]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
Merge from HEAD
[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/limits.h>
52 #include <sys/lock.h>
53 #include <sys/malloc.h>
54 #include <sys/mount.h>
55 #include <sys/mutex.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/kthread.h>
58 #include <sys/proc.h>
59 #include <sys/resourcevar.h>
60 #include <sys/sysctl.h>
61 #include <sys/vmmeter.h>
62 #include <sys/vnode.h>
63 #include <geom/geom.h>
64 #include <vm/vm.h>
65 #include <vm/vm_param.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_pageout.h>
68 #include <vm/vm_page.h>
69 #include <vm/vm_object.h>
70 #include <vm/vm_extern.h>
71 #include <vm/vm_map.h>
72 #include "opt_compat.h"
73 #include "opt_directio.h"
74 #include "opt_swap.h"
75
76 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
77
78 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
79
80 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
81         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
82         .bop_write      =       bufwrite,
83         .bop_strategy   =       bufstrategy,
84         .bop_sync       =       bufsync,
85         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
86 };
87
88 /*
89  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
90  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
91  */
92 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
93
94 static struct proc *bufdaemonproc;
95
96 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
97 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
98                 vm_offset_t to);
99 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
100                 vm_offset_t to);
101 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
102 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
103                 vm_page_t m);
104 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
105 static void vfs_setdirty(struct buf *bp);
106 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
107 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
108 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
109                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
110 static int buf_do_flush(struct vnode *vp);
111 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
112 static void buf_daemon(void);
113 static void bremfreel(struct buf *bp);
114 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
115     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
116 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
117 #endif
118
119 int vmiodirenable = TRUE;
120 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
121     "Use the VM system for directory writes");
122 long runningbufspace;
123 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
124     "Amount of presently outstanding async buffer io");
125 static long bufspace;
126 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
127     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
128 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
129     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
130 #else
131 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
132     "Virtual memory used for buffers");
133 #endif
134 static long maxbufspace;
135 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
136     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
137 static long bufmallocspace;
138 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
139     "Amount of malloced memory for buffers");
140 static long maxbufmallocspace;
141 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
142     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
143 static long lobufspace;
144 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
145     "Minimum amount of buffers we want to have");
146 long hibufspace;
147 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
148     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
149 static int bufreusecnt;
150 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
151     "Number of times we have reused a buffer");
152 static int buffreekvacnt;
153 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
154     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
155 static int bufdefragcnt;
156 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
157     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
158 static long lorunningspace;
159 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
160     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
161 static long hirunningspace;
162 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
163     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
164 int dirtybufferflushes;
165 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
166     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
167 int bdwriteskip;
168 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
169     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
170 int altbufferflushes;
171 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
172     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
173 static int recursiveflushes;
174 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
175     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
176 static int numdirtybuffers;
177 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
178     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
179 static int lodirtybuffers;
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
181     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
182 static int hidirtybuffers;
183 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
184     "When the number of dirty buffers is considered severe");
185 int dirtybufthresh;
186 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
187     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
188 static int numfreebuffers;
189 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
190     "Number of free buffers");
191 static int lofreebuffers;
192 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
193    "XXX Unused");
194 static int hifreebuffers;
195 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
196    "XXX Complicatedly unused");
197 static int getnewbufcalls;
198 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
199    "Number of calls to getnewbuf");
200 static int getnewbufrestarts;
201 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
202     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
203 static int flushbufqtarget = 100;
204 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
205     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
206 static long notbufdflashes;
207 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflashes, CTLFLAG_RD, &notbufdflashes, 0,
208     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
209
210 /*
211  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
212  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
213  * is idling.
214  */
215 static int bd_request;
216
217 /*
218  * This lock synchronizes access to bd_request.
219  */
220 static struct mtx bdlock;
221
222 /*
223  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
224  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
225  * really that bad.  it would be better to split the buffer
226  * for input in the case of buffers partially already in memory,
227  * but the code is intricate enough already.
228  */
229 vm_page_t bogus_page;
230
231 /*
232  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
233  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
234  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
235  */
236 static int runningbufreq;
237
238 /*
239  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
240  * waitrunningbufspace().
241  */
242 static struct mtx rbreqlock;
243
244 /* 
245  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
246  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
247  * by and/or.
248  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountwakeup(), bwillwrite(),
249  * getnewbuf(), and getblk().
250  */
251 static int needsbuffer;
252
253 /*
254  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
255  */
256 static struct mtx nblock;
257
258 /*
259  * Definitions for the buffer free lists.
260  */
261 #define BUFFER_QUEUES   6       /* number of free buffer queues */
262
263 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
264 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
265 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
266 #define QUEUE_DIRTY_GIANT 3     /* B_DELWRI buffers that need giant */
267 #define QUEUE_EMPTYKVA  4       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
268 #define QUEUE_EMPTY     5       /* empty buffer headers */
269 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
270
271 /* Queues for free buffers with various properties */
272 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
273
274 /* Lock for the bufqueues */
275 static struct mtx bqlock;
276
277 /*
278  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
279  * buf_wmesg is referred from macros.
280  */
281 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
282
283 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
284 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
285 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
286 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
287
288 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
289     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
290 static int
291 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
292 {
293         long lvalue;
294         int ivalue;
295
296         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
297                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
298         lvalue = *(long *)arg1;
299         if (lvalue > INT_MAX)
300                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
301                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
302         ivalue = lvalue;
303         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
304 }
305 #endif
306
307 #ifdef DIRECTIO
308 extern void ffs_rawread_setup(void);
309 #endif /* DIRECTIO */
310 /*
311  *      numdirtywakeup:
312  *
313  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
314  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
315  */
316
317 static __inline void
318 numdirtywakeup(int level)
319 {
320
321         if (numdirtybuffers <= level) {
322                 mtx_lock(&nblock);
323                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
324                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
325                         wakeup(&needsbuffer);
326                 }
327                 mtx_unlock(&nblock);
328         }
329 }
330
331 /*
332  *      bufspacewakeup:
333  *
334  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
335  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
336  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
337  *      bp's get placed back in the queues.
338  */
339
340 static __inline void
341 bufspacewakeup(void)
342 {
343
344         /*
345          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
346          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
347          * process will be able to now.
348          */
349         mtx_lock(&nblock);
350         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
351                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
352                 wakeup(&needsbuffer);
353         }
354         mtx_unlock(&nblock);
355 }
356
357 /*
358  * runningbufwakeup() - in-progress I/O accounting.
359  *
360  */
361 void
362 runningbufwakeup(struct buf *bp)
363 {
364
365         if (bp->b_runningbufspace) {
366                 atomic_subtract_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
367                 bp->b_runningbufspace = 0;
368                 mtx_lock(&rbreqlock);
369                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
370                         runningbufreq = 0;
371                         wakeup(&runningbufreq);
372                 }
373                 mtx_unlock(&rbreqlock);
374         }
375 }
376
377 /*
378  *      bufcountwakeup:
379  *
380  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
381  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
382  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
383  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
384  */
385
386 static __inline void
387 bufcountwakeup(void) 
388 {
389
390         atomic_add_int(&numfreebuffers, 1);
391         mtx_lock(&nblock);
392         if (needsbuffer) {
393                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
394                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
395                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
396                 wakeup(&needsbuffer);
397         }
398         mtx_unlock(&nblock);
399 }
400
401 /*
402  *      waitrunningbufspace()
403  *
404  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
405  *      running.  This routine is used in async-write situations to
406  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
407  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
408  *
409  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
410  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
411  *
412  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
413  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
414  *      caller's write has reached the device.
415  */
416 void
417 waitrunningbufspace(void)
418 {
419
420         mtx_lock(&rbreqlock);
421         while (runningbufspace > hirunningspace) {
422                 ++runningbufreq;
423                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
424         }
425         mtx_unlock(&rbreqlock);
426 }
427
428
429 /*
430  *      vfs_buf_test_cache:
431  *
432  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
433  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
434  *      valid data.
435  */
436 static __inline
437 void
438 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
439                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
440                   vm_page_t m)
441 {
442
443         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
444         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
445                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
446                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
447                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
448         }
449 }
450
451 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
452 static __inline
453 void
454 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
455 {
456
457         mtx_lock(&bdlock);
458         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
459                 bd_request = 1;
460                 wakeup(&bd_request);
461         }
462         mtx_unlock(&bdlock);
463 }
464
465 /*
466  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
467  */
468
469 static __inline
470 void
471 bd_speedup(void)
472 {
473
474         bd_wakeup(1);
475 }
476
477 /*
478  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
479  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
480  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
481  * being reserved at this time.
482  */
483 caddr_t
484 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
485 {
486         int tuned_nbuf;
487         long maxbuf;
488
489         /*
490          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
491          * PAGE_SIZE is >= 1K)
492          */
493         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
494
495         /*
496          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
497          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
498          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
499          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
500          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
501          * maxbcache bytes.
502          *
503          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
504          */
505         if (nbuf == 0) {
506                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
507
508                 nbuf = 50;
509                 if (physmem_est > 4096)
510                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
511                             65536 / factor);
512                 if (physmem_est > 65536)
513                         nbuf += (physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5);
514
515                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
516                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
517                 tuned_nbuf = 1;
518         } else
519                 tuned_nbuf = 0;
520
521         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
522         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
523         if (nbuf > maxbuf) {
524                 if (!tuned_nbuf)
525                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
526                             maxbuf);
527                 nbuf = maxbuf;
528         }
529
530         /*
531          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
532          * We have no less then 16 and no more then 256.
533          */
534         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
535 #ifdef NSWBUF_MIN
536         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
537                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
538 #endif
539 #ifdef DIRECTIO
540         ffs_rawread_setup();
541 #endif
542
543         /*
544          * Reserve space for the buffer cache buffers
545          */
546         swbuf = (void *)v;
547         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
548         buf = (void *)v;
549         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
550
551         return(v);
552 }
553
554 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
555 void
556 bufinit(void)
557 {
558         struct buf *bp;
559         int i;
560
561         mtx_init(&bqlock, "buf queue lock", NULL, MTX_DEF);
562         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
563         mtx_init(&nblock, "needsbuffer lock", NULL, MTX_DEF);
564         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
565
566         /* next, make a null set of free lists */
567         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
568                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
569
570         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
571         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
572                 bp = &buf[i];
573                 bzero(bp, sizeof *bp);
574                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
575                 bp->b_rcred = NOCRED;
576                 bp->b_wcred = NOCRED;
577                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
578                 bp->b_vflags = 0;
579                 bp->b_xflags = 0;
580                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
581                 BUF_LOCKINIT(bp);
582                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
583         }
584
585         /*
586          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
587          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
588          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
589          * used by most other processes.  The differential is required to 
590          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
591          * be blocked waiting for buffer space.
592          *
593          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
594          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
595          * by the system.
