sys/kern/vfs_bio.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
   5  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
   6  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
  10  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 /*
  35  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
  36  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
  37  * sure that the performance degradation associated with schemes such
  38  * as this is not realized.
  39  *
  40  * Author:  John S. Dyson
  41  * Significant help during the development and debugging phases
  42  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
  43  *
  44  * see man buf(9) for more info.
  45  */
  46
  47 #include <sys/cdefs.h>
  48 __FBSDID("$FreeBSD$");
  49
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/bio.h>
  53 #include <sys/conf.h>
  54 #include <sys/counter.h>
  55 #include <sys/buf.h>
  56 #include <sys/devicestat.h>
  57 #include <sys/eventhandler.h>
  58 #include <sys/fail.h>
  59 #include <sys/limits.h>
  60 #include <sys/lock.h>
  61 #include <sys/malloc.h>
  62 #include <sys/mount.h>
  63 #include <sys/mutex.h>
  64 #include <sys/kernel.h>
  65 #include <sys/kthread.h>
  66 #include <sys/proc.h>
  67 #include <sys/racct.h>
  68 #include <sys/resourcevar.h>
  69 #include <sys/rwlock.h>
  70 #include <sys/smp.h>
  71 #include <sys/sysctl.h>
  72 #include <sys/sysproto.h>
  73 #include <sys/vmem.h>
  74 #include <sys/vmmeter.h>
  75 #include <sys/vnode.h>
  76 #include <sys/watchdog.h>
  77 #include <geom/geom.h>
  78 #include <vm/vm.h>
  79 #include <vm/vm_param.h>
  80 #include <vm/vm_kern.h>
  81 #include <vm/vm_object.h>
  82 #include <vm/vm_page.h>
  83 #include <vm/vm_pageout.h>
  84 #include <vm/vm_pager.h>
  85 #include <vm/vm_extern.h>
  86 #include <vm/vm_map.h>
  87 #include <vm/swap_pager.h>
  88 #include "opt_compat.h"
  89 #include "opt_swap.h"
  90
  91 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
  92
  93 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
  94
  95 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
  96         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
  97         .bop_write      =       bufwrite,
  98         .bop_strategy   =       bufstrategy,
  99         .bop_sync       =       bufsync,
 100         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
 101 };
 102
 103 static struct buf *buf;         /* buffer header pool */
 104 extern struct buf *swbuf;       /* Swap buffer header pool. */
 105 caddr_t unmapped_buf;
 106
 107 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
 108 struct proc *bufdaemonproc;
 109
 110 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
 111 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
 112 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
 113                 vm_offset_t to);
 114 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
 115 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
 116                 vm_page_t m);
 117 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
 118 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
 119 static void vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp);
 120 static void vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int npages);
 121 static void vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int npages, int size);
 122 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
 123                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
 124 static void breada(struct vnode *, daddr_t *, int *, int, struct ucred *, int,
 125                 void (*)(struct buf *));
 126 static int buf_flush(struct vnode *vp, int);
 127 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
 128 static void buf_daemon(void);
 129 static __inline void bd_wakeup(void);
 130 static int sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 131 static void bufkva_reclaim(vmem_t *, int);
 132 static void bufkva_free(struct buf *);
 133 static int buf_import(void *, void **, int, int, int);
 134 static void buf_release(void *, void **, int);
 135 static void maxbcachebuf_adjust(void);
 136
 137 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 138 int vmiodirenable = TRUE;
 139 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
 140     "Use the VM system for directory writes");
 141 long runningbufspace;
 142 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
 143     "Amount of presently outstanding async buffer io");
 144 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
 145     NULL, 0, sysctl_bufspace, "L", "Physical memory used for buffers");
 146 static counter_u64_t bufkvaspace;
 147 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufkvaspace, CTLFLAG_RD, &bufkvaspace,
 148     "Kernel virtual memory used for buffers");
 149 static long maxbufspace;
 150 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufspace, 0,
 151     "Maximum allowed value of bufspace (including metadata)");
 152 static long bufmallocspace;
 153 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
 154     "Amount of malloced memory for buffers");
 155 static long maxbufmallocspace;
 156 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace,
 157     0, "Maximum amount of malloced memory for buffers");
 158 static long lobufspace;
 159 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RW, &lobufspace, 0,
 160     "Minimum amount of buffers we want to have");
 161 long hibufspace;
 162 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RW, &hibufspace, 0,
 163     "Maximum allowed value of bufspace (excluding metadata)");
 164 long bufspacethresh;
 165 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspacethresh, CTLFLAG_RW, &bufspacethresh,
 166     0, "Bufspace consumed before waking the daemon to free some");
 167 static counter_u64_t buffreekvacnt;
 168 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt,
 169     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
 170 static counter_u64_t bufdefragcnt;
 171 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt,
 172     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
 173 static long lorunningspace;
 174 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
 175     CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
 176     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
 177 static long hirunningspace;
 178 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
 179     CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
 180     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
 181 int dirtybufferflushes;
 182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
 183     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
 184 int bdwriteskip;
 185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
 186     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
 187 int altbufferflushes;
 188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
 189     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
 190 static int recursiveflushes;
 191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
 192     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
 193 static int numdirtybuffers;
 194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
 195     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
 196 static int lodirtybuffers;
 197 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
 198     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
 199 static int hidirtybuffers;
 200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
 201     "When the number of dirty buffers is considered severe");
 202 int dirtybufthresh;
 203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
 204     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
 205 static int numfreebuffers;
 206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
 207     "Number of free buffers");
 208 static int lofreebuffers;
 209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
 210    "Target number of free buffers");
 211 static int hifreebuffers;
 212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
 213    "Threshold for clean buffer recycling");
 214 static counter_u64_t getnewbufcalls;
 215 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD,
 216    &getnewbufcalls, "Number of calls to getnewbuf");
 217 static counter_u64_t getnewbufrestarts;
 218 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD,
 219     &getnewbufrestarts,
 220     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer acquisition");
 221 static counter_u64_t mappingrestarts;
 222 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RD,
 223     &mappingrestarts,
 224     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
 225     "unmapped buffer");
 226 static counter_u64_t numbufallocfails;
 227 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, numbufallocfails, CTLFLAG_RW,
 228     &numbufallocfails, "Number of times buffer allocations failed");
 229 static int flushbufqtarget = 100;
 230 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
 231     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
 232 static counter_u64_t notbufdflushes;
 233 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes,
 234     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
 235 static long barrierwrites;
 236 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
 237     "Number of barrier writes");
 238 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
 239     &unmapped_buf_allowed, 0,
 240     "Permit the use of the unmapped i/o");
 241 int maxbcachebuf = MAXBCACHEBUF;
 242 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbcachebuf, CTLFLAG_RDTUN, &maxbcachebuf, 0,
 243     "Maximum size of a buffer cache block");
 244
 245 /*
 246  * This lock synchronizes access to bd_request.
