]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
Eliminate the acquisition and release of the page queues lock from
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 /*
29  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
30  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
31  * sure that the performance degradation associated with schemes such
32  * as this is not realized.
33  *
34  * Author:  John S. Dyson
35  * Significant help during the development and debugging phases
36  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
37  *
38  * see man buf(9) for more info.
39  */
40
41 #include <sys/cdefs.h>
42 __FBSDID("$FreeBSD$");
43
44 #include <sys/param.h>
45 #include <sys/systm.h>
46 #include <sys/bio.h>
47 #include <sys/conf.h>
48 #include <sys/buf.h>
49 #include <sys/devicestat.h>
50 #include <sys/eventhandler.h>
51 #include <sys/fail.h>
52 #include <sys/limits.h>
53 #include <sys/lock.h>
54 #include <sys/malloc.h>
55 #include <sys/mount.h>
56 #include <sys/mutex.h>
57 #include <sys/kernel.h>
58 #include <sys/kthread.h>
59 #include <sys/proc.h>
60 #include <sys/resourcevar.h>
61 #include <sys/sysctl.h>
62 #include <sys/vmmeter.h>
63 #include <sys/vnode.h>
64 #include <geom/geom.h>
65 #include <vm/vm.h>
66 #include <vm/vm_param.h>
67 #include <vm/vm_kern.h>
68 #include <vm/vm_pageout.h>
69 #include <vm/vm_page.h>
70 #include <vm/vm_object.h>
71 #include <vm/vm_extern.h>
72 #include <vm/vm_map.h>
73 #include "opt_compat.h"
74 #include "opt_directio.h"
75 #include "opt_swap.h"
76
77 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
78
79 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
80
81 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
82         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
83         .bop_write      =       bufwrite,
84         .bop_strategy   =       bufstrategy,
85         .bop_sync       =       bufsync,
86         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
87 };
88
89 /*
90  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
91  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
92  */
93 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
94
95 static struct proc *bufdaemonproc;
96
97 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
98 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
99                 vm_offset_t to);
100 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
101                 vm_offset_t to);
102 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
103 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
104                 vm_page_t m);
105 static void vfs_clean_pages(struct buf *bp);
106 static void vfs_setdirty(struct buf *bp);
107 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
108 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
109 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
110                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
111 static int buf_do_flush(struct vnode *vp);
112 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
113 static void buf_daemon(void);
114 static void bremfreel(struct buf *bp);
115 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
116     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
117 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
118 #endif
119
120 int vmiodirenable = TRUE;
121 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
122     "Use the VM system for directory writes");
123 long runningbufspace;
124 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
125     "Amount of presently outstanding async buffer io");
126 static long bufspace;
127 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
128     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
129 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
130     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
131 #else
132 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
133     "Virtual memory used for buffers");
134 #endif
135 static long maxbufspace;
136 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
137     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
138 static long bufmallocspace;
139 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
140     "Amount of malloced memory for buffers");
141 static long maxbufmallocspace;
142 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
143     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
144 static long lobufspace;
145 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
146     "Minimum amount of buffers we want to have");
147 long hibufspace;
148 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
149     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
150 static int bufreusecnt;
151 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
152     "Number of times we have reused a buffer");
153 static int buffreekvacnt;
154 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
155     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
156 static int bufdefragcnt;
157 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
158     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
159 static long lorunningspace;
160 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
161     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
162 static long hirunningspace;
163 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
164     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
165 int dirtybufferflushes;
166 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
167     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
168 int bdwriteskip;
169 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
170     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
171 int altbufferflushes;
172 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
173     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
174 static int recursiveflushes;
175 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
176     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
177 static int numdirtybuffers;
178 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
179     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
180 static int lodirtybuffers;
181 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
182     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
183 static int hidirtybuffers;
184 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
185     "When the number of dirty buffers is considered severe");
186 int dirtybufthresh;
187 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
188     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
189 static int numfreebuffers;
190 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
191     "Number of free buffers");
192 static int lofreebuffers;
193 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
194    "XXX Unused");
195 static int hifreebuffers;
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
197    "XXX Complicatedly unused");
198 static int getnewbufcalls;
199 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
200    "Number of calls to getnewbuf");
201 static int getnewbufrestarts;
202 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
203     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
204 static int flushbufqtarget = 100;
205 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
206     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
207 static long notbufdflashes;
208 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflashes, CTLFLAG_RD, &notbufdflashes, 0,
209     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
210
211 /*
212  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
213  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
214  * is idling.
215  */
216 static int bd_request;
217
218 /*
219  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
220  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
221  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
222  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
223  */
224 static int bd_speedupreq;
225
226 /*
227  * This lock synchronizes access to bd_request.
228  */
229 static struct mtx bdlock;
230
231 /*
232  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
233  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
234  * really that bad.  it would be better to split the buffer
235  * for input in the case of buffers partially already in memory,
236  * but the code is intricate enough already.
237  */
238 vm_page_t bogus_page;
239
240 /*
241  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
242  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
243  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
244  */
245 static int runningbufreq;
246
247 /*
248  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
249  * waitrunningbufspace().
250  */
251 static struct mtx rbreqlock;
252
253 /* 
254  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
255  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
256  * by and/or.
257  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountwakeup(), bwillwrite(),
258  * getnewbuf(), and getblk().
259  */
260 static int needsbuffer;
261
262 /*
263  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
264  */
265 static struct mtx nblock;
266
267 /*
268  * Definitions for the buffer free lists.
269  */
270 #define BUFFER_QUEUES   6       /* number of free buffer queues */
271
272 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
273 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
274 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
275 #define QUEUE_DIRTY_GIANT 3     /* B_DELWRI buffers that need giant */
276 #define QUEUE_EMPTYKVA  4       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
277 #define QUEUE_EMPTY     5       /* empty buffer headers */
278 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
279
280 /* Queues for free buffers with various properties */
281 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
282
283 /* Lock for the bufqueues */
284 static struct mtx bqlock;
285
286 /*
287  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
288  * buf_wmesg is referred from macros.
289  */
290 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
291
292 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
293 #define VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH 0x02    /* waiting for dirty buffer flush */
294 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
295 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
296
297 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
298     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
299 static int
300 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
301 {
302         long lvalue;
303         int ivalue;
304
305         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
306                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
307         lvalue = *(long *)arg1;
308         if (lvalue > INT_MAX)
309                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
310                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
311         ivalue = lvalue;
312         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
313 }
314 #endif
315
316 #ifdef DIRECTIO
317 extern void ffs_rawread_setup(void);
318 #endif /* DIRECTIO */
319 /*
320  *      numdirtywakeup:
321  *
322  *      If someone is blocked due to there being too many dirty buffers,
323  *      and numdirtybuffers is now reasonable, wake them up.
324  */
325
326 static __inline void
327 numdirtywakeup(int level)
328 {
329
330         if (numdirtybuffers <= level) {
331                 mtx_lock(&nblock);
332                 if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH) {
333                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
334                         wakeup(&needsbuffer);
335                 }
336                 mtx_unlock(&nblock);
337         }
338 }
339
340 /*
341  *      bufspacewakeup:
342  *
343  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
344  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
345  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
346  *      bp's get placed back in the queues.
347  */
348
349 static __inline void
350 bufspacewakeup(void)
351 {
352
353         /*
354          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
355          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
356          * process will be able to now.
357          */
358         mtx_lock(&nblock);
359         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
360                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
361                 wakeup(&needsbuffer);
362         }
363         mtx_unlock(&nblock);
364 }
365
366 /*
367  * runningbufwakeup() - in-progress I/O accounting.
368  *
369  */
370 void
371 runningbufwakeup(struct buf *bp)
372 {
373
374         if (bp->b_runningbufspace) {
375                 atomic_subtract_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
376                 bp->b_runningbufspace = 0;
377                 mtx_lock(&rbreqlock);
378                 if (runningbufreq && runningbufspace <= lorunningspace) {
379                         runningbufreq = 0;
380                         wakeup(&runningbufreq);
381                 }
382                 mtx_unlock(&rbreqlock);
383         }
384 }
385
386 /*
387  *      bufcountwakeup:
388  *
389  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
390  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
391  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
392  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
393  */
394
395 static __inline void
396 bufcountwakeup(void) 
397 {
398
399         atomic_add_int(&numfreebuffers, 1);
400         mtx_lock(&nblock);
401         if (needsbuffer) {
402                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
403                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
404                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
405                 wakeup(&needsbuffer);
406         }
407         mtx_unlock(&nblock);
408 }
409
410 /*
411  *      waitrunningbufspace()
412  *
413  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
414  *      running.  This routine is used in async-write situations to
415  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
416  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
417  *
418  *      Reads will adjust runningbufspace, but will not block based on it.
419  *      The read load has a side effect of reducing the allowed write load.
420  *
421  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
422  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
423  *      caller's write has reached the device.
424  */
425 void
426 waitrunningbufspace(void)
427 {
428
429         mtx_lock(&rbreqlock);
430         while (runningbufspace > hirunningspace) {
431                 ++runningbufreq;
432                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
433         }
434         mtx_unlock(&rbreqlock);
435 }
436
437
438 /*
439  *      vfs_buf_test_cache:
440  *
441  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
442  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
443  *      valid data.
444  */
445 static __inline
446 void
447 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
448                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
449                   vm_page_t m)
450 {
451
452         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
453         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
454                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
455                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
456                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
457         }
458 }
459
460 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
461 static __inline
462 void
463 bd_wakeup(int dirtybuflevel)
464 {
465
466         mtx_lock(&bdlock);
467         if (bd_request == 0 && numdirtybuffers >= dirtybuflevel) {
468                 bd_request = 1;
469                 wakeup(&bd_request);
470         }
471         mtx_unlock(&bdlock);
472 }
473
474 /*
475  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
476  */
477
478 void
479 bd_speedup(void)
480 {
481         int needwake;
482
483         mtx_lock(&bdlock);
484         needwake = 0;
485         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
486                 needwake = 1;
487         bd_speedupreq = 1;
488         bd_request = 1;
489         if (needwake)
490                 wakeup(&bd_request);
491         mtx_unlock(&bdlock);
492 }
493
494 /*
495  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
496  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
497  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
498  * being reserved at this time.
499  */
500 caddr_t
501 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
502 {
503         int tuned_nbuf;
504         long maxbuf;
505
506         /*
507          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
508          * PAGE_SIZE is >= 1K)
509          */
510         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
511
512         /*
513          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
514          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
515          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
516          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
517          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
518          * maxbcache bytes.
519          *
520          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
521          */
522         if (nbuf == 0) {
523                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
524
525                 nbuf = 50;
526                 if (physmem_est > 4096)
527                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
528                             65536 / factor);
529                 if (physmem_est > 65536)
530                         nbuf += (physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5);
531
532                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
533                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
534                 tuned_nbuf = 1;
535         } else
536                 tuned_nbuf = 0;
537
538         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
539         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
540         if (nbuf > maxbuf) {
541                 if (!tuned_nbuf)
542                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
543                             maxbuf);
544                 nbuf = maxbuf;
545         }
546
547         /*
548          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
549          * We have no less then 16 and no more then 256.