596          */
597         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
598         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
599         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
600
601         lorunningspace = 512 * 1024;
602         hirunningspace = 1024 * 1024;
603
604 /*
605  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
606  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
607  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
608  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
609  * (small) directories.
610  */
611         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
612
613 /*
614  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
615  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
616  */
617         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
618         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
619         numdirtybuffers = 0;
620 /*
621  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
622  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
623  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
624  * BKVASIZE'd (8K) buffers.
625  */
626         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
627                 hidirtybuffers >>= 1;
628         }
629         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
630
631 /*
632  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
633  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
634  * emergency reserve.
635  */
636         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
637         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
638         numfreebuffers = nbuf;
639
640 /*
641  * Maximum number of async ops initiated per buf_daemon loop.  This is
642  * somewhat of a hack at the moment, we really need to limit ourselves
643  * based on the number of bytes of I/O in-transit that were initiated
644  * from buf_daemon.
645  */
646
647         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
648             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
649 }
650
651 /*
652  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
653  *
654  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
655  */
656 static void
657 bfreekva(struct buf *bp)
658 {
659
660         if (bp->b_kvasize) {
661                 atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
662                 atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
663                 vm_map_remove(buffer_map, (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
664                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize);
665                 bp->b_kvasize = 0;
666                 bufspacewakeup();
667         }
668 }
669
670 /*
671  *      bremfree:
672  *
673  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list in brelse.
674  *      
675  */
676 void
677 bremfree(struct buf *bp)
678 {
679
680         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
681         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
682             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
683         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
684             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
685         BUF_ASSERT_HELD(bp);
686
687         bp->b_flags |= B_REMFREE;
688         /* Fixup numfreebuffers count.  */
689         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)
690                 atomic_subtract_int(&numfreebuffers, 1);
691 }
692
693 /*
694  *      bremfreef:
695  *
696  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
697  *      it abuses the b_freelist pointer.
698  */
699 void
700 bremfreef(struct buf *bp)
701 {
702         mtx_lock(&bqlock);
703         bremfreel(bp);
704         mtx_unlock(&bqlock);
705 }
706
707 /*
708  *      bremfreel:
709  *
710  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
711  *      bqlock held.
712  */
713 static void
714 bremfreel(struct buf *bp)
715 {
716         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
717             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
718         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
719             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
720         BUF_ASSERT_HELD(bp);
721         mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
722
723         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
724         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
725         /*
726          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
727          * from the queue and return the stats are already done.
728          */
729         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
730                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
731                 return;
732         }
733         /*
734          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
735          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
736          * numfreebuffers.
737          */
738         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)
739                 atomic_subtract_int(&numfreebuffers, 1);
740 }
741
742
743 /*
744  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
745  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
746  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
747  * getblk() ).  This is really just a special case of breadn().
748  */
749 int
750 bread(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, struct ucred * cred,
751     struct buf **bpp)
752 {
753
754         return (breadn(vp, blkno, size, 0, 0, 0, cred, bpp));
755 }
756
757 /*
758  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
759  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
760  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
761  */
762 void
763 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
764     int cnt, struct ucred * cred)
765 {
766         struct buf *rabp;
767         int i;
768
769         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
770                 if (inmem(vp, *rablkno))
771                         continue;
772                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
773
774                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
775                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
776                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
777                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
778                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
779                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
780                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
781                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
782                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
783                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
784                         BUF_KERNPROC(rabp);
785                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
786                         bstrategy(rabp);
787                 } else {
788                         brelse(rabp);
789                 }
790         }
791 }
792
793 /*
794  * Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
795  * read-ahead blocks.
796  */
797 int
798 breadn(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size,
799     daddr_t * rablkno, int *rabsize,
800     int cnt, struct ucred * cred, struct buf **bpp)
801 {
802         struct buf *bp;
803         int rv = 0, readwait = 0;
804
805         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
806         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, 0);
807
808         /* if not found in cache, do some I/O */
809         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
810                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
811                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
812                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
813                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
814                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
815                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
816                         bp->b_rcred = crhold(cred);
817                 vfs_busy_pages(bp, 0);
818                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
819                 bstrategy(bp);
820                 ++readwait;
821         }
822
823         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
824
825         if (readwait) {
826                 rv = bufwait(bp);
827         }
828         return (rv);
829 }
830
831 /*
832  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
833  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
834  * is invalid.
835  *
836  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
837  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
838  * now so we set it generally.  This could be set either here 
839  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
840  * here.
841  */
842 int
843 bufwrite(struct buf *bp)
844 {
845         int oldflags;
846         struct vnode *vp;
847         int vp_md;
848
849         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
850         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
851                 brelse(bp);
852                 return (0);
853         }
854
855         oldflags = bp->b_flags;
856
857         BUF_ASSERT_HELD(bp);
858
859         if (bp->b_pin_count > 0)
860                 bunpin_wait(bp);
861
862         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
863             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
864
865         vp = bp->b_vp;
866         if (vp)
867                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
868         else
869                 vp_md = 0;
870
871         /* Mark the buffer clean */
872         bundirty(bp);
873
874         bp->b_flags &= ~B_DONE;
875         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
876         bp->b_flags |= B_CACHE;
877         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
878
879         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
880         vfs_busy_pages(bp, 1);
881
882         /*
883          * Normal bwrites pipeline writes
884          */
885         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
886         atomic_add_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
887
888         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
889                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
890         if (oldflags & B_ASYNC)
891                 BUF_KERNPROC(bp);
892         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
893         bstrategy(bp);
894
895         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
896                 int rtval = bufwait(bp);
897                 brelse(bp);
898                 return (rtval);
899         } else {
900                 /*
901                  * don't allow the async write to saturate the I/O
902                  * system.  We will not deadlock here because
903                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
904                  * to complete. We do not block here if it is the update
905                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
906                  * to deadlock.
907                  */
908                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
909                         waitrunningbufspace();
910         }
911
912         return (0);
913 }
914
915 void
916 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
917 {
918         struct buf *nbp;
919
920         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
921                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
922                 altbufferflushes++;
923         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
924                 BO_LOCK(bo);
925                 /*
926                  * Try to find a buffer to flush.
927                  */
928                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
929                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
930                             BUF_LOCK(nbp,
931                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
932                                 continue;
933                         if (bp == nbp)
934                                 panic("bdwrite: found ourselves");
935                         BO_UNLOCK(bo);
936                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
937                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
938                                 BO_LOCK(bo);
939                                 BUF_UNLOCK(nbp);
940                                 continue;
941                         }
942                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
943                                 vfs_bio_awrite(nbp);
944                         } else {
945                                 bremfree(nbp);
946                                 bawrite(nbp);
947                         }
948                         dirtybufferflushes++;
949                         break;
950                 }
951                 if (nbp == NULL)
952                         BO_UNLOCK(bo);
953         }
954 }
955
956 /*
957  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
958  * anything if the buffer is marked invalid.
959  *
960  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
961  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
962  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
963  * out synchronously.
964  */
965 void
966 bdwrite(struct buf *bp)
967 {
968         struct thread *td = curthread;
969         struct vnode *vp;
970         struct bufobj *bo;
971
972         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
973         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
974         BUF_ASSERT_HELD(bp);
975
976         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
977                 brelse(bp);
978                 return;
979         }
980
981         /*
982          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
983          * If we are wildly over our limit, then force a complete
984          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
985          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
986          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
987          */
988         vp = bp->b_vp;
989         bo = bp->b_bufobj;
990         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
991                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
992                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
993                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
994         } else
995                 recursiveflushes++;
996
997         bdirty(bp);
998         /*
999          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1000          * true even of NFS now.
1001          */
1002         bp->b_flags |= B_CACHE;
1003
1004         /*
1005          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1006          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1007          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1008          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1009          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1010          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1011          * the bmap then...  So, this is important to do.
1012          */
1013         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1014                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1015         }
1016
1017         /*
1018          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty pages.
1019          */
1020         vfs_setdirty(bp);
1021
1022         /*
1023          * We need to do this here to satisfy the vnode_pager and the
1024          * pageout daemon, so that it thinks that the pages have been
1025          * "cleaned".  Note that since the pages are in a delayed write
1026          * buffer -- the VFS layer "will" see that the pages get written
1027          * out on the next sync, or perhaps the cluster will be completed.
1028          */
1029         vfs_clean_pages(bp);
1030         bqrelse(bp);
1031
1032         /*
1033          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
1034          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
1035          * point).
1036          */
1037         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1038
1039         /*
1040          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1041          * due to the softdep code.
1042          */
1043 }
1044
1045 /*
1046  *      bdirty:
1047  *
1048  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1049  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1050  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1051  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1052  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1053  *
1054  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1055  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1056  *      should only be called if the buffer is known-good.
1057  *
1058  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1059  *      count.
1060  *
1061  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1062  */
1063 void
1064 bdirty(struct buf *bp)
1065 {
1066
1067         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1068             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1069         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1070         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1071             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1072         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1073         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1074         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1075
1076         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1077                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1078                 reassignbuf(bp);
1079                 atomic_add_int(&numdirtybuffers, 1);
1080                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1081         }
1082 }
1083
1084 /*
1085  *      bundirty:
1086  *
1087  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1088  *
1089  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1090  *      count.
1091  *      
1092  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1093  */
1094
1095 void
1096 bundirty(struct buf *bp)
1097 {
1098
1099         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1100         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1101         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1102             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1103         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1104
1105         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1106                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1107                 reassignbuf(bp);
1108                 atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1109                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1110         }
1111         /*
1112          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1113          */
1114         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1115 }
1116
1117 /*
1118  *      bawrite:
1119  *
1120  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1121  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1122  *
1123  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1124  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1125  */
1126 void
1127 bawrite(struct buf *bp)
1128 {
1129
1130         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1131         (void) bwrite(bp);
1132 }
1133
1134 /*
1135  *      bwillwrite:
1136  *
1137  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1138  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1139  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1140  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1141  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1142  */
1143
1144 void
1145 bwillwrite(void)
1146 {
1147
1148         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1149                 mtx_lock(&nblock);
1150                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1151                         bd_wakeup(1);
1152                         needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
1153                         msleep(&needsbuffer, &nblock,
1154                             (PRIBIO + 4), "flswai", 0);
1155                 }
1156                 mtx_unlock(&nblock);
1157         }
1158 }
1159
1160 /*
1161  * Return true if we have too many dirty buffers.
1162  */
1163 int
1164 buf_dirty_count_severe(void)
1165 {
1166
1167         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1168 }
1169
1170 /*
1171  *      brelse:
1172  *
1173  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1174  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1175  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1176  */
1177 void
1178 brelse(struct buf *bp)
1179 {
1180         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1181             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1182         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1183             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1184
1185         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1186                 bqrelse(bp);
1187                 return;
1188         }
1189
1190         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1191             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1192                 /*
1193                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1194                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1195                  * other than an I/O error (EIO), assume that retryingi
1196                  * is futile.