 247  */
 248 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdlock;
 249
 250 /*
 251  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
 252  * waitrunningbufspace().
 253  */
 254 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line rbreqlock;
 255
 256 /*
 257  * Lock that protects bdirtywait.
 258  */
 259 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdirtylock;
 260
 261 /*
 262  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
 263  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
 264  * is idling.
 265  */
 266 static int bd_request;
 267
 268 /*
 269  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
 270  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
 271  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
 272  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
 273  */
 274 static int bd_speedupreq;
 275
 276 /*
 277  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
 278  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
 279  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
 280  */
 281 static int runningbufreq;
 282
 283 /*
 284  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
 285  */
 286 static int bdirtywait;
 287
 288 /*
 289  * Definitions for the buffer free lists.
 290  */
 291 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
 292 #define QUEUE_EMPTY     1       /* empty buffer headers */
 293 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
 294 #define QUEUE_CLEAN     3       /* non-B_DELWRI buffers */
 295 #define QUEUE_SENTINEL  4       /* not an queue index, but mark for sentinel */
 296
 297 struct bufqueue {
 298         struct mtx_padalign     bq_lock;
 299         TAILQ_HEAD(, buf)       bq_queue;
 300         uint8_t                 bq_index;
 301         uint16_t                bq_subqueue;
 302         int                     bq_len;
 303 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
 304
 305 #define BQ_LOCKPTR(bq)          (&(bq)->bq_lock)
 306 #define BQ_LOCK(bq)             mtx_lock(BQ_LOCKPTR((bq)))
 307 #define BQ_UNLOCK(bq)           mtx_unlock(BQ_LOCKPTR((bq)))
 308 #define BQ_ASSERT_LOCKED(bq)    mtx_assert(BQ_LOCKPTR((bq)), MA_OWNED)
 309
 310 struct bufqueue __exclusive_cache_line bqempty;
 311 struct bufqueue __exclusive_cache_line bqdirty;
 312
 313 struct bufdomain {
 314         struct bufqueue bd_subq[MAXCPU + 1]; /* Per-cpu sub queues + global */
 315         struct bufqueue *bd_cleanq;
 316         struct mtx_padalign bd_run_lock;
 317         /* Constants */
 318         long            bd_maxbufspace;
 319         long            bd_hibufspace;
 320         long            bd_lobufspace;
 321         long            bd_bufspacethresh;
 322         int             bd_hifreebuffers;
 323         int             bd_lofreebuffers;
 324         int             bd_lim;
 325         /* atomics */
 326         int             bd_wanted;
 327         int  __aligned(CACHE_LINE_SIZE) bd_running;
 328         long __aligned(CACHE_LINE_SIZE) bd_bufspace;
 329         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_freebuffers;
 330 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
 331
 332 #define BD_LOCKPTR(bd)          (&(bd)->bd_cleanq->bq_lock)
 333 #define BD_LOCK(bd)             mtx_lock(BD_LOCKPTR((bd)))
 334 #define BD_UNLOCK(bd)           mtx_unlock(BD_LOCKPTR((bd)))
 335 #define BD_ASSERT_LOCKED(bd)    mtx_assert(BD_LOCKPTR((bd)), MA_OWNED)
 336 #define BD_RUN_LOCKPTR(bd)      (&(bd)->bd_run_lock)
 337 #define BD_RUN_LOCK(bd)         mtx_lock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
 338 #define BD_RUN_UNLOCK(bd)       mtx_unlock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
 339 #define BD_DOMAIN(bd)           (bd - bdclean)
 340
 341 /* Maximum number of clean buffer domains. */
 342 #define CLEAN_DOMAINS   8
 343
 344 /* Configured number of clean queues. */
 345 static int __read_mostly clean_domains;
 346
 347 struct bufdomain __exclusive_cache_line bdclean[CLEAN_DOMAINS];
 348
 349 static void bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp);
 350 static void bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock);
 351 static int buf_recycle(struct bufdomain *, bool kva);
 352 static void bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int cpu,
 353             const char *lockname);
 354 static void bd_init(struct bufdomain *bd);
 355 static int bd_flushall(struct bufdomain *bd);
 356
 357 /*
 358  * per-cpu empty buffer cache.
 359  */
 360 uma_zone_t buf_zone;
 361
 362 /*
 363  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
 364  * buf_wmesg is referred from macros.