550          */
551         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
552 #ifdef NSWBUF_MIN
553         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
554                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
555 #endif
556 #ifdef DIRECTIO
557         ffs_rawread_setup();
558 #endif
559
560         /*
561          * Reserve space for the buffer cache buffers
562          */
563         swbuf = (void *)v;
564         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
565         buf = (void *)v;
566         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
567
568         return(v);
569 }
570
571 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
572 void
573 bufinit(void)
574 {
575         struct buf *bp;
576         int i;
577
578         mtx_init(&bqlock, "buf queue lock", NULL, MTX_DEF);
579         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
580         mtx_init(&nblock, "needsbuffer lock", NULL, MTX_DEF);
581         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
582
583         /* next, make a null set of free lists */
584         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
585                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
586
587         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
588         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
589                 bp = &buf[i];
590                 bzero(bp, sizeof *bp);
591                 bp->b_flags = B_INVAL;  /* we're just an empty header */
592                 bp->b_rcred = NOCRED;
593                 bp->b_wcred = NOCRED;
594                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
595                 bp->b_vflags = 0;
596                 bp->b_xflags = 0;
597                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
598                 BUF_LOCKINIT(bp);
599                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
600         }
601
602         /*
603          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
604          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
605          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
606          * used by most other processes.  The differential is required to 
607          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
608          * be blocked waiting for buffer space.
609          *
610          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
611          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
612          * by the system.
613          */
614         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
615         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
616         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
617
618         lorunningspace = 512 * 1024;
619         hirunningspace = 1024 * 1024;
620
621 /*
622  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
623  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
624  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
625  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
626  * (small) directories.
627  */
628         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
629
630 /*
631  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
632  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
633  */
634         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
635         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
636         numdirtybuffers = 0;
637 /*
638  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
639  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
640  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
641  * BKVASIZE'd (8K) buffers.
642  */
643         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
644                 hidirtybuffers >>= 1;
645         }
646         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
647
648 /*
649  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
650  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
651  * emergency reserve.
652  */
653         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
654         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
655         numfreebuffers = nbuf;
656
657         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
658             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
659 }
660
661 /*
662  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
663  *
664  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
665  */
666 static void
667 bfreekva(struct buf *bp)
668 {
669
670         if (bp->b_kvasize) {
671                 atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
672                 atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
673                 vm_map_remove(buffer_map, (vm_offset_t) bp->b_kvabase,
674                     (vm_offset_t) bp->b_kvabase + bp->b_kvasize);
675                 bp->b_kvasize = 0;
676                 bufspacewakeup();
677         }
678 }
679
680 /*
681  *      bremfree:
682  *
683  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list in brelse.
684  *      
685  */
686 void
687 bremfree(struct buf *bp)
688 {
689
690         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
691         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
692             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
693         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
694             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
695         BUF_ASSERT_HELD(bp);
696
697         bp->b_flags |= B_REMFREE;
698         /* Fixup numfreebuffers count.  */
699         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)
700                 atomic_subtract_int(&numfreebuffers, 1);
701 }
702
703 /*
704  *      bremfreef:
705  *
706  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
707  *      it abuses the b_freelist pointer.
708  */
709 void
710 bremfreef(struct buf *bp)
711 {
712         mtx_lock(&bqlock);
713         bremfreel(bp);
714         mtx_unlock(&bqlock);
715 }
716
717 /*
718  *      bremfreel:
719  *
720  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
721  *      bqlock held.
722  */
723 static void
724 bremfreel(struct buf *bp)
725 {
726         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
727             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
728         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
729             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
730         BUF_ASSERT_HELD(bp);
731         mtx_assert(&bqlock, MA_OWNED);
732
733         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
734         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
735         /*
736          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
737          * from the queue and return the stats are already done.
738          */
739         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
740                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
741                 return;
742         }
743         /*
744          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
745          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
746          * numfreebuffers.
747          */
748         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)
749                 atomic_subtract_int(&numfreebuffers, 1);
750 }
751
752
753 /*
754  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
755  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
756  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything ( see
757  * getblk() ).  This is really just a special case of breadn().
758  */
759 int
760 bread(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, struct ucred * cred,
761     struct buf **bpp)
762 {
763
764         return (breadn(vp, blkno, size, 0, 0, 0, cred, bpp));
765 }
766
767 /*
768  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
769  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
770  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
771  */
772 void
773 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
774     int cnt, struct ucred * cred)
775 {
776         struct buf *rabp;
777         int i;
778
779         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
780                 if (inmem(vp, *rablkno))
781                         continue;
782                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
783
784                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
785                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
786                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
787                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
788                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
789                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
790                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
791                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
792                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
793                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
794                         BUF_KERNPROC(rabp);
795                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
796                         bstrategy(rabp);
797                 } else {
798                         brelse(rabp);
799                 }
800         }
801 }
802
803 /*
804  * Operates like bread, but also starts asynchronous I/O on
805  * read-ahead blocks.
806  */
807 int
808 breadn(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size,
809     daddr_t * rablkno, int *rabsize,
810     int cnt, struct ucred * cred, struct buf **bpp)
811 {
812         struct buf *bp;
813         int rv = 0, readwait = 0;
814
815         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
816         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, 0);
817
818         /* if not found in cache, do some I/O */
819         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
820                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
821                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
822                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
823                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
824                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
825                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
826                         bp->b_rcred = crhold(cred);
827                 vfs_busy_pages(bp, 0);
828                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
829                 bstrategy(bp);
830                 ++readwait;
831         }
832
833         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
834
835         if (readwait) {
836                 rv = bufwait(bp);
837         }
838         return (rv);
839 }
840
841 /*
842  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
843  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
844  * is invalid.
845  *
846  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
847  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
848  * now so we set it generally.  This could be set either here 
849  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
850  * here.
851  */
852 int
853 bufwrite(struct buf *bp)
854 {
855         int oldflags;
856         struct vnode *vp;
857         int vp_md;
858
859         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
860         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
861                 brelse(bp);
862                 return (0);
863         }
864
865         oldflags = bp->b_flags;
866
867         BUF_ASSERT_HELD(bp);
868
869         if (bp->b_pin_count > 0)
870                 bunpin_wait(bp);
871
872         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
873             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
874
875         vp = bp->b_vp;
876         if (vp)
877                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
878         else
879                 vp_md = 0;
880
881         /* Mark the buffer clean */
882         bundirty(bp);
883
884         bp->b_flags &= ~B_DONE;
885         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
886         bp->b_flags |= B_CACHE;
887         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
888
889         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
890         vfs_busy_pages(bp, 1);
891
892         /*
893          * Normal bwrites pipeline writes
894          */
895         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
896         atomic_add_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
897
898         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
899                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
900         if (oldflags & B_ASYNC)
901                 BUF_KERNPROC(bp);
902         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
903         bstrategy(bp);
904
905         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
906                 int rtval = bufwait(bp);
907                 brelse(bp);
908                 return (rtval);
909         } else {
910                 /*
911                  * don't allow the async write to saturate the I/O
912                  * system.  We will not deadlock here because
913                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
914                  * to complete. We do not block here if it is the update
915                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
916                  * to deadlock.
917                  */
918                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
919                         waitrunningbufspace();
920         }
921
922         return (0);
923 }
924
925 void
926 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
927 {
928         struct buf *nbp;
929
930         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
931                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
932                 altbufferflushes++;
933         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
934                 BO_LOCK(bo);
935                 /*
936                  * Try to find a buffer to flush.
937                  */
938                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
939                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
940                             BUF_LOCK(nbp,
941                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
942                                 continue;
943                         if (bp == nbp)
944                                 panic("bdwrite: found ourselves");
945                         BO_UNLOCK(bo);
946                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
947                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
948                                 BO_LOCK(bo);
949                                 BUF_UNLOCK(nbp);
950                                 continue;
951                         }
952                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
953                                 vfs_bio_awrite(nbp);
954                         } else {
955                                 bremfree(nbp);
956                                 bawrite(nbp);
957                         }
958                         dirtybufferflushes++;
959                         break;
960                 }
961                 if (nbp == NULL)
962                         BO_UNLOCK(bo);
963         }
964 }
965
966 /*
967  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
968  * anything if the buffer is marked invalid.
969  *
970  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
971  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
972  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
973  * out synchronously.
974  */
975 void
976 bdwrite(struct buf *bp)
977 {
978         struct thread *td = curthread;
979         struct vnode *vp;
980         struct bufobj *bo;
981
982         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
983         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
984         BUF_ASSERT_HELD(bp);
985
986         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
987                 brelse(bp);
988                 return;
989         }
990
991         /*
992          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
993          * If we are wildly over our limit, then force a complete
994          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
995          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
996          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
997          */
998         vp = bp->b_vp;
999         bo = bp->b_bufobj;
1000         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1001                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1002                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1003                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1004         } else
1005                 recursiveflushes++;
1006
1007         bdirty(bp);
1008         /*
1009          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1010          * true even of NFS now.
1011          */
1012         bp->b_flags |= B_CACHE;
1013
1014         /*
1015          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1016          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1017          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1018          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1019          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1020          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1021          * the bmap then...  So, this is important to do.
1022          */
1023         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1024                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1025         }
1026
1027         /*
1028          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty pages.
1029          */
1030         vfs_setdirty(bp);
1031
1032         /*
1033          * We need to do this here to satisfy the vnode_pager and the
1034          * pageout daemon, so that it thinks that the pages have been
1035          * "cleaned".  Note that since the pages are in a delayed write
1036          * buffer -- the VFS layer "will" see that the pages get written
1037          * out on the next sync, or perhaps the cluster will be completed.
1038          */
1039         vfs_clean_pages(bp);
1040         bqrelse(bp);
1041
1042         /*
1043          * Wakeup the buffer flushing daemon if we have a lot of dirty
1044          * buffers (midpoint between our recovery point and our stall
1045          * point).
1046          */
1047         bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1048
1049         /*
1050          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1051          * due to the softdep code.
1052          */
1053 }
1054
1055 /*
1056  *      bdirty:
1057  *
1058  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1059  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1060  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1061  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1062  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1063  *
1064  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1065  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1066  *      should only be called if the buffer is known-good.
1067  *
1068  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1069  *      count.
1070  *
1071  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1072  */
1073 void
1074 bdirty(struct buf *bp)
1075 {
1076
1077         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1078             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1079         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1080         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1081             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1082         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1083         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1084         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1085
1086         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1087                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1088                 reassignbuf(bp);
1089                 atomic_add_int(&numdirtybuffers, 1);
1090                 bd_wakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
1091         }
1092 }
1093
1094 /*
1095  *      bundirty:
1096  *
1097  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1098  *
1099  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1100  *      count.
1101  *      
1102  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1103  */
1104
1105 void
1106 bundirty(struct buf *bp)
1107 {
1108
1109         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1110         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1111         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1112             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1113         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1114
1115         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1116                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1117                 reassignbuf(bp);
1118                 atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1119                 numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1120         }
1121         /*
1122          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1123          */
1124         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1125 }
1126
1127 /*
1128  *      bawrite:
1129  *
1130  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1131  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1132  *
1133  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1134  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1135  */
1136 void
1137 bawrite(struct buf *bp)
1138 {
1139
1140         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1141         (void) bwrite(bp);
1142 }
1143
1144 /*
1145  *      bwillwrite:
1146  *
1147  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1148  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1149  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1150  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1151  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1152  */
1153
1154 void
1155 bwillwrite(void)
1156 {
1157
1158         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1159                 mtx_lock(&nblock);
1160                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1161                         bd_wakeup(1);
1162                         needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_DIRTYFLUSH;
1163                         msleep(&needsbuffer, &nblock,
1164                             (PRIBIO + 4), "flswai", 0);
1165                 }
1166                 mtx_unlock(&nblock);
1167         }
1168 }
1169
1170 /*
1171  * Return true if we have too many dirty buffers.