1197                  */
1198                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1199                 bdirty(bp);
1200         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1201             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1202                 /*
1203                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1204                  * cache the buffer.
1205                  */
1206                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1207                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1208                         buf_deallocate(bp);
1209                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1210                         atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1211                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1212                 }
1213                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1214                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1215                         if (bp->b_bufsize)
1216                                 allocbuf(bp, 0);
1217                         if (bp->b_vp)
1218                                 brelvp(bp);
1219                 }
1220         }
1221
1222         /*
1223          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1224          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1225          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1226          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1227          * 
1228          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1229          * if B_DELWRI is set.
1230          *
1231          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1232          * on pages to return pages to the VM page queues.
1233          */
1234         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1235                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1236         else if (vm_page_count_severe()) {
1237                 /*
1238                  * The locking of the BO_LOCK is not necessary since
1239                  * BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1240                  * lock, it can only be cleared if it is already
1241                  * pending.
1242                  */
1243                 if (bp->b_vp) {
1244                         if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1245                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1246                 } else
1247                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1248         }
1249
1250         /*
1251          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1252          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1253          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1254          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1255          *
1256          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1257          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1258          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1259          *
1260          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1261          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1262          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1263          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1264          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1265          * background write.
1266          */
1267         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1268             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1269                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1270                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1271                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1272             ) {
1273
1274                 int i, j, resid;
1275                 vm_page_t m;
1276                 off_t foff;
1277                 vm_pindex_t poff;
1278                 vm_object_t obj;
1279
1280                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1281
1282                 /*
1283                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1284                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1285                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1286                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1287                  *
1288                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1289                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1290                  * m->dirty, etc...). 
1291                  *
1292                  * See man buf(9) for more information
1293                  */
1294                 resid = bp->b_bufsize;
1295                 foff = bp->b_offset;
1296                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
1297                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1298                         int had_bogus = 0;
1299
1300                         m = bp->b_pages[i];
1301
1302                         /*
1303                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1304                          * now.
1305                          */
1306                         if (m == bogus_page) {
1307                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1308                                 had_bogus = 1;
1309
1310                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1311                                         vm_page_t mtmp;
1312                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1313                                         if (mtmp == bogus_page) {
1314                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1315                                                 if (!mtmp) {
1316                                                         panic("brelse: page missing\n");
1317                                                 }
1318                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1319                                         }
1320                                 }
1321
1322                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1323                                         pmap_qenter(
1324                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1325                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1326                                 }
1327                                 m = bp->b_pages[i];
1328                         }
1329                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1330                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1331                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1332                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1333                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1334
1335                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1336                                 vm_page_lock_queues();
1337                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1338                                 vm_page_unlock_queues();
1339                                 if (had_bogus)
1340                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1341                         }
1342                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1343                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1344                 }
1345                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
1346                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1347                         vfs_vmio_release(bp);
1348
1349         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1350
1351                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1352                         vfs_vmio_release(bp);
1353                 }
1354
1355         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1356                 if (bp->b_bufsize != 0)
1357                         allocbuf(bp, 0);
1358                 if (bp->b_vp != NULL)
1359                         brelvp(bp);
1360         }
1361                         
1362         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1363                 /* do not release to free list */
1364                 BUF_UNLOCK(bp);
1365                 return;
1366         }
1367
1368         /* enqueue */
1369         mtx_lock(&bqlock);
1370         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1371         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1372                 bremfreel(bp);
1373         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1374                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1375
1376         /*
1377          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1378          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1379          * doesn't find it.
1380          */
1381         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1382             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1383                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1384         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1385                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1386                         bundirty(bp);
1387                 if (bp->b_vp)
1388                         brelvp(bp);
1389         }
1390
1391         /* buffers with no memory */
1392         if (bp->b_bufsize == 0) {
1393                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1394                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1395                         panic("losing buffer 1");
1396                 if (bp->b_kvasize) {
1397                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1398                 } else {
1399                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1400                 }
1401                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1402         /* buffers with junk contents */
1403         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1404             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1405                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1406                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1407                         panic("losing buffer 2");
1408                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1409                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1410         /* remaining buffers */
1411         } else {
1412                 if ((bp->b_flags & (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT)) ==
1413                     (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT))
1414                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1415                 else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1416                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1417                 else
1418                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1419                 if (bp->b_flags & B_AGE)
1420                         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1421                 else
1422                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1423         }
1424         mtx_unlock(&bqlock);
1425
1426         /*
1427          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1428          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1429          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1430          * if B_INVAL is set ).
1431          */
1432
1433         if (!(bp->b_flags & B_DELWRI))
1434                 bufcountwakeup();
1435
1436         /*
1437          * Something we can maybe free or reuse
1438          */
1439         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1440                 bufspacewakeup();
1441
1442         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1443         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1444                 panic("brelse: not dirty");
1445         /* unlock */
1446         BUF_UNLOCK(bp);
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1451  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1452  *
1453  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1454  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1455  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1456  * again soon.
1457  *
1458  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1459  */
1460 void
1461 bqrelse(struct buf *bp)
1462 {
1463         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1464         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1465             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1466
1467         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1468                 /* do not release to free list */
1469                 BUF_UNLOCK(bp);
1470                 return;
1471         }
1472
1473         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1474                 if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1475                         mtx_lock(&bqlock);
1476                         bremfreel(bp);
1477                         mtx_unlock(&bqlock);
1478                 }
1479                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1480                 BUF_UNLOCK(bp);
1481                 return;
1482         }
1483
1484         mtx_lock(&bqlock);
1485         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1486         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1487                 bremfreel(bp);
1488         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1489                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1490         /* buffers with stale but valid contents */
1491         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1492                 if (bp->b_flags & B_NEEDSGIANT)
1493                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1494                 else
1495                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1496                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1497         } else {
1498                 /*
1499                  * The locking of the BO_LOCK for checking of the
1500                  * BV_BKGRDINPROG is not necessary since the
1501                  * BV_BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1502                  * lock, it can only be cleared if it is already
1503                  * pending.
1504                  */
1505                 if (!vm_page_count_severe() || (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)) {
1506                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1507                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp,
1508                             b_freelist);
1509                 } else {
1510                         /*
1511                          * We are too low on memory, we have to try to free
1512                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1513                          * making up its backing store) *now*.
1514                          */
1515                         mtx_unlock(&bqlock);
1516                         brelse(bp);
1517                         return;
1518                 }
1519         }
1520         mtx_unlock(&bqlock);
1521
1522         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1523                 bufcountwakeup();
1524
1525         /*
1526          * Something we can maybe free or reuse.
1527          */
1528         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1529                 bufspacewakeup();
1530
1531         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1532         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1533                 panic("bqrelse: not dirty");
1534         /* unlock */
1535         BUF_UNLOCK(bp);
1536 }
1537
1538 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1539 static void
1540 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1541 {
1542         int i;
1543         vm_page_t m;
1544
1545         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1546         vm_page_lock_queues();
1547         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1548                 m = bp->b_pages[i];
1549                 bp->b_pages[i] = NULL;
1550                 /*
1551                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1552                  * everything on the inactive queue.
1553                  */
1554                 vm_page_unwire(m, 0);
1555                 /*
1556                  * We don't mess with busy pages, it is
1557                  * the responsibility of the process that
1558                  * busied the pages to deal with them.
1559                  */
1560                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) || (m->busy != 0))
1561                         continue;
1562                         
1563                 if (m->wire_count == 0) {
1564                         /*
1565                          * Might as well free the page if we can and it has
1566                          * no valid data.  We also free the page if the
1567                          * buffer was used for direct I/O
1568                          */
1569                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1570                             m->hold_count == 0) {
1571                                 vm_page_free(m);
1572                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1573                                 vm_page_try_to_free(m);
1574                         } else if (vm_page_count_severe()) {
1575                                 vm_page_try_to_cache(m);
1576                         }
1577                 }
1578         }
1579         vm_page_unlock_queues();
1580         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1581         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data), bp->b_npages);
1582         
1583         if (bp->b_bufsize) {
1584                 bufspacewakeup();
1585                 bp->b_bufsize = 0;
1586         }
1587         bp->b_npages = 0;
1588         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1589         if (bp->b_vp)
1590                 brelvp(bp);
1591 }
1592
1593 /*
1594  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1595  * write.
1596  */
1597 static int
1598 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1599 {
1600         struct buf *bpa;
1601         int match;
1602
1603         match = 0;
1604
1605         /* If the buf isn't in core skip it */
1606         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1607                 return (0);
1608
1609         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1610         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1611                 return (0);
1612
1613         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1614         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1615             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1616                 goto done;
1617
1618         if (bpa->b_bufsize != size)
1619                 goto done;
1620
1621         /*
1622          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1623          * block has been mapped.
1624          */
1625         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1626                 match = 1;
1627 done:
1628         BUF_UNLOCK(bpa);
1629         return (match);
1630 }
1631
1632 /*
1633  *      vfs_bio_awrite:
1634  *
1635  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1636  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1637  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1638  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1639  */
1640 int
1641 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1642 {
1643         struct bufobj *bo;
1644         int i;
1645         int j;
1646         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1647         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1648         int ncl;
1649         int nwritten;
1650         int size;
1651         int maxcl;
1652
1653         bo = &vp->v_bufobj;
1654         /*
1655          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1656          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1657          * rather then at the beginning.
1658          */
1659         if ((vp->v_type == VREG) && 
1660             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1661             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1662
1663                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1664                 maxcl = MAXPHYS / size;
1665
1666                 BO_LOCK(bo);
1667                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1668                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1669                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1670                                 break;
1671
1672                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1673                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1674                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1675                                 break;
1676                 BO_UNLOCK(bo);
1677                 --j;
1678                 ncl = i + j;
1679                 /*
1680                  * this is a possible cluster write
1681                  */
1682                 if (ncl != 1) {
1683                         BUF_UNLOCK(bp);
1684                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl);
1685                         return nwritten;
1686                 }
1687         }
1688         bremfree(bp);
1689         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1690         /*
1691          * default (old) behavior, writing out only one block
1692          *
1693          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1694          */
1695         nwritten = bp->b_bufsize;
1696         (void) bwrite(bp);
1697
1698         return nwritten;
1699 }
1700
1701 /*
1702  *      getnewbuf:
1703  *
1704  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1705  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1706  *
1707  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1708  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1709  *
1710  *      We block if:
1711  *              We have insufficient buffer headers
1712  *              We have insufficient buffer space
1713  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1714  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1715  *
1716  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1717  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1718  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1719  */
1720
1721 static struct buf *
1722 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
1723     int gbflags)
1724 {
1725         struct thread *td;
1726         struct buf *bp;
1727         struct buf *nbp;
1728         int defrag = 0;
1729         int nqindex;
1730         static int flushingbufs;
1731
1732         td = curthread;
1733         /*
1734          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1735          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1736          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1737          * async I/O rather then sync I/O.