 365  */
 366 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
 367
 368 static int
 369 sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 370 {
 371         long value;
 372         int error;
 373
 374         value = *(long *)arg1;
 375         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
 376         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 377                 return (error);
 378         mtx_lock(&rbreqlock);
 379         if (arg1 == &hirunningspace) {
 380                 if (value < lorunningspace)
 381                         error = EINVAL;
 382                 else
 383                         hirunningspace = value;
 384         } else {
 385                 KASSERT(arg1 == &lorunningspace,
 386                     ("%s: unknown arg1", __func__));
 387                 if (value > hirunningspace)
 388                         error = EINVAL;
 389                 else
 390                         lorunningspace = value;
 391         }
 392         mtx_unlock(&rbreqlock);
 393         return (error);
 394 }
 395
 396 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
 397     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
 398 static int
 399 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 400 {
 401         long lvalue;
 402         int ivalue;
 403         int i;
 404
 405         lvalue = 0;
 406         for (i = 0; i < clean_domains; i++)
 407                 lvalue += bdclean[i].bd_bufspace;
 408         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
 409                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
 410         if (lvalue > INT_MAX)
 411                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
 412                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
 413         ivalue = lvalue;
 414         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
 415 }
 416 #else
 417 static int
 418 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 419 {
 420         long lvalue;
 421         int i;
 422
 423         lvalue = 0;
 424         for (i = 0; i < clean_domains; i++)
 425                 lvalue += bdclean[i].bd_bufspace;
 426         return (sysctl_handle_int(oidp, &lvalue, 0, req));
 427 }
 428 #endif
 429
 430 /*
 431  *      bdirtywakeup:
 432  *
 433  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
 434  */
 435 static void
 436 bdirtywakeup(void)
 437 {
 438         mtx_lock(&bdirtylock);
 439         if (bdirtywait) {
 440                 bdirtywait = 0;
 441                 wakeup(&bdirtywait);
 442         }
 443         mtx_unlock(&bdirtylock);
 444 }
 445
 446 /*
 447  *      bdirtysub:
 448  *
 449  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
 450  *      threads blocked in bwillwrite().
 451  */
 452 static void
 453 bdirtysub(void)
 454 {
 455
 456         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, -1) ==
 457             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
 458                 bdirtywakeup();
 459 }
 460
 461 /*
 462  *      bdirtyadd:
 463  *
 464  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf
 465  *      daemon if needed.
 466  */
 467 static void
 468 bdirtyadd(void)
 469 {
 470
 471         /*
 472          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
 473          * buf daemon will keep running until the condition clears.
 474          */
 475         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, 1) ==
 476             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
 477                 bd_wakeup();
 478 }
 479
 480 /*
 481  *      bufspace_daemon_wakeup:
 482  *
 483  *      Wakeup the daemons responsible for freeing clean bufs.
 484  */
 485 static void
 486 bufspace_daemon_wakeup(struct bufdomain *bd)
 487 {
 488
 489         /*
 490          * avoid the lock if the daemon is running.
 491          */
 492         if (atomic_fetchadd_int(&bd->bd_running, 1) == 0) {
 493                 BD_RUN_LOCK(bd);
 494                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
 495                 wakeup(&bd->bd_running);
 496                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
 497         }
 498 }
 499
 500 /*
 501  *      bufspace_daemon_wait:
 502  *
 503  *      Sleep until the domain falls below a limit or one second passes.
 504  */
 505 static void
 506 bufspace_daemon_wait(struct bufdomain *bd)
 507 {
 508         /*
 509          * Re-check our limits and sleep.  bd_running must be
 510          * cleared prior to checking the limits to avoid missed
 511          * wakeups.  The waker will adjust one of bufspace or
 512          * freebuffers prior to checking bd_running.
 513          */
 514         BD_RUN_LOCK(bd);
 515         atomic_store_int(&bd->bd_running, 0);
 516         if (bd->bd_bufspace < bd->bd_bufspacethresh &&
 517             bd->bd_freebuffers > bd->bd_lofreebuffers) {
 518                 msleep(&bd->bd_running, BD_RUN_LOCKPTR(bd), PRIBIO|PDROP,
 519                     "-", hz);
 520         } else {
 521                 /* Avoid spurious wakeups while running. */
 522                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
 523                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
 524         }
 525 }
 526
 527 /*
 528  *      bufspace_adjust:
 529  *
 530  *      Adjust the reported bufspace for a KVA managed buffer, possibly
 531  *      waking any waiters.
 532  */
 533 static void
 534 bufspace_adjust(struct buf *bp, int bufsize)
 535 {
 536         struct bufdomain *bd;
 537         long space;
 538         int diff;
 539
 540         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0,
 541             ("bufspace_adjust: malloc buf %p", bp));
 542         bd = &bdclean[bp->b_domain];
 543         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
 544         if (diff < 0) {
 545                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, -diff);
 546         } else {
 547                 space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, diff);
 548                 /* Wake up the daemon on the transition. */
 549                 if (space < bd->bd_bufspacethresh &&
 550                     space + diff >= bd->bd_bufspacethresh)
 551                         bufspace_daemon_wakeup(bd);
 552         }
 553         bp->b_bufsize = bufsize;
 554 }
 555
 556 /*
 557  *      bufspace_reserve:
 558  *
 559  *      Reserve bufspace before calling allocbuf().  metadata has a
 560  *      different space limit than data.
 561  */
 562 static int
 563 bufspace_reserve(struct bufdomain *bd, int size, bool metadata)
 564 {
 565         long limit, new;
 566         long space;
 567
 568         if (metadata)
 569                 limit = bd->bd_maxbufspace;
 570         else
 571                 limit = bd->bd_hibufspace;
 572         space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, size);
 573         new = space + size;
 574         if (new > limit) {
 575                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
 576                 return (ENOSPC);
 577         }
 578
 579         /* Wake up the daemon on the transition. */
 580         if (space < bd->bd_bufspacethresh && new >= bd->bd_bufspacethresh)
 581                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
 582
 583         return (0);
 584 }
 585
 586 /*
 587  *      bufspace_release:
 588  *
 589  *      Release reserved bufspace after bufspace_adjust() has consumed it.
 590  */
 591 static void
 592 bufspace_release(struct bufdomain *bd, int size)
 593 {
 594
 595         atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
 596 }
 597
 598 /*
 599  *      bufspace_wait:
 600  *
 601  *      Wait for bufspace, acting as the buf daemon if a locked vnode is
 602  *      supplied.  bd_wanted must be set prior to polling for space.  The
 603  *      operation must be re-tried on return.
 604  */
 605 static void
 606 bufspace_wait(struct bufdomain *bd, struct vnode *vp, int gbflags,
 607     int slpflag, int slptimeo)
 608 {
 609         struct thread *td;
 610         int error, fl, norunbuf;
 611
 612         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
 613                 return;
 614
 615         td = curthread;
 616         BD_LOCK(bd);
 617         while (bd->bd_wanted) {
 618                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
 619                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
 620                         BD_UNLOCK(bd);
 621                         /*
 622                          * getblk() is called with a vnode locked, and
 623                          * some majority of the dirty buffers may as
 624                          * well belong to the vnode.  Flushing the
 625                          * buffers there would make a progress that
 626                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
 627                          * cannot lock the vnode.