1172  */
1173 int
1174 buf_dirty_count_severe(void)
1175 {
1176
1177         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1178 }
1179
1180 static __noinline int
1181 buf_vm_page_count_severe(void)
1182 {
1183
1184         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1185
1186         return vm_page_count_severe();
1187 }
1188
1189 /*
1190  *      brelse:
1191  *
1192  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1193  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1194  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1195  */
1196 void
1197 brelse(struct buf *bp)
1198 {
1199         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1200             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1201         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1202             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1203
1204         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1205                 bqrelse(bp);
1206                 return;
1207         }
1208
1209         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1210             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1211                 /*
1212                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1213                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1214                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1215                  * is futile.
1216                  */
1217                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1218                 bdirty(bp);
1219         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1220             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1221                 /*
1222                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1223                  * cache the buffer.
1224                  */
1225                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1226                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1227                         buf_deallocate(bp);
1228                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1229                         atomic_subtract_int(&numdirtybuffers, 1);
1230                         numdirtywakeup(lodirtybuffers);
1231                 }
1232                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1233                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1234                         if (bp->b_bufsize)
1235                                 allocbuf(bp, 0);
1236                         if (bp->b_vp)
1237                                 brelvp(bp);
1238                 }
1239         }
1240
1241         /*
1242          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1243          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1244          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1245          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1246          * 
1247          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1248          * if B_DELWRI is set.
1249          *
1250          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1251          * on pages to return pages to the VM page queues.
1252          */
1253         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1254                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1255         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1256                 /*
1257                  * The locking of the BO_LOCK is not necessary since
1258                  * BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1259                  * lock, it can only be cleared if it is already
1260                  * pending.
1261                  */
1262                 if (bp->b_vp) {
1263                         if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1264                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
1265                 } else
1266                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1267         }
1268
1269         /*
1270          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1271          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1272          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1273          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1274          *
1275          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1276          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1277          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1278          *
1279          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1280          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1281          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1282          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1283          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1284          * background write.
1285          */
1286         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1287             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1288                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1289                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1290                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1291             ) {
1292
1293                 int i, j, resid;
1294                 vm_page_t m;
1295                 off_t foff;
1296                 vm_pindex_t poff;
1297                 vm_object_t obj;
1298
1299                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1300
1301                 /*
1302                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1303                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1304                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1305                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1306                  *
1307                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1308                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1309                  * m->dirty, etc...). 
1310                  *
1311                  * See man buf(9) for more information
1312                  */
1313                 resid = bp->b_bufsize;
1314                 foff = bp->b_offset;
1315                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
1316                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1317                         int had_bogus = 0;
1318
1319                         m = bp->b_pages[i];
1320
1321                         /*
1322                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1323                          * now.
1324                          */
1325                         if (m == bogus_page) {
1326                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1327                                 had_bogus = 1;
1328
1329                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1330                                         vm_page_t mtmp;
1331                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1332                                         if (mtmp == bogus_page) {
1333                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1334                                                 if (!mtmp) {
1335                                                         panic("brelse: page missing\n");
1336                                                 }
1337                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1338                                         }
1339                                 }
1340
1341                                 if ((bp->b_flags & B_INVAL) == 0) {
1342                                         pmap_qenter(
1343                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1344                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1345                                 }
1346                                 m = bp->b_pages[i];
1347                         }
1348                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1349                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1350                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1351                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1352                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1353                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1354
1355                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1356                                 vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1357                                 if (had_bogus)
1358                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1359                         }
1360                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1361                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1362                 }
1363                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
1364                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1365                         vfs_vmio_release(bp);
1366
1367         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1368
1369                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1370                         vfs_vmio_release(bp);
1371                 }
1372
1373         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1374                 if (bp->b_bufsize != 0)
1375                         allocbuf(bp, 0);
1376                 if (bp->b_vp != NULL)
1377                         brelvp(bp);
1378         }
1379                         
1380         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1381                 /* do not release to free list */
1382                 BUF_UNLOCK(bp);
1383                 return;
1384         }
1385
1386         /* enqueue */
1387         mtx_lock(&bqlock);
1388         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1389         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1390                 bremfreel(bp);
1391         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1392                 panic("brelse: free buffer onto another queue???");
1393
1394         /*
1395          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1396          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1397          * doesn't find it.
1398          */
1399         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1400             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1401                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1402         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1403                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1404                         bundirty(bp);
1405                 if (bp->b_vp)
1406                         brelvp(bp);
1407         }
1408
1409         /* buffers with no memory */
1410         if (bp->b_bufsize == 0) {
1411                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1412                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1413                         panic("losing buffer 1");
1414                 if (bp->b_kvasize) {
1415                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1416                 } else {
1417                         bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1418                 }
1419                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1420         /* buffers with junk contents */
1421         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1422             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1423                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1424                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1425                         panic("losing buffer 2");
1426                 bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1427                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp, b_freelist);
1428         /* remaining buffers */
1429         } else {
1430                 if ((bp->b_flags & (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT)) ==
1431                     (B_DELWRI|B_NEEDSGIANT))
1432                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1433                 else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1434                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1435                 else
1436                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1437                 if (bp->b_flags & B_AGE)
1438                         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1439                 else
1440                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1441         }
1442         mtx_unlock(&bqlock);
1443
1444         /*
1445          * Fixup numfreebuffers count.  The bp is on an appropriate queue
1446          * unless locked.  We then bump numfreebuffers if it is not B_DELWRI.
1447          * We've already handled the B_INVAL case ( B_DELWRI will be clear
1448          * if B_INVAL is set ).
1449          */
1450
1451         if (!(bp->b_flags & B_DELWRI))
1452                 bufcountwakeup();
1453
1454         /*
1455          * Something we can maybe free or reuse
1456          */
1457         if (bp->b_bufsize || bp->b_kvasize)
1458                 bufspacewakeup();
1459
1460         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1461         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1462                 panic("brelse: not dirty");
1463         /* unlock */
1464         BUF_UNLOCK(bp);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1469  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1470  *
1471  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1472  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1473  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1474  * again soon.
1475  *
1476  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1477  */
1478 void
1479 bqrelse(struct buf *bp)
1480 {
1481         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1482         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1483             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1484
1485         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1486                 /* do not release to free list */
1487                 BUF_UNLOCK(bp);
1488                 return;
1489         }
1490
1491         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1492                 if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1493                         mtx_lock(&bqlock);
1494                         bremfreel(bp);
1495                         mtx_unlock(&bqlock);
1496                 }
1497                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1498                 BUF_UNLOCK(bp);
1499                 return;
1500         }
1501
1502         mtx_lock(&bqlock);
1503         /* Handle delayed bremfree() processing. */
1504         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1505                 bremfreel(bp);
1506         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1507                 panic("bqrelse: free buffer onto another queue???");
1508         /* buffers with stale but valid contents */
1509         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1510                 if (bp->b_flags & B_NEEDSGIANT)
1511                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY_GIANT;
1512                 else
1513                         bp->b_qindex = QUEUE_DIRTY;
1514                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1515         } else {
1516                 /*
1517                  * The locking of the BO_LOCK for checking of the
1518                  * BV_BKGRDINPROG is not necessary since the
1519                  * BV_BKGRDINPROG cannot be set while we hold the buf
1520                  * lock, it can only be cleared if it is already
1521                  * pending.
1522                  */
1523                 if (!buf_vm_page_count_severe() || (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)) {
1524                         bp->b_qindex = QUEUE_CLEAN;
1525                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_CLEAN], bp,
1526                             b_freelist);
1527                 } else {
1528                         /*
1529                          * We are too low on memory, we have to try to free
1530                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1531                          * making up its backing store) *now*.
1532                          */
1533                         mtx_unlock(&bqlock);
1534                         brelse(bp);
1535                         return;
1536                 }
1537         }
1538         mtx_unlock(&bqlock);
1539
1540         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1541                 bufcountwakeup();
1542
1543         /*
1544          * Something we can maybe free or reuse.
1545          */
1546         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1547                 bufspacewakeup();
1548
1549         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1550         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1551                 panic("bqrelse: not dirty");
1552         /* unlock */
1553         BUF_UNLOCK(bp);
1554 }
1555
1556 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1557 static void
1558 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1559 {
1560         int i;
1561         vm_page_t m;
1562
1563         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1564         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1565                 m = bp->b_pages[i];
1566                 bp->b_pages[i] = NULL;
1567                 /*
1568                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1569                  * everything on the inactive queue.
1570                  */
1571                 vm_page_lock(m);
1572                 vm_page_unwire(m, 0);
1573                 /*
1574                  * We don't mess with busy pages, it is
1575                  * the responsibility of the process that
1576                  * busied the pages to deal with them.
1577                  */
1578                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && m->busy == 0 &&
1579                     m->wire_count == 0) {
1580                         /*
1581                          * Might as well free the page if we can and it has
1582                          * no valid data.  We also free the page if the
1583                          * buffer was used for direct I/O
1584                          */
1585                         if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid &&
1586                             m->hold_count == 0) {
1587                                 vm_page_free(m);
1588                         } else if (bp->b_flags & B_DIRECT) {
1589                                 vm_page_try_to_free(m);
1590                         } else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1591                                 vm_page_try_to_cache(m);
1592                         }
1593                 }
1594                 vm_page_unlock(m);
1595         }
1596         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1597         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t) bp->b_data), bp->b_npages);
1598         
1599         if (bp->b_bufsize) {
1600                 bufspacewakeup();
1601                 bp->b_bufsize = 0;
1602         }
1603         bp->b_npages = 0;
1604         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1605         if (bp->b_vp)
1606                 brelvp(bp);
1607 }
1608
1609 /*
1610  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1611  * write.
1612  */
1613 static int
1614 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1615 {
1616         struct buf *bpa;
1617         int match;
1618
1619         match = 0;
1620
1621         /* If the buf isn't in core skip it */
1622         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1623                 return (0);
1624
1625         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1626         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1627                 return (0);
1628
1629         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1630         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1631             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1632                 goto done;
1633
1634         if (bpa->b_bufsize != size)
1635                 goto done;
1636
1637         /*
1638          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1639          * block has been mapped.
1640          */
1641         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1642                 match = 1;
1643 done:
1644         BUF_UNLOCK(bpa);
1645         return (match);
1646 }
1647
1648 /*
1649  *      vfs_bio_awrite:
1650  *
1651  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1652  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1653  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1654  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1655  */
1656 int
1657 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1658 {
1659         struct bufobj *bo;
1660         int i;
1661         int j;
1662         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1663         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1664         int ncl;
1665         int nwritten;
1666         int size;
1667         int maxcl;
1668
1669         bo = &vp->v_bufobj;
1670         /*
1671          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1672          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1673          * rather then at the beginning.
1674          */
1675         if ((vp->v_type == VREG) && 
1676             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1677             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1678
1679                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1680                 maxcl = MAXPHYS / size;
1681
1682                 BO_LOCK(bo);
1683                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1684                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1685                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1686                                 break;
1687
1688                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1689                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1690                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1691                                 break;
1692                 BO_UNLOCK(bo);
1693                 --j;
1694                 ncl = i + j;
1695                 /*
1696                  * this is a possible cluster write
1697                  */
1698                 if (ncl != 1) {
1699                         BUF_UNLOCK(bp);
1700                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl);
1701                         return nwritten;
1702                 }
1703         }
1704         bremfree(bp);
1705         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1706         /*
1707          * default (old) behavior, writing out only one block
1708          *
1709          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1710          */
1711         nwritten = bp->b_bufsize;
1712         (void) bwrite(bp);
1713
1714         return nwritten;
1715 }
1716
1717 /*
1718  *      getnewbuf:
1719  *
1720  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers 
1721  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
1722  *
1723  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
1724  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
1725  *
1726  *      We block if:
1727  *              We have insufficient buffer headers
1728  *              We have insufficient buffer space
1729  *              buffer_map is too fragmented ( space reservation fails )
1730  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
1731  *
1732  *      To avoid VFS layer recursion we do not flush dirty buffers ourselves.