1738          */
1739         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
1740         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
1741 restart:
1742         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
1743
1744         /*
1745          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1746          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1747          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1748          * dip into our reserves.
1749          *
1750          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1751          *
1752          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1753          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1754          * where we cannot backup.
1755          */
1756         mtx_lock(&bqlock);
1757         nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1758         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
1759
1760         if (nbp == NULL) {
1761                 /*
1762                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1763                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1764                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1765                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1766                  */
1767                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1768                         nqindex = QUEUE_CLEAN;
1769                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
1770                 }
1771
1772                 /*
1773                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1774                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1775                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1776                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1777                  */
1778                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1779                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1780                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
1781                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
1782                 }
1783         }
1784
1785         /*
1786          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1787          * depending.
1788          */
1789
1790         while ((bp = nbp) != NULL) {
1791                 int qindex = nqindex;
1792
1793                 /*
1794                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1795                  * or do other fancy things ).
1796                  */
1797                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
1798                         switch(qindex) {
1799                         case QUEUE_EMPTY:
1800                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1801                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA])))
1802                                         break;
1803                                 /* FALLTHROUGH */
1804                         case QUEUE_EMPTYKVA:
1805                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
1806                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])))
1807                                         break;
1808                                 /* FALLTHROUGH */
1809                         case QUEUE_CLEAN:
1810                                 /*
1811                                  * nbp is NULL. 
1812                                  */
1813                                 break;
1814                         }
1815                 }
1816                 /*
1817                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1818                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
1819                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
1820                  * should also be non-zero at this point.  XXX
1821                  */
1822                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
1823                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
1824                         continue;
1825                 }
1826
1827                 /*
1828                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
1829                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
1830                  */
1831                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1832                         continue;
1833                 if (bp->b_vp) {
1834                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1835                         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
1836                                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1837                                 BUF_UNLOCK(bp);
1838                                 continue;
1839                         }
1840                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1841                 }
1842                 CTR6(KTR_BUF,
1843                     "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
1844                     "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1845                     bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
1846
1847                 /*
1848                  * Sanity Checks
1849                  */
1850                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistant queue %d bp %p", qindex, bp));
1851
1852                 /*
1853                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
1854                  * buffers.
1855                  */
1856
1857                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0, ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
1858
1859                 bremfreel(bp);
1860                 mtx_unlock(&bqlock);
1861
1862                 if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1863                         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1864                                 bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1865                                 vfs_vmio_release(bp);
1866                         }
1867                         if (bp->b_vp)
1868                                 brelvp(bp);
1869                 }
1870
1871                 /*
1872                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1873                  * the scan from this point on.
1874                  *
1875                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
1876                  * valid after this operation.
1877                  */
1878
1879                 if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1880                         crfree(bp->b_rcred);
1881                         bp->b_rcred = NOCRED;
1882                 }
1883                 if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1884                         crfree(bp->b_wcred);
1885                         bp->b_wcred = NOCRED;
1886                 }
1887                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1888                         buf_deallocate(bp);
1889                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1890                         panic("losing buffer 3");
1891                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1892                     ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
1893                     bp, bp->b_vp, qindex));
1894                 KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1895                    ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X",
1896                     bp, bp->b_xflags));
1897
1898                 if (bp->b_bufsize)
1899                         allocbuf(bp, 0);
1900
1901                 bp->b_flags = 0;
1902                 bp->b_ioflags = 0;
1903                 bp->b_xflags = 0;
1904                 bp->b_vflags = 0;
1905                 bp->b_vp = NULL;
1906                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1907                 bp->b_offset = NOOFFSET;
1908                 bp->b_iodone = 0;
1909                 bp->b_error = 0;
1910                 bp->b_resid = 0;
1911                 bp->b_bcount = 0;
1912                 bp->b_npages = 0;
1913                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1914                 bp->b_bufobj = NULL;
1915                 bp->b_pin_count = 0;
1916                 bp->b_fsprivate1 = NULL;
1917                 bp->b_fsprivate2 = NULL;
1918                 bp->b_fsprivate3 = NULL;
1919
1920                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1921
1922                 /*
1923                  * If we are defragging then free the buffer.
1924                  */
1925                 if (defrag) {
1926                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1927                         bfreekva(bp);
1928                         brelse(bp);
1929                         defrag = 0;
1930                         goto restart;
1931                 }
1932
1933                 /*
1934                  * Notify any waiters for the buffer lock about
1935                  * identity change by freeing the buffer.
1936                  */
1937                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
1938                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1939                         bfreekva(bp);
1940                         brelse(bp);
1941                         goto restart;
1942                 }
1943
1944                 /*
1945                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
1946                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
1947                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
1948                  */
1949                 if (bufspace >= hibufspace)
1950                         flushingbufs = 1;
1951                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
1952                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1953                         bfreekva(bp);
1954                         brelse(bp);
1955                         goto restart;
1956                 }
1957                 if (bufspace < lobufspace)
1958                         flushingbufs = 0;
1959                 break;
1960         }
1961
1962         /*
1963          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
1964          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
1965          *
1966          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
1967          */
1968
1969         if (bp == NULL) {
1970                 int flags, norunbuf;
1971                 char *waitmsg;
1972                 int fl;
1973
1974                 if (defrag) {
1975                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1976                         waitmsg = "nbufkv";
1977                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
1978                         waitmsg = "nbufbs";
1979                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1980                 } else {
1981                         waitmsg = "newbuf";
1982                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
1983                 }
1984                 mtx_lock(&nblock);
1985                 needsbuffer |= flags;
1986                 mtx_unlock(&nblock);
1987                 mtx_unlock(&bqlock);
1988
1989                 bd_speedup();   /* heeeelp */
1990                 if (gbflags & GB_NOWAIT_BD)
1991                         return (NULL);
1992
1993                 mtx_lock(&nblock);
1994                 while (needsbuffer & flags) {
1995                         if (vp != NULL && (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
1996                                 mtx_unlock(&nblock);
1997                                 /*
1998                                  * getblk() is called with a vnode
1999                                  * locked, and some majority of the
2000                                  * dirty buffers may as well belong to
2001                                  * the vnode. Flushing the buffers
2002                                  * there would make a progress that
2003                                  * cannot be achieved by the
2004                                  * buf_daemon, that cannot lock the
2005                                  * vnode.
2006                                  */
2007                                 norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
2008                                     (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
2009                                 /* play bufdaemon */
2010                                 td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
2011                                 fl = buf_do_flush(vp);
2012                                 td->td_pflags &= norunbuf;
2013                                 mtx_lock(&nblock);
2014                                 if (fl != 0)
2015                                         continue;
2016                                 if ((needsbuffer & flags) == 0)
2017                                         break;
2018                         }
2019                         if (msleep(&needsbuffer, &nblock,
2020                             (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo)) {
2021                                 mtx_unlock(&nblock);
2022                                 return (NULL);
2023                         }
2024                 }
2025                 mtx_unlock(&nblock);
2026         } else {
2027                 /*
2028                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2029                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2030                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2031                  * BKVASIZE chunks.
2032                  */
2033                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2034
2035                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2036                         vm_offset_t addr = 0;
2037
2038                         bfreekva(bp);
2039
2040                         vm_map_lock(buffer_map);
2041                         if (vm_map_findspace(buffer_map,
2042                                 vm_map_min(buffer_map), maxsize, &addr)) {
2043                                 /*
2044                                  * Uh oh.  Buffer map is to fragmented.  We
2045                                  * must defragment the map.
2046                                  */
2047                                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2048                                 vm_map_unlock(buffer_map);
2049                                 defrag = 1;
2050                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2051                                 brelse(bp);
2052                                 goto restart;
2053                         }
2054                         if (addr) {
2055                                 vm_map_insert(buffer_map, NULL, 0,
2056                                         addr, addr + maxsize,
2057                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
2058
2059                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2060                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2061                                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2062                                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2063                         }
2064                         vm_map_unlock(buffer_map);
2065                 }
2066                 bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2067                 bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2068         }
2069         return(bp);
2070 }
2071
2072 /*
2073  *      buf_daemon:
2074  *
2075  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2076  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2077  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2078  */
2079
2080 static struct kproc_desc buf_kp = {
2081         "bufdaemon",
2082         buf_daemon,
2083         &bufdaemonproc
2084 };
2085 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2086
2087 static int
2088 buf_do_flush(struct vnode *vp)
2089 {
2090         int flushed;
2091
2092         flushed = flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 0);
2093         /* The list empty check here is slightly racy */
2094         if (!TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2095                 mtx_lock(&Giant);
2096                 flushed += flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY_GIANT, 0);
2097                 mtx_unlock(&Giant);
2098         }
2099         if (flushed == 0) {
2100                 /*
2101                  * Could not find any buffers without rollback
2102                  * dependencies, so just write the first one
2103                  * in the hopes of eventually making progress.
2104                  */
2105                 flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 1);
2106                 if (!TAILQ_EMPTY(
2107                             &bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2108                         mtx_lock(&Giant);
2109                         flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY_GIANT, 1);
2110                         mtx_unlock(&Giant);
2111                 }
2112         }
2113         return (flushed);
2114 }
2115
2116 static void
2117 buf_daemon()
2118 {
2119
2120         /*
2121          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2122          */
2123         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2124             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2125
2126         /*
2127          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2128          */
2129         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2130         mtx_lock(&bdlock);
2131         for (;;) {
2132                 bd_request = 0;
2133                 mtx_unlock(&bdlock);
2134
2135                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2136
2137                 /*
2138                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2139                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2140                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2141                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2142                  */
2143                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
2144                         if (buf_do_flush(NULL) == 0)
2145                                 break;
2146                         uio_yield();
2147                 }
2148
2149                 /*
2150                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2151                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2152                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2153                  * built up, within reason.
2154                  *
2155                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2156                  * find any flushable buffers, we sleep half a second.
2157                  * Otherwise we loop immediately.
2158                  */
2159                 mtx_lock(&bdlock);
2160                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2161                         /*
2162                          * We reached our low water mark, reset the
2163                          * request and sleep until we are needed again.
2164                          * The sleep is just so the suspend code works.
2165                          */
2166                         bd_request = 0;
2167                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2168                 } else {
2169                         /*
2170                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2171                          * still have too many dirty buffers, we
2172                          * have to sleep and try again.  (rare)
2173                          */
2174                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2175                 }
2176         }
2177 }
2178
2179 /*
2180  *      flushbufqueues:
2181  *
2182  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2183  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2184  *      particularly sensitive to.