 628                          */
 629                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
 630                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
 631
 632                         /*
 633                          * Play bufdaemon.  The getnewbuf() function
 634                          * may be called while the thread owns lock
 635                          * for another dirty buffer for the same
 636                          * vnode, which makes it impossible to use
 637                          * VOP_FSYNC() there, due to the buffer lock
 638                          * recursion.
 639                          */
 640                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
 641                         fl = buf_flush(vp, flushbufqtarget);
 642                         td->td_pflags &= norunbuf;
 643                         BD_LOCK(bd);
 644                         if (fl != 0)
 645                                 continue;
 646                         if (bd->bd_wanted == 0)
 647                                 break;
 648                 }
 649                 error = msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
 650                     (PRIBIO + 4) | slpflag, "newbuf", slptimeo);
 651                 if (error != 0)
 652                         break;
 653         }
 654         BD_UNLOCK(bd);
 655 }
 656
 657
 658 /*
 659  *      bufspace_daemon:
 660  *
 661  *      buffer space management daemon.  Tries to maintain some marginal
 662  *      amount of free buffer space so that requesting processes neither
 663  *      block nor work to reclaim buffers.
 664  */
 665 static void
 666 bufspace_daemon(void *arg)
 667 {
 668         struct bufdomain *bd;
 669
 670         bd = arg;
 671         for (;;) {
 672                 kproc_suspend_check(curproc);
 673
 674                 /*
 675                  * Free buffers from the clean queue until we meet our
 676                  * targets.
 677                  *
 678                  * Theory of operation:  The buffer cache is most efficient
 679                  * when some free buffer headers and space are always
 680                  * available to getnewbuf().  This daemon attempts to prevent
 681                  * the excessive blocking and synchronization associated
 682                  * with shortfall.  It goes through three phases according
 683                  * demand:
 684                  *
 685                  * 1)   The daemon wakes up voluntarily once per-second
 686                  *      during idle periods when the counters are below
 687                  *      the wakeup thresholds (bufspacethresh, lofreebuffers).
 688                  *
 689                  * 2)   The daemon wakes up as we cross the thresholds
 690                  *      ahead of any potential blocking.  This may bounce
 691                  *      slightly according to the rate of consumption and
 692                  *      release.
 693                  *
 694                  * 3)   The daemon and consumers are starved for working
 695                  *      clean buffers.  This is the 'bufspace' sleep below
 696                  *      which will inefficiently trade bufs with bqrelse
 697                  *      until we return to condition 2.
 698                  */
 699                 do {
 700                         if (buf_recycle(bd, false) != 0) {
 701                                 if (bd_flushall(bd))
 702                                         continue;
 703                                 BD_LOCK(bd);
 704                                 if (bd->bd_wanted) {
 705                                         msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
 706                                             PRIBIO|PDROP, "bufspace", hz/10);
 707                                 } else
 708                                         BD_UNLOCK(bd);
 709                         }
 710                         maybe_yield();
 711                 } while (bd->bd_bufspace > bd->bd_lobufspace ||
 712                     bd->bd_freebuffers < bd->bd_hifreebuffers);
 713
 714                 bufspace_daemon_wait(bd);
 715         }
 716 }
 717
 718 /*
 719  *      bufmallocadjust:
 720  *
 721  *      Adjust the reported bufspace for a malloc managed buffer, possibly
 722  *      waking any waiters.
 723  */
 724 static void
 725 bufmallocadjust(struct buf *bp, int bufsize)
 726 {
 727         int diff;
 728
 729         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) != 0,
 730             ("bufmallocadjust: non-malloc buf %p", bp));
 731         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
 732         if (diff < 0)
 733                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, -diff);
 734         else
 735                 atomic_add_long(&bufmallocspace, diff);
 736         bp->b_bufsize = bufsize;
 737 }
 738
 739 /*
 740  *      runningwakeup:
 741  *
 742  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
 743  *      below lorunningspace.
 744  */
 745 static void
 746 runningwakeup(void)
 747 {
 748
 749         mtx_lock(&rbreqlock);
 750         if (runningbufreq) {
 751                 runningbufreq = 0;
 752                 wakeup(&runningbufreq);
 753         }
 754         mtx_unlock(&rbreqlock);
 755 }
 756
 757 /*
 758  *      runningbufwakeup:
 759  *
 760  *      Decrement the outstanding write count according.
 761  */
 762 void
 763 runningbufwakeup(struct buf *bp)
 764 {
 765         long space, bspace;
 766
 767         bspace = bp->b_runningbufspace;
 768         if (bspace == 0)
 769                 return;
 770         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
 771         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
 772             space, bspace));
 773         bp->b_runningbufspace = 0;
 774         /*
 775          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
 776          * the threshold to falling below it.
 777          */
 778         if (space < lorunningspace)
 779                 return;
 780         if (space - bspace > lorunningspace)
 781                 return;
 782         runningwakeup();
 783 }
 784
 785 /*
 786  *      waitrunningbufspace()
 787  *
 788  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
 789  *      running.  This routine is used in async-write situations to
 790  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
 791  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
 792  *
 793  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits
 794  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
 795  *      caller's write has reached the device.
 796  */
 797 void
 798 waitrunningbufspace(void)
 799 {
 800
 801         mtx_lock(&rbreqlock);
 802         while (runningbufspace > hirunningspace) {
 803                 runningbufreq = 1;
 804                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
 805         }
 806         mtx_unlock(&rbreqlock);
 807 }
 808
 809
 810 /*
 811  *      vfs_buf_test_cache:
 812  *
 813  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
 814  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
 815  *      valid data.