1733  *      Instead we ask the buf daemon to do it for us.  We attempt to
1734  *      avoid piecemeal wakeups of the pageout daemon.
1735  */
1736
1737 static struct buf *
1738 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
1739     int gbflags)
1740 {
1741         struct thread *td;
1742         struct buf *bp;
1743         struct buf *nbp;
1744         int defrag = 0;
1745         int nqindex;
1746         static int flushingbufs;
1747
1748         td = curthread;
1749         /*
1750          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
1751          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
1752          * low-memory situations by proactively returning memory and running
1753          * async I/O rather then sync I/O.
1754          */
1755         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
1756         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
1757 restart:
1758         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
1759
1760         /*
1761          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
1762          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
1763          * that if we are specially marked process, we are allowed to
1764          * dip into our reserves.
1765          *
1766          * The scanning sequence is nominally:  EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
1767          *
1768          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
1769          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
1770          * where we cannot backup.
1771          */
1772         mtx_lock(&bqlock);
1773         nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1774         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
1775
1776         if (nbp == NULL) {
1777                 /*
1778                  * If no EMPTYKVA buffers and we are either
1779                  * defragging or reusing, locate a CLEAN buffer
1780                  * to free or reuse.  If bufspace useage is low
1781                  * skip this step so we can allocate a new buffer.
1782                  */
1783                 if (defrag || bufspace >= lobufspace) {
1784                         nqindex = QUEUE_CLEAN;
1785                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
1786                 }
1787
1788                 /*
1789                  * If we could not find or were not allowed to reuse a
1790                  * CLEAN buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY
1791                  * buffer.  We can only use an EMPTY buffer if allocating
1792                  * its KVA would not otherwise run us out of buffer space.
1793                  */
1794                 if (nbp == NULL && defrag == 0 &&
1795                     bufspace + maxsize < hibufspace) {
1796                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
1797                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
1798                 }
1799         }
1800
1801         /*
1802          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1803          * depending.
1804          */
1805
1806         while ((bp = nbp) != NULL) {
1807                 int qindex = nqindex;
1808
1809                 /*
1810                  * Calculate next bp ( we can only use it if we do not block
1811                  * or do other fancy things ).
1812                  */
1813                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
1814                         switch(qindex) {
1815                         case QUEUE_EMPTY:
1816                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1817                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA])))
1818                                         break;
1819                                 /* FALLTHROUGH */
1820                         case QUEUE_EMPTYKVA:
1821                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
1822                                 if ((nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])))
1823                                         break;
1824                                 /* FALLTHROUGH */
1825                         case QUEUE_CLEAN:
1826                                 /*
1827                                  * nbp is NULL. 
1828                                  */
1829                                 break;
1830                         }
1831                 }
1832                 /*
1833                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1834                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
1835                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
1836                  * should also be non-zero at this point.  XXX
1837                  */
1838                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
1839                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
1840                         continue;
1841                 }
1842
1843                 /*
1844                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
1845                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
1846                  */
1847                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1848                         continue;
1849                 if (bp->b_vp) {
1850                         BO_LOCK(bp->b_bufobj);
1851                         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
1852                                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1853                                 BUF_UNLOCK(bp);
1854                                 continue;
1855                         }
1856                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
1857                 }
1858                 CTR6(KTR_BUF,
1859                     "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
1860                     "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1861                     bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
1862
1863                 /*
1864                  * Sanity Checks
1865                  */
1866                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex, ("getnewbuf: inconsistant queue %d bp %p", qindex, bp));
1867
1868                 /*
1869                  * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
1870                  * buffers.
1871                  */
1872
1873                 KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0, ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
1874
1875                 bremfreel(bp);
1876                 mtx_unlock(&bqlock);
1877
1878                 if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1879                         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1880                                 bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1881                                 vfs_vmio_release(bp);
1882                         }
1883                         if (bp->b_vp)
1884                                 brelvp(bp);
1885                 }
1886
1887                 /*
1888                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1889                  * the scan from this point on.
1890                  *
1891                  * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still
1892                  * valid after this operation.
1893                  */
1894
1895                 if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1896                         crfree(bp->b_rcred);
1897                         bp->b_rcred = NOCRED;
1898                 }
1899                 if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1900                         crfree(bp->b_wcred);
1901                         bp->b_wcred = NOCRED;
1902                 }
1903                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1904                         buf_deallocate(bp);
1905                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1906                         panic("losing buffer 3");
1907                 KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1908                     ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
1909                     bp, bp->b_vp, qindex));
1910                 KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1911                    ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X",
1912                     bp, bp->b_xflags));
1913
1914                 if (bp->b_bufsize)
1915                         allocbuf(bp, 0);
1916
1917                 bp->b_flags = 0;
1918                 bp->b_ioflags = 0;
1919                 bp->b_xflags = 0;
1920                 bp->b_vflags = 0;
1921                 bp->b_vp = NULL;
1922                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1923                 bp->b_offset = NOOFFSET;
1924                 bp->b_iodone = 0;
1925                 bp->b_error = 0;
1926                 bp->b_resid = 0;
1927                 bp->b_bcount = 0;
1928                 bp->b_npages = 0;
1929                 bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1930                 bp->b_bufobj = NULL;
1931                 bp->b_pin_count = 0;
1932                 bp->b_fsprivate1 = NULL;
1933                 bp->b_fsprivate2 = NULL;
1934                 bp->b_fsprivate3 = NULL;
1935
1936                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1937
1938                 /*
1939                  * If we are defragging then free the buffer.
1940                  */
1941                 if (defrag) {
1942                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1943                         bfreekva(bp);
1944                         brelse(bp);
1945                         defrag = 0;
1946                         goto restart;
1947                 }
1948
1949                 /*
1950                  * Notify any waiters for the buffer lock about
1951                  * identity change by freeing the buffer.
1952                  */
1953                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
1954                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1955                         bfreekva(bp);
1956                         brelse(bp);
1957                         goto restart;
1958                 }
1959
1960                 /*
1961                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
1962                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
1963                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
1964                  */
1965                 if (bufspace >= hibufspace)
1966                         flushingbufs = 1;
1967                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
1968                         bp->b_flags |= B_INVAL;
1969                         bfreekva(bp);
1970                         brelse(bp);
1971                         goto restart;
1972                 }
1973                 if (bufspace < lobufspace)
1974                         flushingbufs = 0;
1975                 break;
1976         }
1977
1978         /*
1979          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
1980          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
1981          *
1982          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
1983          */
1984
1985         if (bp == NULL) {
1986                 int flags, norunbuf;
1987                 char *waitmsg;
1988                 int fl;
1989
1990                 if (defrag) {
1991                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1992                         waitmsg = "nbufkv";
1993                 } else if (bufspace >= hibufspace) {
1994                         waitmsg = "nbufbs";
1995                         flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
1996                 } else {
1997                         waitmsg = "newbuf";
1998                         flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
1999                 }
2000                 mtx_lock(&nblock);
2001                 needsbuffer |= flags;
2002                 mtx_unlock(&nblock);
2003                 mtx_unlock(&bqlock);
2004
2005                 bd_speedup();   /* heeeelp */
2006                 if (gbflags & GB_NOWAIT_BD)
2007                         return (NULL);
2008
2009                 mtx_lock(&nblock);
2010                 while (needsbuffer & flags) {
2011                         if (vp != NULL && (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2012                                 mtx_unlock(&nblock);
2013                                 /*
2014                                  * getblk() is called with a vnode
2015                                  * locked, and some majority of the
2016                                  * dirty buffers may as well belong to
2017                                  * the vnode. Flushing the buffers
2018                                  * there would make a progress that
2019                                  * cannot be achieved by the
2020                                  * buf_daemon, that cannot lock the
2021                                  * vnode.
2022                                  */
2023                                 norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
2024                                     (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
2025                                 /* play bufdaemon */
2026                                 td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
2027                                 fl = buf_do_flush(vp);
2028                                 td->td_pflags &= norunbuf;
2029                                 mtx_lock(&nblock);
2030                                 if (fl != 0)
2031                                         continue;
2032                                 if ((needsbuffer & flags) == 0)
2033                                         break;
2034                         }
2035                         if (msleep(&needsbuffer, &nblock,
2036                             (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo)) {
2037                                 mtx_unlock(&nblock);
2038                                 return (NULL);
2039                         }
2040                 }
2041                 mtx_unlock(&nblock);
2042         } else {
2043                 /*
2044                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2045                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2046                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2047                  * BKVASIZE chunks.
2048                  */
2049                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2050
2051                 if (maxsize != bp->b_kvasize) {
2052                         vm_offset_t addr = 0;
2053
2054                         bfreekva(bp);
2055
2056                         vm_map_lock(buffer_map);
2057                         if (vm_map_findspace(buffer_map,
2058                                 vm_map_min(buffer_map), maxsize, &addr)) {
2059                                 /*
2060                                  * Uh oh.  Buffer map is to fragmented.  We
2061                                  * must defragment the map.
2062                                  */
2063                                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2064                                 vm_map_unlock(buffer_map);
2065                                 defrag = 1;
2066                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2067                                 brelse(bp);
2068                                 goto restart;
2069                         }
2070                         if (addr) {
2071                                 vm_map_insert(buffer_map, NULL, 0,
2072                                         addr, addr + maxsize,
2073                                         VM_PROT_ALL, VM_PROT_ALL, MAP_NOFAULT);
2074
2075                                 bp->b_kvabase = (caddr_t) addr;
2076                                 bp->b_kvasize = maxsize;
2077                                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2078                                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2079                         }
2080                         vm_map_unlock(buffer_map);
2081                 }
2082                 bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2083                 bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2084         }
2085         return(bp);
2086 }
2087
2088 /*
2089  *      buf_daemon:
2090  *
2091  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2092  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2093  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2094  */
2095
2096 static struct kproc_desc buf_kp = {
2097         "bufdaemon",
2098         buf_daemon,
2099         &bufdaemonproc
2100 };
2101 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2102
2103 static int
2104 buf_do_flush(struct vnode *vp)
2105 {
2106         int flushed;
2107
2108         flushed = flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 0);
2109         /* The list empty check here is slightly racy */
2110         if (!TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2111                 mtx_lock(&Giant);
2112                 flushed += flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY_GIANT, 0);
2113                 mtx_unlock(&Giant);
2114         }
2115         if (flushed == 0) {
2116                 /*
2117                  * Could not find any buffers without rollback
2118                  * dependencies, so just write the first one
2119                  * in the hopes of eventually making progress.