2185  */
2186 static int flushwithdeps = 0;
2187 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2188     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2189
2190 static int
2191 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int queue, int flushdeps)
2192 {
2193         struct buf *sentinel;
2194         struct vnode *vp;
2195         struct mount *mp;
2196         struct buf *bp;
2197         int hasdeps;
2198         int flushed;
2199         int target;
2200
2201         if (lvp == NULL) {
2202                 target = numdirtybuffers - lodirtybuffers;
2203                 if (flushdeps && target > 2)
2204                         target /= 2;
2205         } else
2206                 target = flushbufqtarget;
2207         flushed = 0;
2208         bp = NULL;
2209         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2210         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2211         mtx_lock(&bqlock);
2212         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2213         while (flushed != target) {
2214                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2215                 if (bp != NULL) {
2216                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2217                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2218                             b_freelist);
2219                 } else
2220                         break;
2221                 /*
2222                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
2223                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
2224                  */
2225                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL)
2226                         continue;
2227                 /*
2228                  * Only flush the buffers that belong to the
2229                  * vnode locked by the curthread.
2230                  */
2231                 if (lvp != NULL && bp->b_vp != lvp)
2232                         continue;
2233                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2234                         continue;
2235                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2236                         BUF_UNLOCK(bp);
2237                         continue;
2238                 }
2239                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2240                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2241                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2242                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2243                         BUF_UNLOCK(bp);
2244                         continue;
2245                 }
2246                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2247                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2248                         bremfreel(bp);
2249                         mtx_unlock(&bqlock);
2250                         brelse(bp);
2251                         flushed++;
2252                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2253                         mtx_lock(&bqlock);
2254                         continue;
2255                 }
2256
2257                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2258                         if (flushdeps == 0) {
2259                                 BUF_UNLOCK(bp);
2260                                 continue;
2261                         }
2262                         hasdeps = 1;
2263                 } else
2264                         hasdeps = 0;
2265                 /*
2266                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2267                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2268                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2269                  * system.
2270                  *
2271                  * The lock order here is the reverse of the normal
2272                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2273                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2274                  */
2275                 vp = bp->b_vp;
2276                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2277                         BUF_UNLOCK(bp);
2278                         continue;
2279                 }
2280                 if (vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT | LK_CANRECURSE) == 0) {
2281                         mtx_unlock(&bqlock);
2282                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2283                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2284                         if (curproc == bufdaemonproc)
2285                                 vfs_bio_awrite(bp);
2286                         else {
2287                                 bremfree(bp);
2288                                 bwrite(bp);
2289                                 notbufdflashes++;
2290                         }
2291                         vn_finished_write(mp);
2292                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2293                         flushwithdeps += hasdeps;
2294                         flushed++;
2295
2296                         /*
2297                          * Sleeping on runningbufspace while holding
2298                          * vnode lock leads to deadlock.
2299                          */
2300                         if (curproc == bufdaemonproc)
2301                                 waitrunningbufspace();
2302                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2303                         mtx_lock(&bqlock);
2304                         continue;
2305                 }
2306                 vn_finished_write(mp);
2307                 BUF_UNLOCK(bp);
2308         }
2309         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2310         mtx_unlock(&bqlock);
2311         free(sentinel, M_TEMP);
2312         return (flushed);
2313 }
2314
2315 /*
2316  * Check to see if a block is currently memory resident.
2317  */
2318 struct buf *
2319 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2320 {
2321         struct buf *bp;
2322
2323         BO_LOCK(bo);
2324         bp = gbincore(bo, blkno);
2325         BO_UNLOCK(bo);
2326         return (bp);
2327 }
2328
2329 /*
2330  * Returns true if no I/O is needed to access the
2331  * associated VM object.  This is like incore except
2332  * it also hunts around in the VM system for the data.
2333  */
2334
2335 static int
2336 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2337 {
2338         vm_object_t obj;
2339         vm_offset_t toff, tinc, size;
2340         vm_page_t m;
2341         vm_ooffset_t off;
2342
2343         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2344
2345         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2346                 return 1;
2347         if (vp->v_mount == NULL)
2348                 return 0;
2349         obj = vp->v_object;
2350         if (obj == NULL)
2351                 return (0);
2352
2353         size = PAGE_SIZE;
2354         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2355                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2356         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2357
2358         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2359         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2360                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2361                 if (!m)
2362                         goto notinmem;
2363                 tinc = size;
2364                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2365                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2366                 if (vm_page_is_valid(m,
2367                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2368                         goto notinmem;
2369         }
2370         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2371         return 1;
2372
2373 notinmem:
2374         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2375         return (0);
2376 }
2377
2378 /*
2379  *      vfs_setdirty:
2380  *
2381  *      Sets the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2382  *      bits in the pages comprising the buffer.
2383  *
2384  *      The range is limited to the size of the buffer.
2385  *
2386  *      This routine is primarily used by NFS, but is generalized for the
2387  *      B_VMIO case.
2388  */
2389 static void
2390 vfs_setdirty(struct buf *bp) 
2391 {
2392
2393         /*
2394          * Degenerate case - empty buffer
2395          */
2396
2397         if (bp->b_bufsize == 0)
2398                 return;
2399
2400         /*
2401          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2402          * object has been flushed yet.
2403          */
2404
2405         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
2406                 return;
2407
2408         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2409         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2410         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2411 }
2412
2413 static void
2414 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2415 {
2416         vm_object_t object;
2417         int i;
2418
2419         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2420         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2421         if (object->flags & (OBJ_MIGHTBEDIRTY|OBJ_CLEANING)) {
2422                 vm_offset_t boffset;
2423                 vm_offset_t eoffset;
2424
2425                 vm_page_lock_queues();
2426                 /*
2427                  * test the pages to see if they have been modified directly
2428                  * by users through the VM system.
2429                  */
2430                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2431                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2432
2433                 /*
2434                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2435                  * (eoffset - boffset) bytes.
2436                  */
2437
2438                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2439                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2440                                 break;
2441                 }
2442                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2443
2444                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2445                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2446                                 break;
2447                         }
2448                 }
2449                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2450
2451                 vm_page_unlock_queues();
2452                 /*
2453                  * Fit it to the buffer.
2454                  */
2455
2456                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2457                         eoffset = bp->b_bcount;
2458
2459                 /*
2460                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2461                  * dirty range.
2462                  */
2463
2464                 if (boffset < eoffset) {
2465                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2466                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2467                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2468                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2469                 }
2470         }
2471 }
2472
2473 /*
2474  *      getblk:
2475  *
2476  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2477  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2478  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
2479  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2480  *      READ.
2481  *
2482  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2483  *      an existing buffer.
2484  *
2485  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2486  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2487  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2488  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2489  *
2490  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2491  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2492  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2493  *      backing VM.
2494  *
2495  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2496  *      B_CACHE bit is clear.
2497  *      
2498  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2499  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2500  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2501  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2502  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2503  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2504  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2505  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2506  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
2507  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2508  */
2509 struct buf *
2510 getblk(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
2511     int flags)
2512 {
2513         struct buf *bp;
2514         struct bufobj *bo;
2515         int error;
2516
2517         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
2518         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
2519         if (size > MAXBSIZE)
2520                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
2521
2522         bo = &vp->v_bufobj;
2523 loop:
2524         /*
2525          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
2526          * to completely exhaust the buffer cache.
2527          *
2528          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
2529          * move it into the else, when gbincore() fails.  At the moment
2530          * it isn't a problem.
2531          *
2532          * XXX remove if 0 sections (clean this up after its proven)
2533          */
2534         if (numfreebuffers == 0) {
2535                 if (TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
2536                         return NULL;
2537                 mtx_lock(&nblock);
2538                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
2539                 mtx_unlock(&nblock);
2540         }
2541
2542         BO_LOCK(bo);
2543         bp = gbincore(bo, blkno);
2544         if (bp != NULL) {
2545                 int lockflags;
2546                 /*
2547                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy, it must
2548                  * be on a queue.
2549                  */
2550                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
2551
2552                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
2553                         lockflags |= LK_NOWAIT;
2554
2555                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
2556                     BO_MTX(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
2557
2558                 /*
2559                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
2560                  * the buffer changed identities.
2561                  */
2562                 if (error == ENOLCK)
2563                         goto loop;
2564                 /* We timed out or were interrupted. */
2565                 else if (error)
2566                         return (NULL);
2567
2568                 /*
2569                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2570                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
2571                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
2572                  * backing VM cache.
2573                  */
2574                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2575                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2576                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
2577                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2578                 bremfree(bp);
2579
2580                 /*
2581                  * check for size inconsistancies for non-VMIO case.
2582                  */
2583
2584                 if (bp->b_bcount != size) {
2585                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
2586                             (size > bp->b_kvasize)) {
2587                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2588                                         /*
2589                                          * If buffer is pinned and caller does
2590                                          * not want sleep  waiting for it to be
2591                                          * unpinned, bail out
2592                                          * */
2593                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
2594                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
2595                                                         bqrelse(bp);
2596                                                         return (NULL);
2597                                                 } else {
2598                                                         bunpin_wait(bp);
2599                                                 }
2600                                         }
2601                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2602                                         bwrite(bp);
2603                                 } else {
2604                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
2605                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2606                                                 brelse(bp);
2607                                         } else {
2608                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2609                                                 bwrite(bp);
2610                                         }
2611                                 }
2612                                 goto loop;
2613                         }
2614                 }
2615
2616                 /*
2617                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
2618                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
2619                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
2620                  * unchanged from its previous state.
2621                  */
2622
2623                 if (bp->b_bcount != size)
2624                         allocbuf(bp, size);
2625
2626                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
2627                     ("getblk: no buffer offset"));
2628
2629                 /*
2630                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2631                  * be committed before we can return the buffer in
2632                  * order to prevent the caller from issuing a read
2633                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2634                  * it.
2635                  *
2636                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2637                  * operate properly either because they assume they
2638                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2639                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
2640                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2641                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2642                  * preventing further loops.
2643                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2644                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2645                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2646                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2647                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2648                  * after the write.
2649                  *
2650                  * We might be able to do something fancy, like setting
2651                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2652                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2653                  * confusing.  This is much easier.
2654                  */
2655
2656                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
2657                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2658                         bwrite(bp);
2659                         goto loop;
2660                 }
2661                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2662         } else {
2663                 int bsize, maxsize, vmio;
2664                 off_t offset;
2665
2666                 /*
2667                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
2668                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
2669                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
2670                  */
2671                 BO_UNLOCK(bo);
2672                 /*
2673                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
2674                  * here.