 816  */
 817 static __inline void
 818 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp, vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off,
 819     vm_offset_t size, vm_page_t m)
 820 {
 821
 822         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
 823         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
 824                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
 825                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
 826                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
 827         }
 828 }
 829
 830 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
 831 static void
 832 bd_wakeup(void)
 833 {
 834
 835         mtx_lock(&bdlock);
 836         if (bd_request == 0) {
 837                 bd_request = 1;
 838                 wakeup(&bd_request);
 839         }
 840         mtx_unlock(&bdlock);
 841 }
 842
 843 /*
 844  * Adjust the maxbcachbuf tunable.
 845  */
 846 static void
 847 maxbcachebuf_adjust(void)
 848 {
 849         int i;
 850
 851         /*
 852          * maxbcachebuf must be a power of 2 >= MAXBSIZE.
 853          */
 854         i = 2;
 855         while (i * 2 <= maxbcachebuf)
 856                 i *= 2;
 857         maxbcachebuf = i;
 858         if (maxbcachebuf < MAXBSIZE)
 859                 maxbcachebuf = MAXBSIZE;
 860         if (maxbcachebuf > MAXPHYS)
 861                 maxbcachebuf = MAXPHYS;
 862         if (bootverbose != 0 && maxbcachebuf != MAXBCACHEBUF)
 863                 printf("maxbcachebuf=%d\n", maxbcachebuf);
 864 }
 865
 866 /*
 867  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
 868  */
 869 void
 870 bd_speedup(void)
 871 {
 872         int needwake;
 873
 874         mtx_lock(&bdlock);
 875         needwake = 0;
 876         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
 877                 needwake = 1;
 878         bd_speedupreq = 1;
 879         bd_request = 1;
 880         if (needwake)
 881                 wakeup(&bd_request);
 882         mtx_unlock(&bdlock);
 883 }
 884
 885 #ifndef NSWBUF_MIN
 886 #define NSWBUF_MIN      16
 887 #endif
 888
 889 #ifdef __i386__
 890 #define TRANSIENT_DENOM 5
 891 #else
 892 #define TRANSIENT_DENOM 10
 893 #endif
 894
 895 /*
 896  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
 897  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
 898  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
 899  * being reserved at this time.
 900  */
 901 caddr_t
 902 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
 903 {
 904         int tuned_nbuf;
 905         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
 906
 907         /*
 908          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
 909          * PAGE_SIZE is >= 1K)
 910          */
 911         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
 912
 913         maxbcachebuf_adjust();
 914         /*
 915          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
 916          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
 917          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
 918          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
 919          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
 920          * maxbcache bytes.
 921          *
 922          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
 923          */
 924         if (nbuf == 0) {
 925                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
 926
 927                 nbuf = 50;
 928                 if (physmem_est > 4096)
 929                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
 930                             65536 / factor);
 931                 if (physmem_est > 65536)
 932                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
 933                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
 934
 935                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
 936                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
 937                 tuned_nbuf = 1;
 938         } else
 939                 tuned_nbuf = 0;
 940
 941         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
 942         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
 943         if (nbuf > maxbuf) {
 944                 if (!tuned_nbuf)
 945                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
 946                             maxbuf);
 947                 nbuf = maxbuf;
 948         }
 949
 950         /*
 951          * Ideal allocation size for the transient bio submap is 10%
 952          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
 953          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
 954          *
 955          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
 956          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
 957          * maximum buffer map extent on the platform.
 958          *
 959          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
 960          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
 961          * with ample KVA space.
 962          */
 963         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
 964                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
 965                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
 966                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
 967                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
 968                         /*
 969                          * There is more KVA than memory.  Do not
 970                          * adjust buffer map size, and assign the rest
 971                          * of maxbuf to transient map.
 972                          */
 973                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
 974                 } else {
 975                         /*
 976                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
 977                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
 978                          * the buffer map to the transient bio map.
 979                          */
 980                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
 981                         buf_sz -= biotmap_sz;
 982                 }
 983                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
 984                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
 985                 else
 986                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
 987                 /*
 988                  * Artificially limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
 989                  * using the transient mapping.
 990                  */
 991                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
 992                         bio_transient_maxcnt = 1024;
 993                 if (tuned_nbuf)
 994                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
 995         }
 996
 997         /*
 998          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
 999          * We have no less then 16 and no more then 256.
1000          */
1001         nswbuf = min(nbuf / 4, 256);
1002         TUNABLE_INT_FETCH("kern.nswbuf", &nswbuf);
1003         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
1004                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
1005
1006         /*
1007          * Reserve space for the buffer cache buffers
1008          */
1009         swbuf = (void *)v;
1010         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
1011         buf = (void *)v;
1012         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
1013
1014         return(v);
1015 }
1016
1017 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
1018 void
1019 bufinit(void)
1020 {
1021         struct buf *bp;
1022         int i;
1023
1024         KASSERT(maxbcachebuf >= MAXBSIZE,
1025             ("maxbcachebuf (%d) must be >= MAXBSIZE (%d)\n", maxbcachebuf,
1026             MAXBSIZE));
1027         bq_init(&bqempty, QUEUE_EMPTY, -1, "bufq empty lock");
1028         bq_init(&bqdirty, QUEUE_DIRTY, -1, "bufq dirty lock");
1029         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
1030         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
1031         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
1032
1033         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
1034
1035         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
1036         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
1037                 bp = &buf[i];
1038                 bzero(bp, sizeof *bp);
1039                 bp->b_flags = B_INVAL;
1040                 bp->b_rcred = NOCRED;
1041                 bp->b_wcred = NOCRED;
1042                 bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1043                 bp->b_domain = -1;
1044                 bp->b_subqueue = mp_ncpus;
1045                 bp->b_xflags = 0;
1046                 bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1047                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1048                 BUF_LOCKINIT(bp);
1049                 bq_insert(&bqempty, bp, false);
1050         }
1051
1052         /*
1053          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are
1054          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
1055          * is nominally used by metadata.  hibufspace is the nominal maximum
1056          * used by most other requests.  The differential is required to
1057          * ensure that metadata deadlocks don't occur.
1058          *
1059          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
1060          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
1061          * by the system. XXX This is less true with vmem.  We could use
1062          * PAGE_SIZE.