2120                  */
2121                 flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY, 1);
2122                 if (!TAILQ_EMPTY(
2123                             &bufqueues[QUEUE_DIRTY_GIANT])) {
2124                         mtx_lock(&Giant);
2125                         flushbufqueues(vp, QUEUE_DIRTY_GIANT, 1);
2126                         mtx_unlock(&Giant);
2127                 }
2128         }
2129         return (flushed);
2130 }
2131
2132 static void
2133 buf_daemon()
2134 {
2135         int lodirtysave;
2136
2137         /*
2138          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2139          */
2140         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2141             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2142
2143         /*
2144          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2145          */
2146         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2147         mtx_lock(&bdlock);
2148         for (;;) {
2149                 bd_request = 0;
2150                 mtx_unlock(&bdlock);
2151
2152                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2153                 lodirtysave = lodirtybuffers;
2154                 if (bd_speedupreq) {
2155                         lodirtybuffers = numdirtybuffers / 2;
2156                         bd_speedupreq = 0;
2157                 }
2158                 /*
2159                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2160                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2161                  * the I/O system.  Wakeup any waiting processes before we
2162                  * normally would so they can run in parallel with our drain.
2163                  */
2164                 while (numdirtybuffers > lodirtybuffers) {
2165                         if (buf_do_flush(NULL) == 0)
2166                                 break;
2167                         uio_yield();
2168                 }
2169                 lodirtybuffers = lodirtysave;
2170
2171                 /*
2172                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2173                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2174                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2175                  * built up, within reason.
2176                  *
2177                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2178                  * find any flushable buffers, we sleep half a second.
2179                  * Otherwise we loop immediately.
2180                  */
2181                 mtx_lock(&bdlock);
2182                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2183                         /*
2184                          * We reached our low water mark, reset the
2185                          * request and sleep until we are needed again.
2186                          * The sleep is just so the suspend code works.
2187                          */
2188                         bd_request = 0;
2189                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2190                 } else {
2191                         /*
2192                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2193                          * still have too many dirty buffers, we
2194                          * have to sleep and try again.  (rare)
2195                          */
2196                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2197                 }
2198         }
2199 }
2200
2201 /*
2202  *      flushbufqueues:
2203  *
2204  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2205  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2206  *      particularly sensitive to.
2207  */
2208 static int flushwithdeps = 0;
2209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2210     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2211
2212 static int
2213 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int queue, int flushdeps)
2214 {
2215         struct buf *sentinel;
2216         struct vnode *vp;
2217         struct mount *mp;
2218         struct buf *bp;
2219         int hasdeps;
2220         int flushed;
2221         int target;
2222
2223         if (lvp == NULL) {
2224                 target = numdirtybuffers - lodirtybuffers;
2225                 if (flushdeps && target > 2)
2226                         target /= 2;
2227         } else
2228                 target = flushbufqtarget;
2229         flushed = 0;
2230         bp = NULL;
2231         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2232         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2233         mtx_lock(&bqlock);
2234         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2235         while (flushed != target) {
2236                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2237                 if (bp != NULL) {
2238                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2239                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2240                             b_freelist);
2241                 } else
2242                         break;
2243                 /*
2244                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
2245                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
2246                  */
2247                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL)
2248                         continue;
2249                 /*
2250                  * Only flush the buffers that belong to the
2251                  * vnode locked by the curthread.
2252                  */
2253                 if (lvp != NULL && bp->b_vp != lvp)
2254                         continue;
2255                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2256                         continue;
2257                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2258                         BUF_UNLOCK(bp);
2259                         continue;
2260                 }
2261                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2262                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2263                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2264                         BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2265                         BUF_UNLOCK(bp);
2266                         continue;
2267                 }
2268                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2269                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2270                         bremfreel(bp);
2271                         mtx_unlock(&bqlock);
2272                         brelse(bp);
2273                         flushed++;
2274                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2275                         mtx_lock(&bqlock);
2276                         continue;
2277                 }
2278
2279                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2280                         if (flushdeps == 0) {
2281                                 BUF_UNLOCK(bp);
2282                                 continue;
2283                         }
2284                         hasdeps = 1;
2285                 } else
2286                         hasdeps = 0;
2287                 /*
2288                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2289                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2290                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2291                  * system.
2292                  *
2293                  * The lock order here is the reverse of the normal
2294                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2295                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2296                  */
2297                 vp = bp->b_vp;
2298                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2299                         BUF_UNLOCK(bp);
2300                         continue;
2301                 }
2302                 if (vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT | LK_CANRECURSE) == 0) {
2303                         mtx_unlock(&bqlock);
2304                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2305                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2306                         if (curproc == bufdaemonproc)
2307                                 vfs_bio_awrite(bp);
2308                         else {
2309                                 bremfree(bp);
2310                                 bwrite(bp);
2311                                 notbufdflashes++;
2312                         }
2313                         vn_finished_write(mp);
2314                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2315                         flushwithdeps += hasdeps;
2316                         flushed++;
2317
2318                         /*
2319                          * Sleeping on runningbufspace while holding
2320                          * vnode lock leads to deadlock.
2321                          */
2322                         if (curproc == bufdaemonproc)
2323                                 waitrunningbufspace();
2324                         numdirtywakeup((lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2);
2325                         mtx_lock(&bqlock);
2326                         continue;
2327                 }
2328                 vn_finished_write(mp);
2329                 BUF_UNLOCK(bp);
2330         }
2331         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2332         mtx_unlock(&bqlock);
2333         free(sentinel, M_TEMP);
2334         return (flushed);
2335 }
2336
2337 /*
2338  * Check to see if a block is currently memory resident.
2339  */
2340 struct buf *
2341 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2342 {
2343         struct buf *bp;
2344
2345         BO_LOCK(bo);
2346         bp = gbincore(bo, blkno);
2347         BO_UNLOCK(bo);
2348         return (bp);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * Returns true if no I/O is needed to access the
2353  * associated VM object.  This is like incore except
2354  * it also hunts around in the VM system for the data.
2355  */
2356
2357 static int
2358 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2359 {
2360         vm_object_t obj;
2361         vm_offset_t toff, tinc, size;
2362         vm_page_t m;
2363         vm_ooffset_t off;
2364
2365         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2366
2367         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2368                 return 1;
2369         if (vp->v_mount == NULL)
2370                 return 0;
2371         obj = vp->v_object;
2372         if (obj == NULL)
2373                 return (0);
2374
2375         size = PAGE_SIZE;
2376         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2377                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2378         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2379
2380         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2381         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2382                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2383                 if (!m)
2384                         goto notinmem;
2385                 tinc = size;
2386                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2387                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2388                 if (vm_page_is_valid(m,
2389                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2390                         goto notinmem;
2391         }
2392         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2393         return 1;
2394
2395 notinmem:
2396         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
2397         return (0);
2398 }
2399
2400 /*
2401  *      vfs_setdirty:
2402  *
2403  *      Sets the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2404  *      bits in the pages comprising the buffer.
2405  *
2406  *      The range is limited to the size of the buffer.
2407  *
2408  *      This routine is primarily used by NFS, but is generalized for the
2409  *      B_VMIO case.
2410  */
2411 static void
2412 vfs_setdirty(struct buf *bp) 
2413 {
2414
2415         /*
2416          * Degenerate case - empty buffer
2417          */
2418         if (bp->b_bufsize == 0)
2419                 return;
2420
2421         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0)
2422                 return;
2423
2424         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2425         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2426         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2427 }
2428
2429 static void
2430 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2431 {
2432         vm_object_t object;
2433         int i;
2434
2435         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2436         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2437
2438         /*
2439          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2440          * object has been flushed yet.
2441          */
2442         if (object->flags & (OBJ_MIGHTBEDIRTY|OBJ_CLEANING)) {
2443                 vm_offset_t boffset;
2444                 vm_offset_t eoffset;
2445
2446                 /*
2447                  * test the pages to see if they have been modified directly
2448                  * by users through the VM system.
2449                  */
2450                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2451                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2452
2453                 /*
2454                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2455                  * (eoffset - boffset) bytes.
2456                  */
2457
2458                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2459                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2460                                 break;
2461                 }
2462                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2463
2464                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2465                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2466                                 break;
2467                         }
2468                 }
2469                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2470
2471                 /*
2472                  * Fit it to the buffer.
2473                  */
2474
2475                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2476                         eoffset = bp->b_bcount;
2477
2478                 /*
2479                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2480                  * dirty range.
2481                  */
2482
2483                 if (boffset < eoffset) {
2484                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2485                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2486                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2487                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2488                 }
2489         }
2490 }
2491
2492 /*
2493  *      getblk:
2494  *
2495  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2496  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2497  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
2498  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2499  *      READ.
2500  *
2501  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2502  *      an existing buffer.
2503  *
2504  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2505  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2506  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2507  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2508  *
2509  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
2510  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
2511  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
2512  *      backing VM.
2513  *
2514  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
2515  *      B_CACHE bit is clear.
2516  *      
2517  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
2518  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
2519  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
2520  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
2521  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
2522  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
2523  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
2524  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
2525  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
2526  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
2527  */
2528 struct buf *
2529 getblk(struct vnode * vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
2530     int flags)
2531 {
2532         struct buf *bp;
2533         struct bufobj *bo;
2534         int error;
2535
2536         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
2537         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
2538         if (size > MAXBSIZE)
2539                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
2540
2541         bo = &vp->v_bufobj;
2542 loop:
2543         /*
2544          * Block if we are low on buffers.   Certain processes are allowed
2545          * to completely exhaust the buffer cache.
2546          *
2547          * If this check ever becomes a bottleneck it may be better to
2548          * move it into the else, when gbincore() fails.  At the moment
2549          * it isn't a problem.
2550          *
2551          * XXX remove if 0 sections (clean this up after its proven)
2552          */
2553         if (numfreebuffers == 0) {
2554                 if (TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
2555                         return NULL;
2556                 mtx_lock(&nblock);
2557                 needsbuffer |= VFS_BIO_NEED_ANY;
2558                 mtx_unlock(&nblock);
2559         }
2560
2561         BO_LOCK(bo);
2562         bp = gbincore(bo, blkno);
2563         if (bp != NULL) {
2564                 int lockflags;
2565                 /*
2566                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy, it must
2567                  * be on a queue.
2568                  */
2569                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
2570
2571                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
2572                         lockflags |= LK_NOWAIT;
2573
2574                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
2575                     BO_MTX(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
2576
2577                 /*
2578                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
2579                  * the buffer changed identities.
2580                  */
2581                 if (error == ENOLCK)
2582                         goto loop;
2583                 /* We timed out or were interrupted. */
2584                 else if (error)
2585                         return (NULL);
2586
2587                 /*
2588                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
2589                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
2590                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
2591                  * backing VM cache.
2592                  */
2593                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
2594                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2595                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
2596                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2597                 bremfree(bp);
2598
2599                 /*
2600                  * check for size inconsistancies for non-VMIO case.
2601                  */
2602
2603                 if (bp->b_bcount != size) {
2604                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
2605                             (size > bp->b_kvasize)) {
2606                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2607                                         /*
2608                                          * If buffer is pinned and caller does
2609                                          * not want sleep  waiting for it to be
2610                                          * unpinned, bail out
2611                                          * */
2612                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
2613                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
2614                                                         bqrelse(bp);
2615                                                         return (NULL);
2616                                                 } else {
2617                                                         bunpin_wait(bp);
2618                                                 }
2619                                         }
2620                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2621                                         bwrite(bp);
2622                                 } else {
2623                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
2624                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
2625                                                 brelse(bp);
2626                                         } else {
2627                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2628                                                 bwrite(bp);
2629                                         }
2630                                 }
2631                                 goto loop;
2632                         }
2633                 }
2634
2635                 /*
2636                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
2637                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
2638                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
2639                  * unchanged from its previous state.