2675                  */
2676                 if (flags & GB_NOCREAT)
2677                         return NULL;
2678                 bsize = bo->bo_bsize;
2679                 offset = blkno * bsize;
2680                 vmio = vp->v_object != NULL;
2681                 maxsize = vmio ? size + (offset & PAGE_MASK) : size;
2682                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
2683
2684                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
2685                 if (bp == NULL) {
2686                         if (slpflag || slptimeo)
2687                                 return NULL;
2688                         goto loop;
2689                 }
2690
2691                 /*
2692                  * This code is used to make sure that a buffer is not
2693                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
2694                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
2695                  * If the buffer is created out from under us, we have to
2696                  * throw away the one we just created.
2697                  *
2698                  * Note: this must occur before we associate the buffer
2699                  * with the vp especially considering limitations in
2700                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
2701                  * lblkno's.
2702                  */
2703                 BO_LOCK(bo);
2704                 if (gbincore(bo, blkno)) {
2705                         BO_UNLOCK(bo);
2706                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2707                         brelse(bp);
2708                         goto loop;
2709                 }
2710
2711                 /*
2712                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
2713                  * be found by incore.
2714                  */
2715                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
2716                 bp->b_offset = offset;
2717                 bgetvp(vp, bp);
2718                 BO_UNLOCK(bo);
2719
2720                 /*
2721                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
2722                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
2723                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
2724                  * backing store for validity.
2725                  */
2726
2727                 if (vmio) {
2728                         bp->b_flags |= B_VMIO;
2729 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2730                         if (vn_canvmio(vp) != TRUE)
2731                                 printf("getblk: VMIO on vnode type %d\n",
2732                                         vp->v_type);
2733 #endif
2734                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
2735                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
2736                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
2737                 } else {
2738                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
2739                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
2740                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
2741                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
2742                 }
2743
2744                 allocbuf(bp, size);
2745                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2746         }
2747         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
2748         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2749         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
2750             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
2751         return (bp);
2752 }
2753
2754 /*
2755  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
2756  * set to B_INVAL.
2757  */
2758 struct buf *
2759 geteblk(int size, int flags)
2760 {
2761         struct buf *bp;
2762         int maxsize;
2763
2764         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2765         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
2766                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
2767                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
2768                         return (NULL);
2769         }
2770         allocbuf(bp, size);
2771         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
2772         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2773         return (bp);
2774 }
2775
2776
2777 /*
2778  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
2779  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
2780  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
2781  * resize a buffer up or down.
2782  *
2783  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
2784  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
2785  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
2786  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
2787  *
2788  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
2789  * B_CACHE for the non-VMIO case.
2790  */
2791
2792 int
2793 allocbuf(struct buf *bp, int size)
2794 {
2795         int newbsize, mbsize;
2796         int i;
2797
2798         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2799
2800         if (bp->b_kvasize < size)
2801                 panic("allocbuf: buffer too small");
2802
2803         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2804                 caddr_t origbuf;
2805                 int origbufsize;
2806                 /*
2807                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
2808                  * mess with B_CACHE.
2809                  */
2810                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2811                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2812                         newbsize = mbsize;
2813                 else
2814                         newbsize = round_page(size);
2815
2816                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2817                         /*
2818                          * malloced buffers are not shrunk
2819                          */
2820                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2821                                 if (newbsize) {
2822                                         bp->b_bcount = size;
2823                                 } else {
2824                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
2825                                         if (bp->b_bufsize) {
2826                                                 atomic_subtract_long(
2827                                                     &bufmallocspace,
2828                                                     bp->b_bufsize);
2829                                                 bufspacewakeup();
2830                                                 bp->b_bufsize = 0;
2831                                         }
2832                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2833                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2834                                         bp->b_bcount = 0;
2835                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2836                                 }
2837                                 return 1;
2838                         }               
2839                         vm_hold_free_pages(
2840                             bp,
2841                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
2842                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
2843                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
2844                         /*
2845                          * We only use malloced memory on the first allocation.
2846                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
2847                          * grows.
2848                          */
2849                         /*
2850                          * There is a potential smp race here that could lead
2851                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
2852                          * is probably extremely rare and not worth worrying
2853                          * over.
2854                          */
2855                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
2856                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
2857                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
2858
2859                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
2860                                 bp->b_bufsize = mbsize;
2861                                 bp->b_bcount = size;
2862                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
2863                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
2864                                 return 1;
2865                         }
2866                         origbuf = NULL;
2867                         origbufsize = 0;
2868                         /*
2869                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
2870                          * then we revert to the page-allocation scheme.
2871                          */
2872                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2873                                 origbuf = bp->b_data;
2874                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
2875                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2876                                 if (bp->b_bufsize) {
2877                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
2878                                             bp->b_bufsize);
2879                                         bufspacewakeup();
2880                                         bp->b_bufsize = 0;
2881                                 }
2882                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2883                                 newbsize = round_page(newbsize);
2884                         }
2885                         vm_hold_load_pages(
2886                             bp,
2887                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
2888                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
2889                         if (origbuf) {
2890                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
2891                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
2892                         }
2893                 }
2894         } else {
2895                 int desiredpages;
2896
2897                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2898                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
2899                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
2900
2901                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2902                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
2903                 /*
2904                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
2905                  * 0-length.
2906                  */
2907                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2908                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2909
2910                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2911                         /*
2912                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
2913                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
2914                          * if we have to remove any pages.
2915                          */
2916                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
2917                                 vm_page_t m;
2918
2919                                 VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2920                                 vm_page_lock_queues();
2921                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2922                                         /*
2923                                          * the page is not freed here -- it
2924                                          * is the responsibility of 
2925                                          * vnode_pager_setsize
2926                                          */
2927                                         m = bp->b_pages[i];
2928                                         KASSERT(m != bogus_page,
2929                                             ("allocbuf: bogus page found"));
2930                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "biodep"))
2931                                                 vm_page_lock_queues();
2932
2933                                         bp->b_pages[i] = NULL;
2934                                         vm_page_unwire(m, 0);
2935                                 }
2936                                 vm_page_unlock_queues();
2937                                 VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2938                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2939                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_npages - desiredpages));
2940                                 bp->b_npages = desiredpages;
2941                         }
2942                 } else if (size > bp->b_bcount) {
2943                         /*
2944                          * We are growing the buffer, possibly in a 
2945                          * byte-granular fashion.
2946                          */
2947                         struct vnode *vp;
2948                         vm_object_t obj;
2949                         vm_offset_t toff;
2950                         vm_offset_t tinc;
2951
2952                         /*
2953                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
2954                          * allocating them if necessary.  We must clear
2955                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
2956                          * range covered by the buffer.
2957                          */
2958
2959                         vp = bp->b_vp;
2960                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2961
2962                         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2963                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
2964                                 vm_page_t m;
2965                                 vm_pindex_t pi;
2966
2967                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages;
2968                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
2969                                         /*
2970                                          * note: must allocate system pages
2971                                          * since blocking here could intefere
2972                                          * with paging I/O, no matter which
2973                                          * process we are.
2974                                          */
2975                                         m = vm_page_alloc(obj, pi,
2976                                             VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SYSTEM |
2977                                             VM_ALLOC_WIRED);
2978                                         if (m == NULL) {
2979                                                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2980                                                     desiredpages - bp->b_npages);
2981                                                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2982                                                 VM_WAIT;
2983                                                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
2984                                         } else {
2985                                                 if (m->valid == 0)
2986                                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2987                                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
2988                                                 ++bp->b_npages;
2989                                         }
2990                                         continue;
2991                                 }
2992
2993                                 /*
2994                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
2995                                  * retry because it might have gotten freed out
2996                                  * from under us.
2997                                  *
2998                                  * We can only test VPO_BUSY here.  Blocking on
2999                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3000                                  *
3001                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3002                                  *
3003                                  */
3004                                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, FALSE, "pgtblk"))
3005                                         continue;
3006
3007                                 /*
3008                                  * We have a good page.
3009                                  */
3010                                 vm_page_lock_queues();
3011                                 vm_page_wire(m);
3012                                 vm_page_unlock_queues();
3013                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3014                                 ++bp->b_npages;
3015                         }
3016
3017                         /*
3018                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3019                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3020                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3021                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3022                          * aligned range ( newbsize ).
3023                          *
3024                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3025                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3026                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3027                          * fails with NFS if the server or some other client
3028                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3029                          * B_CACHE may remain set! XXX
3030                          */
3031
3032                         toff = bp->b_bcount;
3033                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3034
3035                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3036                                 vm_pindex_t pi;
3037
3038                                 if (tinc > (size - toff))
3039                                         tinc = size - toff;
3040
3041                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3042                                     PAGE_SHIFT;
3043
3044                                 vfs_buf_test_cache(
3045                                     bp, 
3046                                     bp->b_offset,
3047                                     toff, 
3048                                     tinc, 
3049                                     bp->b_pages[pi]
3050                                 );
3051                                 toff += tinc;
3052                                 tinc = PAGE_SIZE;
3053                         }
3054                         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3055
3056                         /*
3057                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3058                          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but 
3059                          * bp->b_offset may be offset into the first page.
3060                          */
3061
3062                         bp->b_data = (caddr_t)
3063                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3064                         pmap_qenter(
3065                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3066                             bp->b_pages, 
3067                             bp->b_npages
3068                         );
3069                         
3070                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3071                             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
3072                 }
3073         }
3074         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3075                 bufspacewakeup();
3076         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3077         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3078         return 1;
3079 }
3080
3081 void
3082 biodone(struct bio *bp)
3083 {
3084         struct mtx *mtxp;
3085         void (*done)(struct bio *);
3086
3087         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3088         mtx_lock(mtxp);
3089         bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3090         done = bp->bio_done;
3091         if (done == NULL)
3092                 wakeup(bp);
3093         mtx_unlock(mtxp);
3094         if (done != NULL)
3095                 done(bp);
3096 }
3097
3098 /*
3099  * Wait for a BIO to finish.
3100  *
3101  * XXX: resort to a timeout for now.  The optimal locking (if any) for this
3102  * case is not yet clear.
3103  */
3104 int
3105 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3106 {
3107         struct mtx *mtxp;
3108
3109         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3110         mtx_lock(mtxp);
3111         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3112                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, hz / 10);
3113         mtx_unlock(mtxp);
3114         if (bp->bio_error != 0)
3115                 return (bp->bio_error);
3116         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3117                 return (0);
3118         return (EIO);
3119 }
3120
3121 void
3122 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3123 {
3124         
3125         if (error) {
3126                 bp->bio_error = error;
3127                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3128         }
3129         if (stat != NULL)
3130                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3131         biodone(bp);
3132 }
3133
3134 /*
3135  *      bufwait:
3136  *
3137  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3138  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3139  *      error and cleared.