1063          */
1064         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
1065         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - maxbcachebuf * 10);
1066         lobufspace = (hibufspace / 20) * 19; /* 95% */
1067         bufspacethresh = lobufspace + (hibufspace - lobufspace) / 2;
1068
1069         /*
1070          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
1071          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
1072          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
1073          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
1074          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
1075          * hirunningspace.
1076          */
1077         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, maxbcachebuf),
1078             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
1079         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, maxbcachebuf);
1080
1081         /*
1082          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
1083          * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
1084          * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
1085          * The malloc scheme improves memory utilization significantly on
1086          * average (small) directories.
1087          */
1088         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
1089
1090         /*
1091          * Reduce the chance of a deadlock occurring by limiting the number
1092          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
1093          */
1094         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
1095         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
1096         numdirtybuffers = 0;
1097         /*
1098          * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers
1099          * cannot eat up all available buffer space.  This occurs when our
1100          * minimum cannot be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our
1101          * buffer space assuming BKVASIZE'd buffers.
1102          */
1103         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
1104                 hidirtybuffers >>= 1;
1105         }
1106         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
1107
1108         /*
1109          * lofreebuffers should be sufficient to avoid stalling waiting on
1110          * buf headers under heavy utilization.  The bufs in per-cpu caches
1111          * are counted as free but will be unavailable to threads executing
1112          * on other cpus.
1113          *
1114          * hifreebuffers is the free target for the bufspace daemon.  This
1115          * should be set appropriately to limit work per-iteration.
1116          */
1117         lofreebuffers = MIN((nbuf / 25) + (20 * mp_ncpus), 128 * mp_ncpus);
1118         hifreebuffers = (3 * lofreebuffers) / 2;
1119         numfreebuffers = nbuf;
1120
1121         /* Setup the kva and free list allocators. */
1122         vmem_set_reclaim(buffer_arena, bufkva_reclaim);
1123         buf_zone = uma_zcache_create("buf free cache", sizeof(struct buf),
1124             NULL, NULL, NULL, NULL, buf_import, buf_release, NULL, 0);
1125
1126         /*
1127          * Size the clean queue according to the amount of buffer space.
1128          * One queue per-256mb up to the max.  More queues gives better
1129          * concurrency but less accurate LRU.
1130          */
1131         clean_domains = MIN(howmany(maxbufspace, 256*1024*1024), CLEAN_DOMAINS);
1132         for (i = 0 ; i < clean_domains; i++) {
1133                 struct bufdomain *bd;
1134
1135                 bd = &bdclean[i];
1136                 bd_init(bd);
1137                 bd->bd_freebuffers = nbuf / clean_domains;
1138                 bd->bd_hifreebuffers = hifreebuffers / clean_domains;
1139                 bd->bd_lofreebuffers = lofreebuffers / clean_domains;
1140                 bd->bd_bufspace = 0;
1141                 bd->bd_maxbufspace = maxbufspace / clean_domains;
1142                 bd->bd_hibufspace = hibufspace / clean_domains;
1143                 bd->bd_lobufspace = lobufspace / clean_domains;
1144                 bd->bd_bufspacethresh = bufspacethresh / clean_domains;
1145                 /* Don't allow more than 2% of bufs in the per-cpu caches. */
1146                 bd->bd_lim = nbuf / clean_domains / 50 / mp_ncpus;
1147         }
1148         getnewbufcalls = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1149         getnewbufrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1150         mappingrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1151         numbufallocfails = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1152         notbufdflushes = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1153         buffreekvacnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1154         bufdefragcnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1155         bufkvaspace = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1156 }
1157
1158 #ifdef INVARIANTS
1159 static inline void
1160 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
1161 {
1162
1163         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
1164             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
1165         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
1166             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
1167         KASSERT(bp->b_data < unmapped_buf || bp->b_data >= unmapped_buf +
1168             MAXPHYS, ("b_data + b_offset unmapped %p", bp));
1169 }
1170
1171 static inline void
1172 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
1173 {
1174
1175         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
1176             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
1177 }
1178
1179 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
1180 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
1181 #else
1182 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
1183 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
1184 #endif
1185
1186 static int
1187 isbufbusy(struct buf *bp)
1188 {
1189         if (((bp->b_flags & B_INVAL) == 0 && BUF_ISLOCKED(bp)) ||
1190             ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_INVAL)) == B_DELWRI))
1191                 return (1);
1192         return (0);
1193 }
1194
1195 /*
1196  * Shutdown the system cleanly to prepare for reboot, halt, or power off.
1197  */
1198 void
1199 bufshutdown(int show_busybufs)
1200 {
1201         static int first_buf_printf = 1;
1202         struct buf *bp;
1203         int iter, nbusy, pbusy;
1204 #ifndef PREEMPTION
1205         int subiter;
1206 #endif
1207
1208         /*
1209          * Sync filesystems for shutdown
1210          */
1211         wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1212         sys_sync(curthread, NULL);
1213
1214         /*
1215          * With soft updates, some buffers that are
1216          * written will be remarked as dirty until other
1217          * buffers are written.
1218          */
1219         for (iter = pbusy = 0; iter < 20; iter++) {
1220                 nbusy = 0;
1221                 for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; )
1222                         if (isbufbusy(bp))
1223                                 nbusy++;
1224                 if (nbusy == 0) {
1225                         if (first_buf_printf)
1226                                 printf("All buffers synced.");
1227                         break;
1228                 }
1229                 if (first_buf_printf) {
1230                         printf("Syncing disks, buffers remaining... ");
1231                         first_buf_printf = 0;
1232                 }
1233                 printf("%d ", nbusy);
1234                 if (nbusy < pbusy)
1235                         iter = 0;
1236                 pbusy = nbusy;
1237
1238                 wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1239                 sys_sync(curthread, NULL);
1240
1241 #ifdef PREEMPTION
1242                 /*
1243                  * Drop Giant and spin for a while to allow
1244                  * interrupt threads to run.