2640                  */
2641
2642                 if (bp->b_bcount != size)
2643                         allocbuf(bp, size);
2644
2645                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
2646                     ("getblk: no buffer offset"));
2647
2648                 /*
2649                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
2650                  * be committed before we can return the buffer in
2651                  * order to prevent the caller from issuing a read
2652                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
2653                  * it.
2654                  *
2655                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
2656                  * operate properly either because they assume they
2657                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
2658                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
2659                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
2660                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
2661                  * preventing further loops.
2662                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
2663                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
2664                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
2665                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
2666                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
2667                  * after the write.
2668                  *
2669                  * We might be able to do something fancy, like setting
2670                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
2671                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
2672                  * confusing.  This is much easier.
2673                  */
2674
2675                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
2676                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
2677                         bwrite(bp);
2678                         goto loop;
2679                 }
2680                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2681         } else {
2682                 int bsize, maxsize, vmio;
2683                 off_t offset;
2684
2685                 /*
2686                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
2687                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
2688                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
2689                  */
2690                 BO_UNLOCK(bo);
2691                 /*
2692                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
2693                  * here.
2694                  */
2695                 if (flags & GB_NOCREAT)
2696                         return NULL;
2697                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
2698                 offset = blkno * bsize;
2699                 vmio = vp->v_object != NULL;
2700                 maxsize = vmio ? size + (offset & PAGE_MASK) : size;
2701                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
2702
2703                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
2704                 if (bp == NULL) {
2705                         if (slpflag || slptimeo)
2706                                 return NULL;
2707                         goto loop;
2708                 }
2709
2710                 /*
2711                  * This code is used to make sure that a buffer is not
2712                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
2713                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
2714                  * If the buffer is created out from under us, we have to
2715                  * throw away the one we just created.
2716                  *
2717                  * Note: this must occur before we associate the buffer
2718                  * with the vp especially considering limitations in
2719                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
2720                  * lblkno's.
2721                  */
2722                 BO_LOCK(bo);
2723                 if (gbincore(bo, blkno)) {
2724                         BO_UNLOCK(bo);
2725                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2726                         brelse(bp);
2727                         goto loop;
2728                 }
2729
2730                 /*
2731                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
2732                  * be found by incore.
2733                  */
2734                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
2735                 bp->b_offset = offset;
2736                 bgetvp(vp, bp);
2737                 BO_UNLOCK(bo);
2738
2739                 /*
2740                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
2741                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
2742                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
2743                  * backing store for validity.
2744                  */
2745
2746                 if (vmio) {
2747                         bp->b_flags |= B_VMIO;
2748 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
2749                         if (vn_canvmio(vp) != TRUE)
2750                                 printf("getblk: VMIO on vnode type %d\n",
2751                                         vp->v_type);
2752 #endif
2753                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
2754                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
2755                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
2756                 } else {
2757                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
2758                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
2759                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
2760                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
2761                 }
2762
2763                 allocbuf(bp, size);
2764                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
2765         }
2766         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
2767         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2768         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
2769             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
2770         return (bp);
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
2775  * set to B_INVAL.
2776  */
2777 struct buf *
2778 geteblk(int size, int flags)
2779 {
2780         struct buf *bp;
2781         int maxsize;
2782
2783         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2784         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
2785                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
2786                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
2787                         return (NULL);
2788         }
2789         allocbuf(bp, size);
2790         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
2791         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2792         return (bp);
2793 }
2794
2795
2796 /*
2797  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
2798  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
2799  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
2800  * resize a buffer up or down.
2801  *
2802  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
2803  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
2804  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
2805  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
2806  *
2807  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
2808  * B_CACHE for the non-VMIO case.
2809  */
2810
2811 int
2812 allocbuf(struct buf *bp, int size)
2813 {
2814         int newbsize, mbsize;
2815         int i;
2816
2817         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2818
2819         if (bp->b_kvasize < size)
2820                 panic("allocbuf: buffer too small");
2821
2822         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2823                 caddr_t origbuf;
2824                 int origbufsize;
2825                 /*
2826                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
2827                  * mess with B_CACHE.
2828                  */
2829                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2830                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2831                         newbsize = mbsize;
2832                 else
2833                         newbsize = round_page(size);
2834
2835                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2836                         /*
2837                          * malloced buffers are not shrunk
2838                          */
2839                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2840                                 if (newbsize) {
2841                                         bp->b_bcount = size;
2842                                 } else {
2843                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
2844                                         if (bp->b_bufsize) {
2845                                                 atomic_subtract_long(
2846                                                     &bufmallocspace,
2847                                                     bp->b_bufsize);
2848                                                 bufspacewakeup();
2849                                                 bp->b_bufsize = 0;
2850                                         }
2851                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2852                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2853                                         bp->b_bcount = 0;
2854                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2855                                 }
2856                                 return 1;
2857                         }               
2858                         vm_hold_free_pages(
2859                             bp,
2860                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize,
2861                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize);
2862                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
2863                         /*
2864                          * We only use malloced memory on the first allocation.
2865                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
2866                          * grows.
2867                          */
2868                         /*
2869                          * There is a potential smp race here that could lead
2870                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
2871                          * is probably extremely rare and not worth worrying
2872                          * over.
2873                          */
2874                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
2875                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
2876                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
2877
2878                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
2879                                 bp->b_bufsize = mbsize;
2880                                 bp->b_bcount = size;
2881                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
2882                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
2883                                 return 1;
2884                         }
2885                         origbuf = NULL;
2886                         origbufsize = 0;
2887                         /*
2888                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
2889                          * then we revert to the page-allocation scheme.
2890                          */
2891                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
2892                                 origbuf = bp->b_data;
2893                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
2894                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2895                                 if (bp->b_bufsize) {
2896                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
2897                                             bp->b_bufsize);
2898                                         bufspacewakeup();
2899                                         bp->b_bufsize = 0;
2900                                 }
2901                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
2902                                 newbsize = round_page(newbsize);
2903                         }
2904                         vm_hold_load_pages(
2905                             bp,
2906                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
2907                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
2908                         if (origbuf) {
2909                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
2910                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
2911                         }
2912                 }
2913         } else {
2914                 int desiredpages;
2915
2916                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
2917                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
2918                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
2919
2920                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
2921                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
2922                 /*
2923                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
2924                  * 0-length.
2925                  */
2926                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2927                         bp->b_flags |= B_CACHE;
2928
2929                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
2930                         /*
2931                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
2932                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
2933                          * if we have to remove any pages.
2934                          */
2935                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
2936                                 vm_page_t m;
2937
2938                                 VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2939                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2940                                         /*
2941                                          * the page is not freed here -- it
2942                                          * is the responsibility of 
2943                                          * vnode_pager_setsize
2944                                          */
2945                                         m = bp->b_pages[i];
2946                                         KASSERT(m != bogus_page,
2947                                             ("allocbuf: bogus page found"));
2948                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE,
2949                                             "biodep"))
2950                                                 continue;
2951
2952                                         bp->b_pages[i] = NULL;
2953                                         vm_page_lock(m);
2954                                         vm_page_unwire(m, 0);
2955                                         vm_page_unlock(m);
2956                                 }
2957                                 VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2958                                 pmap_qremove((vm_offset_t) trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2959                                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), (bp->b_npages - desiredpages));
2960                                 bp->b_npages = desiredpages;
2961                         }
2962                 } else if (size > bp->b_bcount) {
2963                         /*
2964                          * We are growing the buffer, possibly in a 
2965                          * byte-granular fashion.
2966                          */
2967                         vm_object_t obj;
2968                         vm_offset_t toff;
2969                         vm_offset_t tinc;
2970
2971                         /*
2972                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
2973                          * allocating them if necessary.  We must clear
2974                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
2975                          * range covered by the buffer.
2976                          */
2977
2978                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2979
2980                         VM_OBJECT_LOCK(obj);
2981                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
2982                                 vm_page_t m;
2983                                 vm_pindex_t pi;
2984
2985                                 pi = OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages;
2986                                 if ((m = vm_page_lookup(obj, pi)) == NULL) {
2987                                         /*
2988                                          * note: must allocate system pages
2989                                          * since blocking here could intefere
2990                                          * with paging I/O, no matter which
2991                                          * process we are.
2992                                          */
2993                                         m = vm_page_alloc(obj, pi,
2994                                             VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SYSTEM |
2995                                             VM_ALLOC_WIRED);
2996                                         if (m == NULL) {
2997                                                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2998                                                     desiredpages - bp->b_npages);
2999                                                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3000                                                 VM_WAIT;
3001                                                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
3002                                         } else {
3003                                                 if (m->valid == 0)
3004                                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3005                                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3006                                                 ++bp->b_npages;
3007                                         }
3008                                         continue;
3009                                 }
3010
3011                                 /*
3012                                  * We found a page.  If we have to sleep on it,
3013                                  * retry because it might have gotten freed out
3014                                  * from under us.
3015                                  *
3016                                  * We can only test VPO_BUSY here.  Blocking on
3017                                  * m->busy might lead to a deadlock:
3018                                  *
3019                                  *  vm_fault->getpages->cluster_read->allocbuf
3020                                  *
3021                                  */
3022                                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0) {
3023                                         /*
3024                                          * Reference the page before unlocking
3025                                          * and sleeping so that the page daemon
3026                                          * is less likely to reclaim it.  
3027                                          */
3028                                         vm_page_lock_queues();
3029                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3030                                         vm_page_sleep(m, "pgtblk");
3031                                         continue;
3032                                 }
3033
3034                                 /*
3035                                  * We have a good page.
3036                                  */
3037                                 vm_page_lock(m);
3038                                 vm_page_wire(m);
3039                                 vm_page_unlock(m);
3040                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3041                                 ++bp->b_npages;
3042                         }
3043
3044                         /*
3045                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3046                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3047                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3048                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3049                          * aligned range ( newbsize ).
3050                          *
3051                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3052                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3053                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3054                          * fails with NFS if the server or some other client
3055                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3056                          * B_CACHE may remain set! XXX
3057                          */
3058
3059                         toff = bp->b_bcount;
3060                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3061
3062                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3063                                 vm_pindex_t pi;
3064
3065                                 if (tinc > (size - toff))
3066                                         tinc = size - toff;
3067
3068                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3069                                     PAGE_SHIFT;
3070
3071                                 vfs_buf_test_cache(
3072                                     bp, 
3073                                     bp->b_offset,
3074                                     toff, 
3075                                     tinc, 
3076                                     bp->b_pages[pi]
3077                                 );
3078                                 toff += tinc;
3079                                 tinc = PAGE_SIZE;
3080                         }
3081                         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3082
3083                         /*
3084                          * Step 3, fixup the KVM pmap.  Remember that
3085                          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but 
3086                          * bp->b_offset may be offset into the first page.
3087                          */
3088
3089                         bp->b_data = (caddr_t)
3090                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
3091                         pmap_qenter(
3092                             (vm_offset_t)bp->b_data,
3093                             bp->b_pages, 
3094                             bp->b_npages
3095                         );
3096                         
3097                         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data | 
3098                             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
3099                 }
3100         }
3101         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3102                 bufspacewakeup();
3103         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3104         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3105         return 1;
3106 }
3107
3108 void
3109 biodone(struct bio *bp)
3110 {
3111         struct mtx *mtxp;
3112         void (*done)(struct bio *);
3113
3114         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3115         mtx_lock(mtxp);
3116         bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3117         done = bp->bio_done;
3118         if (done == NULL)
3119                 wakeup(bp);
3120         mtx_unlock(mtxp);
3121         if (done != NULL)
3122                 done(bp);
3123 }
3124
3125 /*
3126  * Wait for a BIO to finish.