3140  */
3141 int
3142 bufwait(struct buf *bp)
3143 {
3144         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3145                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3146         else
3147                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3148         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3149                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3150                 return (EINTR);
3151         }
3152         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3153                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3154         } else {
3155                 return (0);
3156         }
3157 }
3158
3159  /*
3160   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3161   */
3162 static void
3163 bufdonebio(struct bio *bip)
3164 {
3165         struct buf *bp;
3166
3167         bp = bip->bio_caller2;
3168         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3169         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3170         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3171         bp->b_error = bip->bio_error;
3172         if (bp->b_error)
3173                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3174         bufdone(bp);
3175         g_destroy_bio(bip);
3176 }
3177
3178 void
3179 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3180 {
3181         struct cdevsw *csw;
3182         struct bio *bip;
3183
3184         if ((!bp->b_iocmd) || (bp->b_iocmd & (bp->b_iocmd - 1)))
3185                 panic("b_iocmd botch");
3186         for (;;) {
3187                 bip = g_new_bio();
3188                 if (bip != NULL)
3189                         break;
3190                 /* Try again later */
3191                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3192         }
3193         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3194         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3195         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3196         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3197         bip->bio_data = bp->b_data;
3198         bip->bio_done = bufdonebio;
3199         bip->bio_caller2 = bp;
3200         bip->bio_dev = dev;
3201         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3202             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s)",
3203             devtoname(dev)));
3204         csw = dev_refthread(dev);
3205         if (csw == NULL) {
3206                 g_destroy_bio(bip);
3207                 bp->b_error = ENXIO;
3208                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3209                 bufdone(bp);
3210                 return;
3211         }
3212         (*csw->d_strategy)(bip);
3213         dev_relthread(dev);
3214 }
3215
3216 /*
3217  *      bufdone:
3218  *
3219  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3220  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3221  *      not allowed.
3222  *
3223  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3224  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3225  *      assuming B_INVAL is clear.
3226  *
3227  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3228  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3229  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3230  *
3231  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3232  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3233  *      in the biodone routine.
3234  */
3235 void
3236 bufdone(struct buf *bp)
3237 {
3238         struct bufobj *dropobj;
3239         void    (*biodone)(struct buf *);
3240
3241         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3242         dropobj = NULL;
3243
3244         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3245         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3246
3247         runningbufwakeup(bp);
3248         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3249                 dropobj = bp->b_bufobj;
3250         /* call optional completion function if requested */
3251         if (bp->b_iodone != NULL) {
3252                 biodone = bp->b_iodone;
3253                 bp->b_iodone = NULL;
3254                 (*biodone) (bp);
3255                 if (dropobj)
3256                         bufobj_wdrop(dropobj);
3257                 return;
3258         }
3259
3260         bufdone_finish(bp);
3261
3262         if (dropobj)
3263                 bufobj_wdrop(dropobj);
3264 }
3265
3266 void
3267 bufdone_finish(struct buf *bp)
3268 {
3269         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3270
3271         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3272                 buf_complete(bp);
3273
3274         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3275                 int i;
3276                 vm_ooffset_t foff;
3277                 vm_page_t m;
3278                 vm_object_t obj;
3279                 int iosize;
3280                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3281
3282                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3283
3284 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3285                 mp_fixme("usecount and vflag accessed without locks.");
3286                 if (vp->v_usecount == 0) {
3287                         panic("biodone: zero vnode ref count");
3288                 }
3289
3290                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3291                         ("biodone: vnode %p has no vm_object", vp));
3292 #endif
3293
3294                 foff = bp->b_offset;
3295                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3296                     ("biodone: no buffer offset"));
3297
3298                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
3299 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3300                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_npages) {
3301                         printf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_npages(%d)\n",
3302                             obj->paging_in_progress, bp->b_npages);
3303                 }
3304 #endif
3305
3306                 /*
3307                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3308                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3309                  * routines.
3310                  */
3311                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3312                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3313                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3314                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3315                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3316                 }
3317                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3318                         int bogusflag = 0;
3319                         int resid;
3320
3321                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3322                         if (resid > iosize)
3323                                 resid = iosize;
3324
3325                         /*
3326                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3327                          */
3328                         m = bp->b_pages[i];
3329                         if (m == bogus_page) {
3330                                 bogusflag = 1;
3331                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3332                                 if (m == NULL)
3333                                         panic("biodone: page disappeared!");
3334                                 bp->b_pages[i] = m;
3335                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3336                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3337                         }
3338 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3339                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3340                                 printf(
3341 "biodone: foff(%jd)/m->pindex(%ju) mismatch\n",
3342                                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex);
3343                         }
3344 #endif
3345
3346                         /*
3347                          * In the write case, the valid and clean bits are
3348                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3349                          * only need to do this here in the read case.
3350                          */
3351                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3352                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3353                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3354                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3355                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3356                         }
3357
3358                         /*
3359                          * when debugging new filesystems or buffer I/O methods, this
3360                          * is the most common error that pops up.  if you see this, you
3361                          * have not set the page busy flag correctly!!!
3362                          */
3363                         if (m->busy == 0) {
3364                                 printf("biodone: page busy < 0, "
3365                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3366                                     "resid: %d, index: %d\n",
3367                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3368                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3369                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3370                                         printf(" iosize: %jd, lblkno: %jd, flags: 0x%x, npages: %d\n",
3371                                             (intmax_t)bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3372                                             (intmax_t) bp->b_lblkno,
3373                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
3374                                 else
3375                                         printf(" VDEV, lblkno: %jd, flags: 0x%x, npages: %d\n",
3376                                             (intmax_t) bp->b_lblkno,
3377                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
3378                                 printf(" valid: 0x%lx, dirty: 0x%lx, wired: %d\n",
3379                                     (u_long)m->valid, (u_long)m->dirty,
3380                                     m->wire_count);
3381                                 panic("biodone: page busy < 0\n");
3382                         }
3383                         vm_page_io_finish(m);
3384                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3385                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3386                         iosize -= resid;
3387                 }
3388                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3389                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3390         }
3391
3392         /*
3393          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3394          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3395          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3396          */
3397
3398         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3399                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3400                         brelse(bp);
3401                 else
3402                         bqrelse(bp);
3403         } else
3404                 bdone(bp);
3405 }
3406
3407 /*
3408  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3409  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3410  * consistant.
3411  */
3412 void
3413 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3414 {
3415         int i;
3416         vm_object_t obj;
3417         vm_page_t m;
3418
3419         runningbufwakeup(bp);
3420         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3421                 return;
3422
3423         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3424         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3425         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3426                 m = bp->b_pages[i];
3427                 if (m == bogus_page) {
3428                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3429                         if (!m)
3430                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3431                         bp->b_pages[i] = m;
3432                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3433                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3434                 }
3435                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3436                 vm_page_io_finish(m);
3437         }
3438         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3439         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3440 }
3441
3442 /*
3443  * vfs_page_set_valid:
3444  *
3445  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3446  *      range is restricted to the buffer's size.
3447  *
3448  *      This routine is typically called after a read completes.
3449  */
3450 static void
3451 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3452 {
3453         vm_ooffset_t eoff;
3454
3455         /*
3456          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3457          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3458          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3459          * allocation size of the buffer.
3460          */
3461         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3462         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3463                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3464
3465         /*
3466          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3467          * entire page.
3468          */
3469         if (eoff > off)
3470                 vm_page_set_valid(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3471 }
3472
3473 /*
3474  * vfs_page_set_validclean:
3475  *
3476  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3477  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3478  */
3479 static void
3480 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3481 {
3482         vm_ooffset_t soff, eoff;
3483
3484         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3485         /*
3486          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3487          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3488          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3489          * of the buffer.
3490          */
3491         soff = off;
3492         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3493         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3494                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3495
3496         /*
3497          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3498          * entire page.
3499          */
3500         if (eoff > soff) {
3501                 vm_page_set_validclean(
3502                     m,
3503                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3504                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3505                 );
3506         }
3507 }
3508
3509 /*
3510  * This routine is called before a device strategy routine.
3511  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
3512  * progress, and treat the pages associated with the buffer
3513  * almost as being VPO_BUSY.  Also the object paging_in_progress
3514  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
3515  * inconsistant.
3516  *
3517  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
3518  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
3519  * and should be ignored.
3520  */
3521 void
3522 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
3523 {
3524         int i, bogus;
3525         vm_object_t obj;
3526         vm_ooffset_t foff;
3527         vm_page_t m;
3528
3529         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3530                 return;
3531
3532         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3533         foff = bp->b_offset;
3534         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3535             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
3536         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3537         if (bp->b_bufsize != 0)
3538                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
3539 retry:
3540         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3541                 m = bp->b_pages[i];
3542
3543                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, FALSE, "vbpage"))
3544                         goto retry;
3545         }
3546         bogus = 0;
3547         if (clear_modify)
3548                 vm_page_lock_queues();
3549         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3550                 m = bp->b_pages[i];
3551
3552                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
3553                         vm_object_pip_add(obj, 1);
3554                         vm_page_io_start(m);
3555                 }
3556                 /*
3557                  * When readying a buffer for a read ( i.e
3558                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
3559                  * bogus_page replacement for valid pages in 
3560                  * partially instantiated buffers.  Partially 
3561                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
3562                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
3563                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
3564                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
3565                  * first place ).  The replacement prevents the read
3566                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
3567                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
3568                  * It may not work properly with small-block devices.
3569                  * We need to find a better way.
3570                  */
3571                 if (clear_modify) {
3572                         pmap_remove_write(m);
3573                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3574                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3575                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
3576                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
3577                         bogus++;
3578                 }
3579                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3580         }
3581         if (clear_modify)
3582                 vm_page_unlock_queues();
3583         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3584         if (bogus)
3585                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3586                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3587 }
3588
3589 /*
3590  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3591  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3592  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3593  *
3594  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3595  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3596  */
3597 static void
3598 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
3599 {
3600         int i;
3601         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3602         vm_page_t m;
3603
3604         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3605                 return;
3606
3607         foff = bp->b_offset;
3608         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3609             ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
3610         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3611         vm_page_lock_queues();
3612         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3613                 m = bp->b_pages[i];
3614                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3615                 eoff = noff;
3616
3617                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3618                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3619                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3620                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3621                 foff = noff;
3622         }
3623         vm_page_unlock_queues();
3624         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3625 }
3626
3627 /*
3628  *      vfs_bio_set_valid:
3629  *
3630  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
3631  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
3632  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
3633  *      page.
3634  */
3635 void   
3636 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
3637 {
3638         int i, n;
3639         vm_page_t m;
3640
3641         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3642                 return;
3643
3644         /*
3645          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3646          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3647          * first page that can be validated.
3648          */
3649         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3650         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3651
3652         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3653         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
3654                 m = bp->b_pages[i];
3655                 if (n > size)
3656                         n = size;
3657                 vm_page_set_valid(m, base & PAGE_MASK, n);
3658                 base += n;
3659                 size -= n;
3660                 n = PAGE_SIZE;
3661         }
3662         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3663 }
3664
3665 /*
3666  *      vfs_bio_set_validclean:
3667  *
3668  *      Set the range within the buffer to valid and clean.  The range is 
3669  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that b_offset
3670  *      itself may be offset from the beginning of the first page.