1245                  */
1246                 DROP_GIANT();
1247                 DELAY(50000 * iter);
1248                 PICKUP_GIANT();
1249 #else
1250                 /*
1251                  * Drop Giant and context switch several times to
1252                  * allow interrupt threads to run.
1253                  */
1254                 DROP_GIANT();
1255                 for (subiter = 0; subiter < 50 * iter; subiter++) {
1256                         thread_lock(curthread);
1257                         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1258                         thread_unlock(curthread);
1259                         DELAY(1000);
1260                 }
1261                 PICKUP_GIANT();
1262 #endif
1263         }
1264         printf("\n");
1265         /*
1266          * Count only busy local buffers to prevent forcing
1267          * a fsck if we're just a client of a wedged NFS server
1268          */
1269         nbusy = 0;
1270         for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; ) {
1271                 if (isbufbusy(bp)) {
1272 #if 0
1273 /* XXX: This is bogus.  We should probably have a BO_REMOTE flag instead */
1274                         if (bp->b_dev == NULL) {
1275                                 TAILQ_REMOVE(&mountlist,
1276                                     bp->b_vp->v_mount, mnt_list);
1277                                 continue;
1278                         }
1279 #endif
1280                         nbusy++;
1281                         if (show_busybufs > 0) {
1282                                 printf(
1283             "%d: buf:%p, vnode:%p, flags:%0x, blkno:%jd, lblkno:%jd, buflock:",
1284                                     nbusy, bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1285                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
1286                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
1287                                 BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
1288                                 if (show_busybufs > 1)
1289                                         vn_printf(bp->b_vp,
1290                                             "vnode content: ");
1291                         }
1292                 }
1293         }
1294         if (nbusy) {
1295                 /*
1296                  * Failed to sync all blocks. Indicate this and don't
1297                  * unmount filesystems (thus forcing an fsck on reboot).
1298                  */
1299                 printf("Giving up on %d buffers\n", nbusy);
1300                 DELAY(5000000); /* 5 seconds */
1301         } else {
1302                 if (!first_buf_printf)
1303                         printf("Final sync complete\n");
1304                 /*
1305                  * Unmount filesystems
1306                  */
1307                 if (panicstr == NULL)
1308                         vfs_unmountall();
1309         }
1310         swapoff_all();
1311         DELAY(100000);          /* wait for console output to finish */
1312 }
1313
1314 static void
1315 bpmap_qenter(struct buf *bp)
1316 {
1317
1318         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1319
1320         /*
1321          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
1322          * bp->b_offset may be offset into the first page.
1323          */
1324         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
1325         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
1326         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
1327             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
1328 }
1329
1330 static struct bufqueue *
1331 bufqueue(struct buf *bp)
1332 {
1333
1334         switch (bp->b_qindex) {
1335         case QUEUE_NONE:
1336                 /* FALLTHROUGH */
1337         case QUEUE_SENTINEL:
1338                 return (NULL);
1339         case QUEUE_EMPTY:
1340                 return (&bqempty);
1341         case QUEUE_DIRTY:
1342                 return (&bqdirty);
1343         case QUEUE_CLEAN:
1344                 return (&bdclean[bp->b_domain].bd_subq[bp->b_subqueue]);
1345         default:
1346                 break;
1347         }
1348         panic("bufqueue(%p): Unhandled type %d\n", bp, bp->b_qindex);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Return the locked bufqueue that bp is a member of.
1353  */
1354 static struct bufqueue *
1355 bufqueue_acquire(struct buf *bp)
1356 {
1357         struct bufqueue *bq, *nbq;
1358
1359         /*
1360          * bp can be pushed from a per-cpu queue to the
1361          * cleanq while we're waiting on the lock.  Retry
1362          * if the queues don't match.
1363          */
1364         bq = bufqueue(bp);
1365         BQ_LOCK(bq);
1366         for (;;) {
1367                 nbq = bufqueue(bp);
1368                 if (bq == nbq)
1369                         break;
1370                 BQ_UNLOCK(bq);
1371                 BQ_LOCK(nbq);
1372                 bq = nbq;
1373         }
1374         return (bq);
1375 }
1376
1377 /*
1378  *      binsfree:
1379  *
1380  *      Insert the buffer into the appropriate free list.  Requires a
1381  *      locked buffer on entry and buffer is unlocked before return.
1382  */
1383 static void
1384 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
1385 {
1386         struct bufdomain *bd;
1387         struct bufqueue *bq;
1388
1389         KASSERT(qindex == QUEUE_CLEAN || qindex == QUEUE_DIRTY,
1390             ("binsfree: Invalid qindex %d", qindex));
1391         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1392
1393         /*
1394          * Handle delayed bremfree() processing.
1395          */
1396         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1397                 if (bp->b_qindex == qindex) {
1398                         bp->b_flags |= B_REUSE;
1399                         bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1400                         BUF_UNLOCK(bp);
1401                         return;
1402                 }
1403                 bq = bufqueue_acquire(bp);
1404                 bq_remove(bq, bp);
1405                 BQ_UNLOCK(bq);
1406         }
1407         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1408                 bd = &bdclean[bp->b_domain];
1409                 if (bd->bd_lim != 0)
1410                         bq = &bd->bd_subq[PCPU_GET(cpuid)];
1411                 else
1412                         bq = bd->bd_cleanq;
1413         } else
1414                 bq = &bqdirty;
1415         bq_insert(bq, bp, true);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * buf_free:
1420  *
1421  *      Free a buffer to the buf zone once it no longer has valid contents.
1422  */
1423 static void
1424 buf_free(struct buf *bp)
1425 {
1426
1427         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1428                 bremfreef(bp);
1429         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1430                 panic("losing buffer 1");
1431         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1432                 crfree(bp->b_rcred);
1433                 bp->b_rcred = NOCRED;
1434         }
1435         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1436                 crfree(bp->b_wcred);
1437                 bp->b_wcred = NOCRED;
1438         }
1439         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1440                 buf_deallocate(bp);
1441         bufkva_free(bp);
1442         atomic_add_int(&bdclean[bp->b_domain].bd_freebuffers, 1);
1443         BUF_UNLOCK(bp);
1444         uma_zfree(buf_zone, bp);
1445 }
1446
1447 /*
1448  * buf_import:
1449  *
1450  *      Import bufs into the uma cache from the buf list.  The system still
1451  *      expects a static array of bufs and much of the synchronization
1452  *      around bufs assumes type stable storage.  As a result, UMA is used
1453  *      only as a per-cpu cache of bufs still maintained on a global list.
