                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
3824         }
3825         bp->b_npages = newnpages;
3826 }
3827
3828 /*
3829  * Map an IO request into kernel virtual address space.
3830  *
3831  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
3832  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
3833  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
3834  *
3835  * Note that even if the caller determines that the address space should
3836  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
3837  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
3838  * check the return value.
3839  */
3840 int
3841 vmapbuf(struct buf *bp)
3842 {
3843         caddr_t kva;
3844         vm_prot_t prot;
3845         int pidx;
3846
3847         if (bp->b_bufsize < 0)
3848                 return (-1);
3849         prot = VM_PROT_READ;
3850         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3851                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
3852         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
3853             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
3854             btoc(MAXPHYS))) < 0)
3855                 return (-1);
3856         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
3857         
3858         kva = bp->b_saveaddr;
3859         bp->b_npages = pidx;
3860         bp->b_saveaddr = bp->b_data;
3861         bp->b_data = kva + (((vm_offset_t) bp->b_data) & PAGE_MASK);
3862         return(0);
3863 }
3864
3865 /*
3866  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
3867  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
3868  */
3869 void
3870 vunmapbuf(struct buf *bp)
3871 {
3872         int npages;
3873
3874         npages = bp->b_npages;
3875         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
3876         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
3877         
3878         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3879 }
3880
3881 void
3882 bdone(struct buf *bp)
3883 {
3884         struct mtx *mtxp;
3885
3886         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3887         mtx_lock(mtxp);
3888         bp->b_flags |= B_DONE;
3889         wakeup(bp);
3890         mtx_unlock(mtxp);
3891 }
3892
3893 void
3894 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
3895 {
3896         struct mtx *mtxp;
3897
3898         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3899         mtx_lock(mtxp);
3900         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
3901                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
3902         mtx_unlock(mtxp);
3903 }
3904
3905 int
3906 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
3907 {
3908
3909         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
3910 }
3911
3912 void
3913 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
3914 {
3915         int i = 0;
3916         struct vnode *vp;
3917
3918         vp = bp->b_vp;
3919         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
3920         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
3921             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
3922         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
3923         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
3924 }
3925
3926 void
3927 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
3928 {
3929
3930         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3931         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3932         bo->bo_numoutput++;
3933 }
3934
3935 void
3936 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
3937 {
3938
3939         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3940         BO_LOCK(bo);
3941         bo->bo_numoutput++;
3942         BO_UNLOCK(bo);
3943 }
3944
3945 void
3946 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
3947 {
3948
3949         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
3950         BO_LOCK(bo);
3951         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
3952         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
3953                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
3954                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
3955         }
3956         BO_UNLOCK(bo);
3957 }
3958
3959 int
3960 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
3961 {
3962         int error;
3963
3964         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
3965         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3966         error = 0;
3967         while (bo->bo_numoutput) {
3968                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
3969                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_MTX(bo),
3970                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
3971                 if (error)
3972                         break;
3973         }
3974         return (error);
3975 }
3976
3977 void
3978 bpin(struct buf *bp)
3979 {
3980         struct mtx *mtxp;
3981
3982         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3983         mtx_lock(mtxp);
3984         bp->b_pin_count++;
3985         mtx_unlock(mtxp);
3986 }
3987
3988 void
3989 bunpin(struct buf *bp)
3990 {
3991         struct mtx *mtxp;
3992
3993         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3994         mtx_lock(mtxp);
3995         if (--bp->b_pin_count == 0)
3996                 wakeup(bp);
3997         mtx_unlock(mtxp);
3998 }
3999
4000 void
4001 bunpin_wait(struct buf *bp)
4002 {
4003         struct mtx *mtxp;
4004
4005         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4006         mtx_lock(mtxp);
4007         while (bp->b_pin_count > 0)
4008                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4009         mtx_unlock(mtxp);
4010 }
4011
4012 #include "opt_ddb.h"
4013 #ifdef DDB
4014 #include <ddb/ddb.h>
4015
4016 /* DDB command to show buffer data */
4017 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4018 {
4019         /* get args */
4020         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4021
4022         if (!have_addr) {
4023                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4024                 return;
4025         }
4026
4027         db_printf("buf at %p\n", bp);
4028         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4029             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4030             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4031         db_printf(
4032             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4033             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4034             "b_dep = %p\n",
4035             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4036             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4037             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4038         if (bp->b_npages) {
4039                 int i;
4040                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4041                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4042                         vm_page_t m;
4043                         m = bp->b_pages[i];
4044                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4045                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4046                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4047                                 db_printf(",");
4048                 }
4049                 db_printf("\n");
4050         }
4051         db_printf(" ");
4052         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4053 }
4054
4055 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4056 {
4057         struct buf *bp;
4058         int i;
4059
4060         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4061                 bp = &buf[i];
4062                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4063                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4064                         db_printf("\n");
4065                 }
4066         }
4067 }
4068
4069 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4070 {
4071         struct vnode *vp;
4072         struct buf *bp;
4073
4074         if (!have_addr) {
4075                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4076                 return;
4077         }
4078         vp = (struct vnode *)addr;
4079         db_printf("Clean buffers:\n");
4080         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4081                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4082                 db_printf("\n");
4083         }
4084         db_printf("Dirty buffers:\n");
4085         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4086                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4087                 db_printf("\n");
4088         }
4089 }
4090
4091 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4092 {
4093         struct buf *bp;
4094         int i, used = 0, nfree = 0;
4095
4096         if (have_addr) {
4097                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4098                 return;
4099         }
4100
4101         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4102                 bp = &buf[i];
4103                 if ((bp->b_vflags & BV_INFREECNT) != 0)
4104                         nfree++;
4105                 else
4106                         used++;
4107         }
4108
4109         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4110             nfree + used);
4111         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4112 }
4113 #endif /* DDB */