3671  *
3672  */
3673
3674 void   
3675 vfs_bio_set_validclean(struct buf *bp, int base, int size)
3676 {
3677         int i, n;
3678         vm_page_t m;
3679
3680         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3681                 return;
3682         /*
3683          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3684          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3685          * first page that can be validated.
3686          */
3687
3688         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3689         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3690
3691         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3692         vm_page_lock_queues();
3693         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
3694                 m = bp->b_pages[i];
3695                 if (n > size)
3696                         n = size;
3697                 vm_page_set_validclean(m, base & PAGE_MASK, n);
3698                 base += n;
3699                 size -= n;
3700                 n = PAGE_SIZE;
3701         }
3702         vm_page_unlock_queues();
3703         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3704 }
3705
3706 /*
3707  *      vfs_bio_clrbuf:
3708  *
3709  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
3710  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
3711  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
3712  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
3713  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
3714  *
3715  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
3716  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
3717  */
3718 void
3719 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
3720 {
3721         int i, j, mask;
3722         caddr_t sa, ea;
3723
3724         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
3725                 clrbuf(bp);
3726                 return;
3727         }
3728         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
3729         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
3730         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3731         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
3732             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
3733                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
3734                         goto unlock;
3735                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
3736                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[0]->object, MA_OWNED);
3737                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
3738                         goto unlock;
3739                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
3740                         bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
3741                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
3742                         goto unlock;
3743                 }
3744         }
3745         ea = sa = bp->b_data;
3746         for(i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = ea) {
3747                 ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
3748                 ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
3749                     (u_long)(vm_offset_t)ea,
3750                     (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
3751                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
3752                         continue;
3753                 j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
3754                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
3755                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[i]->object, MA_OWNED);
3756                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
3757                         continue;
3758                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
3759                         bzero(sa, ea - sa);
3760                 else {
3761                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
3762                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0)
3763                                         bzero(sa, DEV_BSIZE);
3764                         }
3765                 }
3766                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
3767         }
3768 unlock:
3769         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3770         bp->b_resid = 0;
3771 }
3772
3773 /*
3774  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
3775  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
3776  * not associated with a file object.
3777  */
3778 static void
3779 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3780 {
3781         vm_offset_t pg;
3782         vm_page_t p;
3783         int index;
3784
3785         to = round_page(to);
3786         from = round_page(from);
3787         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3788
3789         VM_OBJECT_LOCK(kernel_object);
3790         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3791 tryagain:
3792                 /*
3793                  * note: must allocate system pages since blocking here
3794                  * could intefere with paging I/O, no matter which
3795                  * process we are.
3796                  */
3797                 p = vm_page_alloc(kernel_object,
3798                         ((pg - VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) >> PAGE_SHIFT),
3799                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
3800                 if (!p) {
3801                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
3802                             (to - pg) >> PAGE_SHIFT);
3803                         VM_OBJECT_UNLOCK(kernel_object);
3804                         VM_WAIT;
3805                         VM_OBJECT_LOCK(kernel_object);
3806                         goto tryagain;
3807                 }
3808                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3809                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
3810                 bp->b_pages[index] = p;
3811         }
3812         VM_OBJECT_UNLOCK(kernel_object);
3813         bp->b_npages = index;
3814 }
3815
3816 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
3817 static void
3818 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3819 {
3820         vm_offset_t pg;
3821         vm_page_t p;
3822         int index, newnpages;
3823
3824         from = round_page(from);
3825         to = round_page(to);
3826         newnpages = index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3827
3828         VM_OBJECT_LOCK(kernel_object);
3829         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3830                 p = bp->b_pages[index];
3831                 if (p && (index < bp->b_npages)) {
3832                         if (p->busy) {
3833                                 printf(
3834                             "vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
3835                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
3836                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
3837                         }
3838                         bp->b_pages[index] = NULL;
3839                         pmap_qremove(pg, 1);
3840                         vm_page_lock_queues();
3841                         vm_page_unwire(p, 0);
3842                         vm_page_free(p);
3843                         vm_page_unlock_queues();
3844                 }
3845         }
3846         VM_OBJECT_UNLOCK(kernel_object);
3847         bp->b_npages = newnpages;
3848 }
3849
3850 /*
3851  * Map an IO request into kernel virtual address space.
3852  *
3853  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
3854  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
3855  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
3856  *
3857  * Note that even if the caller determines that the address space should
3858  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
3859  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
3860  * check the return value.
3861  */
3862 int
3863 vmapbuf(struct buf *bp)
3864 {
3865         caddr_t addr, kva;
3866         vm_prot_t prot;
3867         int pidx, i;
3868         struct vm_page *m;
3869         struct pmap *pmap = &curproc->p_vmspace->vm_pmap;
3870
3871         if (bp->b_bufsize < 0)
3872                 return (-1);
3873         prot = VM_PROT_READ;
3874         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3875                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
3876         for (addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), pidx = 0;
3877              addr < bp->b_data + bp->b_bufsize;
3878              addr += PAGE_SIZE, pidx++) {
3879                 /*
3880                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
3881                  * when reading stuff off device into memory.
3882                  *
3883                  * NOTE! Must use pmap_extract() because addr may be in
3884                  * the userland address space, and kextract is only guarenteed
3885                  * to work for the kernland address space (see: sparc64 port).
3886                  */
3887 retry:
3888                 if (vm_fault_quick(addr >= bp->b_data ? addr : bp->b_data,
3889                     prot) < 0) {
3890                         vm_page_lock_queues();
3891                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
3892                                 vm_page_unhold(bp->b_pages[i]);
3893                                 bp->b_pages[i] = NULL;
3894                         }
3895                         vm_page_unlock_queues();
3896                         return(-1);
3897                 }
3898                 m = pmap_extract_and_hold(pmap, (vm_offset_t)addr, prot);
3899                 if (m == NULL)
3900                         goto retry;
3901                 bp->b_pages[pidx] = m;
3902         }
3903         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
3904                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
3905         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
3906         
3907         kva = bp->b_saveaddr;
3908         bp->b_npages = pidx;
3909         bp->b_saveaddr = bp->b_data;
3910         bp->b_data = kva + (((vm_offset_t) bp->b_data) & PAGE_MASK);
3911         return(0);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
3916  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
3917  */
3918 void
3919 vunmapbuf(struct buf *bp)
3920 {
3921         int pidx;
3922         int npages;
3923
3924         npages = bp->b_npages;
3925         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
3926         vm_page_lock_queues();
3927         for (pidx = 0; pidx < npages; pidx++)
3928                 vm_page_unhold(bp->b_pages[pidx]);
3929         vm_page_unlock_queues();
3930
3931         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3932 }
3933
3934 void
3935 bdone(struct buf *bp)
3936 {
3937         struct mtx *mtxp;
3938
3939         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3940         mtx_lock(mtxp);
3941         bp->b_flags |= B_DONE;
3942         wakeup(bp);
3943         mtx_unlock(mtxp);
3944 }
3945
3946 void
3947 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
3948 {
3949         struct mtx *mtxp;
3950
3951         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3952         mtx_lock(mtxp);
3953         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
3954                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
3955         mtx_unlock(mtxp);
3956 }
3957
3958 int
3959 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
3960 {
3961
3962         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
3963 }
3964
3965 void
3966 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
3967 {
3968         int i = 0;
3969         struct vnode *vp;
3970
3971         vp = bp->b_vp;
3972         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
3973         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
3974             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
3975         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
3976         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
3977 }
3978
3979 void
3980 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
3981 {
3982
3983         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3984         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3985         bo->bo_numoutput++;
3986 }
3987
3988 void
3989 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
3990 {
3991
3992         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3993         BO_LOCK(bo);
3994         bo->bo_numoutput++;
3995         BO_UNLOCK(bo);
3996 }
3997
3998 void
3999 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4000 {
4001
4002         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4003         BO_LOCK(bo);
4004         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4005         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4006                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4007                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4008         }
4009         BO_UNLOCK(bo);
4010 }
4011
4012 int
4013 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4014 {
4015         int error;
4016
4017         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4018         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
4019         error = 0;
4020         while (bo->bo_numoutput) {
4021                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4022                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_MTX(bo),
4023                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4024                 if (error)
4025                         break;
4026         }
4027         return (error);
4028 }
4029
4030 void
4031 bpin(struct buf *bp)
4032 {
4033         struct mtx *mtxp;
4034
4035         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4036         mtx_lock(mtxp);
4037         bp->b_pin_count++;
4038         mtx_unlock(mtxp);
4039 }
4040
4041 void
4042 bunpin(struct buf *bp)
4043 {
4044         struct mtx *mtxp;
4045
4046         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4047         mtx_lock(mtxp);
4048         if (--bp->b_pin_count == 0)
4049                 wakeup(bp);
4050         mtx_unlock(mtxp);
4051 }
4052
4053 void
4054 bunpin_wait(struct buf *bp)
4055 {
4056         struct mtx *mtxp;
4057
4058         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4059         mtx_lock(mtxp);
4060         while (bp->b_pin_count > 0)
4061                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4062         mtx_unlock(mtxp);
4063 }
4064
4065 #include "opt_ddb.h"
4066 #ifdef DDB
4067 #include <ddb/ddb.h>
4068
4069 /* DDB command to show buffer data */
4070 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4071 {
4072         /* get args */
4073         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4074
4075         if (!have_addr) {
4076                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4077                 return;
4078         }
4079
4080         db_printf("buf at %p\n", bp);
4081         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4082         db_printf(
4083             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4084             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_dep = %p\n",
4085             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4086             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4087             bp->b_dep.lh_first);
4088         if (bp->b_npages) {
4089                 int i;
4090                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4091                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4092                         vm_page_t m;
4093                         m = bp->b_pages[i];
4094                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4095                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4096                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4097                                 db_printf(",");
4098                 }
4099                 db_printf("\n");
4100         }
4101         db_printf(" ");
4102         lockmgr_printinfo(&bp->b_lock);
4103 }
4104
4105 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4106 {
4107         struct buf *bp;
4108         int i;
4109
4110         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4111                 bp = &buf[i];
4112                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4113                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4114                         db_printf("\n");
4115                 }
4116         }
4117 }
4118
4119 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4120 {
4121         struct vnode *vp;
4122         struct buf *bp;
4123
4124         if (!have_addr) {
4125                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4126                 return;
4127         }
4128         vp = (struct vnode *)addr;
4129         db_printf("Clean buffers:\n");
4130         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4131                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4132                 db_printf("\n");
4133         }
4134         db_printf("Dirty buffers:\n");
4135         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4136                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4137                 db_printf("\n");
4138         }
4139 }
4140 #endif /* DDB */