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