3127  *
3128  * XXX: resort to a timeout for now.  The optimal locking (if any) for this
3129  * case is not yet clear.
3130  */
3131 int
3132 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3133 {
3134         struct mtx *mtxp;
3135
3136         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3137         mtx_lock(mtxp);
3138         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3139                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, hz / 10);
3140         mtx_unlock(mtxp);
3141         if (bp->bio_error != 0)
3142                 return (bp->bio_error);
3143         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3144                 return (0);
3145         return (EIO);
3146 }
3147
3148 void
3149 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3150 {
3151         
3152         if (error) {
3153                 bp->bio_error = error;
3154                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3155         }
3156         if (stat != NULL)
3157                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3158         biodone(bp);
3159 }
3160
3161 /*
3162  *      bufwait:
3163  *
3164  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3165  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3166  *      error and cleared.
3167  */
3168 int
3169 bufwait(struct buf *bp)
3170 {
3171         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3172                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3173         else
3174                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3175         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3176                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3177                 return (EINTR);
3178         }
3179         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3180                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3181         } else {
3182                 return (0);
3183         }
3184 }
3185
3186  /*
3187   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3188   */
3189 static void
3190 bufdonebio(struct bio *bip)
3191 {
3192         struct buf *bp;
3193
3194         bp = bip->bio_caller2;
3195         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3196         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3197         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3198         bp->b_error = bip->bio_error;
3199         if (bp->b_error)
3200                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3201         bufdone(bp);
3202         g_destroy_bio(bip);
3203 }
3204
3205 void
3206 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3207 {
3208         struct cdevsw *csw;
3209         struct bio *bip;
3210
3211         if ((!bp->b_iocmd) || (bp->b_iocmd & (bp->b_iocmd - 1)))
3212                 panic("b_iocmd botch");
3213         for (;;) {
3214                 bip = g_new_bio();
3215                 if (bip != NULL)
3216                         break;
3217                 /* Try again later */
3218                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3219         }
3220         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3221         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3222         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3223         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3224         bip->bio_data = bp->b_data;
3225         bip->bio_done = bufdonebio;
3226         bip->bio_caller2 = bp;
3227         bip->bio_dev = dev;
3228         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3229             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s)",
3230             devtoname(dev)));
3231         csw = dev_refthread(dev);
3232         if (csw == NULL) {
3233                 g_destroy_bio(bip);
3234                 bp->b_error = ENXIO;
3235                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3236                 bufdone(bp);
3237                 return;
3238         }
3239         (*csw->d_strategy)(bip);
3240         dev_relthread(dev);
3241 }
3242
3243 /*
3244  *      bufdone:
3245  *
3246  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3247  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3248  *      not allowed.
3249  *
3250  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3251  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3252  *      assuming B_INVAL is clear.
3253  *
3254  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3255  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3256  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3257  *
3258  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3259  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3260  *      in the biodone routine.
3261  */
3262 void
3263 bufdone(struct buf *bp)
3264 {
3265         struct bufobj *dropobj;
3266         void    (*biodone)(struct buf *);
3267
3268         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3269         dropobj = NULL;
3270
3271         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3272         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3273
3274         runningbufwakeup(bp);
3275         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3276                 dropobj = bp->b_bufobj;
3277         /* call optional completion function if requested */
3278         if (bp->b_iodone != NULL) {
3279                 biodone = bp->b_iodone;
3280                 bp->b_iodone = NULL;
3281                 (*biodone) (bp);
3282                 if (dropobj)
3283                         bufobj_wdrop(dropobj);
3284                 return;
3285         }
3286
3287         bufdone_finish(bp);
3288
3289         if (dropobj)
3290                 bufobj_wdrop(dropobj);
3291 }
3292
3293 void
3294 bufdone_finish(struct buf *bp)
3295 {
3296         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3297
3298         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3299                 buf_complete(bp);
3300
3301         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3302                 int i;
3303                 vm_ooffset_t foff;
3304                 vm_page_t m;
3305                 vm_object_t obj;
3306                 int iosize;
3307                 struct vnode *vp = bp->b_vp;
3308
3309                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3310
3311 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3312                 mp_fixme("usecount and vflag accessed without locks.");
3313                 if (vp->v_usecount == 0) {
3314                         panic("biodone: zero vnode ref count");
3315                 }
3316
3317                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3318                         ("biodone: vnode %p has no vm_object", vp));
3319 #endif
3320
3321                 foff = bp->b_offset;
3322                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3323                     ("biodone: no buffer offset"));
3324
3325                 VM_OBJECT_LOCK(obj);
3326 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3327                 if (obj->paging_in_progress < bp->b_npages) {
3328                         printf("biodone: paging in progress(%d) < bp->b_npages(%d)\n",
3329                             obj->paging_in_progress, bp->b_npages);
3330                 }
3331 #endif
3332
3333                 /*
3334                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3335                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3336                  * routines.
3337                  */
3338                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3339                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3340                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3341                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3342                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3343                 }
3344                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3345                         int bogusflag = 0;
3346                         int resid;
3347
3348                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3349                         if (resid > iosize)
3350                                 resid = iosize;
3351
3352                         /*
3353                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3354                          */
3355                         m = bp->b_pages[i];
3356                         if (m == bogus_page) {
3357                                 bogusflag = 1;
3358                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3359                                 if (m == NULL)
3360                                         panic("biodone: page disappeared!");
3361                                 bp->b_pages[i] = m;
3362                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3363                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3364                         }
3365 #if defined(VFS_BIO_DEBUG)
3366                         if (OFF_TO_IDX(foff) != m->pindex) {
3367                                 printf(
3368 "biodone: foff(%jd)/m->pindex(%ju) mismatch\n",
3369                                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex);
3370                         }
3371 #endif
3372
3373                         /*
3374                          * In the write case, the valid and clean bits are
3375                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3376                          * only need to do this here in the read case.
3377                          */
3378                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3379                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3380                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3381                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3382                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3383                         }
3384
3385                         /*
3386                          * when debugging new filesystems or buffer I/O methods, this
3387                          * is the most common error that pops up.  if you see this, you
3388                          * have not set the page busy flag correctly!!!
3389                          */
3390                         if (m->busy == 0) {
3391                                 printf("biodone: page busy < 0, "
3392                                     "pindex: %d, foff: 0x(%x,%x), "
3393                                     "resid: %d, index: %d\n",
3394                                     (int) m->pindex, (int)(foff >> 32),
3395                                                 (int) foff & 0xffffffff, resid, i);
3396                                 if (!vn_isdisk(vp, NULL))
3397                                         printf(" iosize: %jd, lblkno: %jd, flags: 0x%x, npages: %d\n",
3398                                             (intmax_t)bp->b_vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize,
3399                                             (intmax_t) bp->b_lblkno,
3400                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
3401                                 else
3402                                         printf(" VDEV, lblkno: %jd, flags: 0x%x, npages: %d\n",
3403                                             (intmax_t) bp->b_lblkno,
3404                                             bp->b_flags, bp->b_npages);
3405                                 printf(" valid: 0x%lx, dirty: 0x%lx, wired: %d\n",
3406                                     (u_long)m->valid, (u_long)m->dirty,
3407                                     m->wire_count);
3408                                 panic("biodone: page busy < 0\n");
3409                         }
3410                         vm_page_io_finish(m);
3411                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3412                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3413                         iosize -= resid;
3414                 }
3415                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3416                 VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3417         }
3418
3419         /*
3420          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3421          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3422          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3423          */
3424
3425         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3426                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3427                         brelse(bp);
3428                 else
3429                         bqrelse(bp);
3430         } else
3431                 bdone(bp);
3432 }
3433
3434 /*
3435  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3436  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3437  * consistant.
3438  */
3439 void
3440 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3441 {
3442         int i;
3443         vm_object_t obj;
3444         vm_page_t m;
3445
3446         runningbufwakeup(bp);
3447         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3448                 return;
3449
3450         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3451         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3452         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3453                 m = bp->b_pages[i];
3454                 if (m == bogus_page) {
3455                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3456                         if (!m)
3457                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3458                         bp->b_pages[i] = m;
3459                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3460                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3461                 }
3462                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3463                 vm_page_io_finish(m);
3464         }
3465         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3466         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3467 }
3468
3469 /*
3470  * vfs_page_set_valid:
3471  *
3472  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3473  *      range is restricted to the buffer's size.
3474  *
3475  *      This routine is typically called after a read completes.
3476  */
3477 static void
3478 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3479 {
3480         vm_ooffset_t eoff;
3481
3482         /*
3483          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3484          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3485          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3486          * allocation size of the buffer.
3487          */
3488         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3489         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3490                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3491
3492         /*
3493          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3494          * entire page.
3495          */
3496         if (eoff > off)
3497                 vm_page_set_valid(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3498 }
3499
3500 /*
3501  * vfs_page_set_validclean:
3502  *
3503  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3504  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3505  */
3506 static void
3507 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3508 {
3509         vm_ooffset_t soff, eoff;
3510
3511         /*
3512          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3513          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3514          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3515          * of the buffer.
3516          */
3517         soff = off;
3518         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3519         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3520                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3521
3522         /*
3523          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3524          * entire page.
3525          */
3526         if (eoff > soff) {
3527                 vm_page_set_validclean(
3528                     m,
3529                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3530                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3531                 );
3532         }
3533 }
3534
3535 /*
3536  * This routine is called before a device strategy routine.
3537  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
3538  * progress, and treat the pages associated with the buffer
3539  * almost as being VPO_BUSY.  Also the object paging_in_progress
3540  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
3541  * inconsistant.
3542  *
3543  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
3544  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
3545  * and should be ignored.
3546  */
3547 void
3548 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
3549 {
3550         int i, bogus;
3551         vm_object_t obj;
3552         vm_ooffset_t foff;
3553         vm_page_t m;
3554
3555         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3556                 return;
3557
3558         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3559         foff = bp->b_offset;
3560         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3561             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
3562         VM_OBJECT_LOCK(obj);
3563         if (bp->b_bufsize != 0)
3564                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
3565 retry:
3566         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3567                 m = bp->b_pages[i];
3568
3569                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, FALSE, "vbpage"))
3570                         goto retry;
3571         }
3572         bogus = 0;
3573         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3574                 m = bp->b_pages[i];
3575
3576                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
3577                         vm_object_pip_add(obj, 1);
3578                         vm_page_io_start(m);
3579                 }
3580                 /*
3581                  * When readying a buffer for a read ( i.e
3582                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
3583                  * bogus_page replacement for valid pages in 
3584                  * partially instantiated buffers.  Partially 
3585                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
3586                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
3587                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
3588                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
3589                  * first place ).  The replacement prevents the read
3590                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
3591                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
3592                  * It may not work properly with small-block devices.
3593                  * We need to find a better way.
3594                  */
3595                 if (clear_modify) {
3596                         pmap_remove_write(m);
3597                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3598                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3599                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
3600                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
3601                         bogus++;
3602                 }
3603                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3604         }
3605         VM_OBJECT_UNLOCK(obj);
3606         if (bogus)
3607                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3608                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3609 }
3610
3611 /*
3612  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3613  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3614  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3615  *
3616  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3617  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3618  */
3619 static void
3620 vfs_clean_pages(struct buf *bp)
3621 {
3622         int i;
3623         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3624         vm_page_t m;
3625
3626         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3627                 return;
3628
3629         foff = bp->b_offset;
3630         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3631             ("vfs_clean_pages: no buffer offset"));
3632         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3633         vm_page_lock_queues();
3634         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3635                 m = bp->b_pages[i];
3636                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3637                 eoff = noff;
3638
3639                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3640                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3641                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3642                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3643                 foff = noff;
3644         }
3645         vm_page_unlock_queues();
3646         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3647 }
3648
3649 /*
3650  *      vfs_bio_set_valid:
3651  *
3652  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
3653  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
3654  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
3655  *      page.
3656  */
3657 void   
3658 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
3659 {
3660         int i, n;
3661         vm_page_t m;
3662
3663         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3664                 return;
3665
3666         /*
3667          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
3668          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
3669          * first page that can be validated.
3670          */
3671         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3672         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
3673
3674         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3675         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
3676                 m = bp->b_pages[i];
3677                 if (n > size)
3678                         n = size;
3679                 vm_page_set_valid(m, base & PAGE_MASK, n);
3680                 base += n;
3681                 size -= n;
3682                 n = PAGE_SIZE;
3683         }
3684         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3685 }
3686
3687 /*
3688  *      vfs_bio_clrbuf:
3689  *
3690  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
3691  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
3692  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
3693  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
3694  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
3695  *
3696  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
3697  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
3698  */
3699 void
3700 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
3701 {
3702         int i, j, mask;
3703         caddr_t sa, ea;
3704
3705         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
3706                 clrbuf(bp);
3707                 return;
3708         }
3709         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
3710         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
3711         VM_OBJECT_LOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3712         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
3713             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
3714                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
3715                         goto unlock;
3716                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
3717                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[0]->object, MA_OWNED);
3718                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
3719                         goto unlock;
3720                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
3721                         bzero(bp->b_data, bp->b_bufsize);
3722                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
3723                         goto unlock;
3724                 }
3725         }
3726         ea = sa = bp->b_data;
3727         for(i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = ea) {
3728                 ea = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)sa + PAGE_SIZE);
3729                 ea = (caddr_t)(vm_offset_t)ulmin(
3730                     (u_long)(vm_offset_t)ea,
3731                     (u_long)(vm_offset_t)bp->b_data + bp->b_bufsize);
3732                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
3733                         continue;
3734                 j = ((vm_offset_t)sa & PAGE_MASK) / DEV_BSIZE;
3735                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
3736                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(bp->b_pages[i]->object, MA_OWNED);
3737                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
3738                         continue;
3739                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
3740                         bzero(sa, ea - sa);
3741                 else {
3742                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
3743                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0)
3744                                         bzero(sa, DEV_BSIZE);
3745                         }
3746                 }
3747                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
3748         }
3749 unlock:
3750         VM_OBJECT_UNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3751         bp->b_resid = 0;
3752 }
3753
3754 /*
3755  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
3756  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
3757  * not associated with a file object.
3758  */
3759 static void
3760 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3761 {
3762         vm_offset_t pg;
3763         vm_page_t p;
3764         int index;
3765
3766         to = round_page(to);
3767         from = round_page(from);
3768         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3769
3770         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3771 tryagain:
3772                 /*
3773                  * note: must allocate system pages since blocking here
3774                  * could interfere with paging I/O, no matter which
3775                  * process we are.
3776                  */
3777                 p = vm_page_alloc(NULL, pg >> PAGE_SHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ |
3778                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
3779                 if (!p) {
3780                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
3781                             (to - pg) >> PAGE_SHIFT);
3782                         VM_WAIT;
3783                         goto tryagain;
3784                 }
3785                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
3786                 bp->b_pages[index] = p;
3787         }
3788         bp->b_npages = index;
3789 }
3790
3791 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
3792 static void
3793 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
3794 {
3795         vm_offset_t pg;
3796         vm_page_t p;
3797         int index, newnpages;
3798
3799         from = round_page(from);
3800         to = round_page(to);
3801         newnpages = index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
3802
3803         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
3804                 p = bp->b_pages[index];
3805                 if (p && (index < bp->b_npages)) {
3806                         if (p->busy) {
3807                                 printf(
3808                             "vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
3809                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
3810                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
3811                         }
3812                         bp->b_pages[index] = NULL;
3813                         pmap_qremove(pg, 1);
3814                         p->wire_count--;
3815                         vm_page_free(p);
3816                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
3817                 }
3818         }
3819         bp->b_npages = newnpages;
3820 }
3821
3822 /*
3823  * Map an IO request into kernel virtual address space.
3824  *
3825  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
3826  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
3827  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
3828  *
3829  * Note that even if the caller determines that the address space should
3830  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
3831  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
3832  * check the return value.
3833  */
3834 int
3835 vmapbuf(struct buf *bp)
3836 {
3837         caddr_t addr, kva;
3838         vm_prot_t prot;
3839         int pidx, i;
3840         struct vm_page *m;
3841         struct pmap *pmap = &curproc->p_vmspace->vm_pmap;
3842
3843         if (bp->b_bufsize < 0)
3844                 return (-1);
3845         prot = VM_PROT_READ;
3846         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3847                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
3848         for (addr = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), pidx = 0;
3849              addr < bp->b_data + bp->b_bufsize;
3850              addr += PAGE_SIZE, pidx++) {
3851                 /*
3852                  * Do the vm_fault if needed; do the copy-on-write thing
3853                  * when reading stuff off device into memory.
3854                  *
3855                  * NOTE! Must use pmap_extract() because addr may be in
3856                  * the userland address space, and kextract is only guarenteed
3857                  * to work for the kernland address space (see: sparc64 port).
3858                  */
3859 retry:
3860                 if (vm_fault_quick(addr >= bp->b_data ? addr : bp->b_data,
3861                     prot) < 0) {
3862                         for (i = 0; i < pidx; ++i) {
3863                                 vm_page_lock(bp->b_pages[i]);
3864                                 vm_page_unhold(bp->b_pages[i]);
3865                                 vm_page_unlock(bp->b_pages[i]);
3866                                 bp->b_pages[i] = NULL;
3867                         }
3868                         return(-1);
3869                 }
3870                 m = pmap_extract_and_hold(pmap, (vm_offset_t)addr, prot);
3871                 if (m == NULL)
3872                         goto retry;
3873                 bp->b_pages[pidx] = m;
3874         }
3875         if (pidx > btoc(MAXPHYS))
3876                 panic("vmapbuf: mapped more than MAXPHYS");
3877         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
3878         
3879         kva = bp->b_saveaddr;
3880         bp->b_npages = pidx;
3881         bp->b_saveaddr = bp->b_data;
3882         bp->b_data = kva + (((vm_offset_t) bp->b_data) & PAGE_MASK);
3883         return(0);
3884 }
3885
3886 /*
3887  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
3888  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
3889  */
3890 void
3891 vunmapbuf(struct buf *bp)
3892 {
3893         int pidx;
3894         int npages;
3895
3896         npages = bp->b_npages;
3897         pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
3898         for (pidx = 0; pidx < npages; pidx++) {
3899                 vm_page_lock(bp->b_pages[pidx]);
3900                 vm_page_unhold(bp->b_pages[pidx]);
3901                 vm_page_unlock(bp->b_pages[pidx]);
3902         }
3903         
3904         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3905 }
3906
3907 void
3908 bdone(struct buf *bp)
3909 {
3910         struct mtx *mtxp;
3911
3912         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3913         mtx_lock(mtxp);
3914         bp->b_flags |= B_DONE;
3915         wakeup(bp);
3916         mtx_unlock(mtxp);
3917 }
3918
3919 void
3920 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
3921 {
3922         struct mtx *mtxp;
3923
3924         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3925         mtx_lock(mtxp);
3926         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
3927                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
3928         mtx_unlock(mtxp);
3929 }
3930
3931 int
3932 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
3933 {
3934
3935         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
3936 }
3937
3938 void
3939 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
3940 {
3941         int i = 0;
3942         struct vnode *vp;
3943
3944         vp = bp->b_vp;
3945         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
3946         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
3947             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
3948         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
3949         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
3950 }
3951
3952 void
3953 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
3954 {
3955
3956         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3957         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3958         bo->bo_numoutput++;
3959 }
3960
3961 void
3962 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
3963 {
3964
3965         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
3966         BO_LOCK(bo);
3967         bo->bo_numoutput++;
3968         BO_UNLOCK(bo);
3969 }
3970
3971 void
3972 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
3973 {
3974
3975         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
3976         BO_LOCK(bo);
3977         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
3978         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
3979                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
3980                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
3981         }
3982         BO_UNLOCK(bo);
3983 }
3984
3985 int
3986 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
3987 {
3988         int error;
3989
3990         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
3991         ASSERT_BO_LOCKED(bo);
3992         error = 0;
3993         while (bo->bo_numoutput) {
3994                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
3995                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_MTX(bo),
3996                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
3997                 if (error)
3998                         break;
3999         }
4000         return (error);
4001 }
4002
4003 void
4004 bpin(struct buf *bp)
4005 {
4006         struct mtx *mtxp;
4007
4008         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4009         mtx_lock(mtxp);
4010         bp->b_pin_count++;
4011         mtx_unlock(mtxp);
4012 }
4013
4014 void
4015 bunpin(struct buf *bp)
4016 {
4017         struct mtx *mtxp;
4018
4019         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4020         mtx_lock(mtxp);
4021         if (--bp->b_pin_count == 0)
4022                 wakeup(bp);
4023         mtx_unlock(mtxp);
4024 }
4025
4026 void
4027 bunpin_wait(struct buf *bp)
4028 {
4029         struct mtx *mtxp;
4030
4031         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4032         mtx_lock(mtxp);
4033         while (bp->b_pin_count > 0)
4034                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4035         mtx_unlock(mtxp);
4036 }
4037
4038 #include "opt_ddb.h"
4039 #ifdef DDB
4040 #include <ddb/ddb.h>
4041
4042 /* DDB command to show buffer data */
4043 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4044 {
4045         /* get args */
4046         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4047
4048         if (!have_addr) {
4049                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4050                 return;
4051         }
4052
4053         db_printf("buf at %p\n", bp);
4054         db_printf("b_flags = 0x%b\n", (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS);
4055         db_printf(
4056             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4057             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_dep = %p\n",
4058             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4059             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4060             bp->b_dep.lh_first);
4061         if (bp->b_npages) {
4062                 int i;
4063                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4064                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4065                         vm_page_t m;
4066                         m = bp->b_pages[i];
4067                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4068                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4069                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4070                                 db_printf(",");
4071                 }
4072                 db_printf("\n");
4073         }
4074         db_printf(" ");
4075         lockmgr_printinfo(&bp->b_lock);
4076 }
4077
4078 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4079 {
4080         struct buf *bp;
4081         int i;
4082
4083         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4084                 bp = &buf[i];
4085                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4086                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4087                         db_printf("\n");
4088                 }
4089         }
4090 }
4091
4092 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4093 {
4094         struct vnode *vp;
4095         struct buf *bp;
4096
4097         if (!have_addr) {
4098                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4099                 return;
4100         }
4101         vp = (struct vnode *)addr;
4102         db_printf("Clean buffers:\n");
4103         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4104                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4105                 db_printf("\n");
4106         }
4107         db_printf("Dirty buffers:\n");
4108         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4109                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4110                 db_printf("\n");
4111         }
4112 }
4113 #endif /* DDB */