1454  */
1455 static int
1456 buf_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain, int flags)
1457 {
1458         struct buf *bp;
1459         int i;
1460
1461         BQ_LOCK(&bqempty);
1462         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1463                 bp = TAILQ_FIRST(&bqempty.bq_queue);
1464                 if (bp == NULL)
1465                         break;
1466                 bq_remove(&bqempty, bp);
1467                 store[i] = bp;
1468         }
1469         BQ_UNLOCK(&bqempty);
1470
1471         return (i);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * buf_release:
1476  *
1477  *      Release bufs from the uma cache back to the buffer queues.
1478  */
1479 static void
1480 buf_release(void *arg, void **store, int cnt)
1481 {
1482         struct bufqueue *bq;
1483         struct buf *bp;
1484         int i;
1485
1486         bq = &bqempty;
1487         BQ_LOCK(bq);
1488         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1489                 bp = store[i];
1490                 /* Inline bq_insert() to batch locking. */
1491                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1492                 bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1493                 bq->bq_len++;
1494                 bp->b_qindex = bq->bq_index;
1495         }
1496         BQ_UNLOCK(bq);
1497 }
1498
1499 /*
1500  * buf_alloc:
1501  *
1502  *      Allocate an empty buffer header.
1503  */
1504 static struct buf *
1505 buf_alloc(struct bufdomain *bd)
1506 {
1507         struct buf *bp;
1508         int freebufs;
1509
1510         /*
1511          * We can only run out of bufs in the buf zone if the average buf
1512          * is less than BKVASIZE.  In this case the actual wait/block will
1513          * come from buf_reycle() failing to flush one of these small bufs.
1514          */
1515         bp = NULL;
1516         freebufs = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_freebuffers, -1);
1517         if (freebufs > 0)
1518                 bp = uma_zalloc(buf_zone, M_NOWAIT);
1519         if (bp == NULL) {
1520                 atomic_fetchadd_int(&bd->bd_freebuffers, 1);
1521                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1522                 counter_u64_add(numbufallocfails, 1);
1523                 return (NULL);
1524         }
1525         /*
1526          * Wake-up the bufspace daemon on transition below threshold.
1527          */
1528         if (freebufs == bd->bd_lofreebuffers)
1529                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1530
1531         if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1532                 panic("getnewbuf_empty: Locked buf %p on free queue.", bp);
1533
1534         KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1535             ("bp: %p still has vnode %p.", bp, bp->b_vp));
1536         KASSERT((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == 0,
1537             ("invalid buffer %p flags %#x", bp, bp->b_flags));
1538         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1539             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
1540         KASSERT(bp->b_npages == 0,
1541             ("bp: %p still has %d vm pages\n", bp, bp->b_npages));
1542         KASSERT(bp->b_kvasize == 0, ("bp: %p still has kva\n", bp));
1543         KASSERT(bp->b_bufsize == 0, ("bp: %p still has bufspace\n", bp));
1544
1545         bp->b_domain = BD_DOMAIN(bd);
1546         bp->b_flags = 0;
1547         bp->b_ioflags = 0;
1548         bp->b_xflags = 0;
1549         bp->b_vflags = 0;
1550         bp->b_vp = NULL;
1551         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1552         bp->b_offset = NOOFFSET;
1553         bp->b_iodone = 0;
1554         bp->b_error = 0;
1555         bp->b_resid = 0;
1556         bp->b_bcount = 0;
1557         bp->b_npages = 0;
1558         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1559         bp->b_bufobj = NULL;
1560         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1561         bp->b_fsprivate1 = NULL;
1562         bp->b_fsprivate2 = NULL;
1563         bp->b_fsprivate3 = NULL;
1564         LIST_INIT(&bp->b_dep);
1565
1566         return (bp);
1567 }
1568
1569 /*
1570  *      buf_recycle:
1571  *
1572  *      Free a buffer from the given bufqueue.  kva controls whether the
1573  *      freed buf must own some kva resources.  This is used for
1574  *      defragmenting.
1575  */
1576 static int
1577 buf_recycle(struct bufdomain *bd, bool kva)
1578 {
1579         struct bufqueue *bq;
1580         struct buf *bp, *nbp;
1581
1582         if (kva)
1583                 counter_u64_add(bufdefragcnt, 1);
1584         nbp = NULL;
1585         bq = bd->bd_cleanq;
1586         BQ_LOCK(bq);
1587         KASSERT(BQ_LOCKPTR(bq) == BD_LOCKPTR(bd),
1588             ("buf_recycle: Locks don't match"));
1589         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1590
1591         /*
1592          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1593          * depending.
1594          */
1595         while ((bp = nbp) != NULL) {
1596                 /*
1597                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
1598                  * release the bqlock).
1599                  */
1600                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1601
1602                 /*
1603                  * If we are defragging then we need a buffer with
1604                  * some kva to reclaim.
1605                  */
1606                 if (kva && bp->b_kvasize == 0)
1607                         continue;
1608
1609                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1610                         continue;
1611
1612                 /*
1613                  * Implement a second chance algorithm for frequently
1614                  * accessed buffers.
1615                  */
1616                 if ((bp->b_flags & B_REUSE) != 0) {
1617                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1618                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1619                         bp->b_flags &= ~B_REUSE;
1620                         BUF_UNLOCK(bp);
1621                         continue;
1622                 }
1623
1624                 /*
1625                  * Skip buffers with background writes in progress.
1626                  */
1627                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0) {
1628                         BUF_UNLOCK(bp);
1629                         continue;
1630                 }
1631
1632                 KASSERT(bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN,
1633                     ("buf_recycle: inconsistent queue %d bp %p",
1634                     bp->b_qindex, bp));
1635                 KASSERT(bp->b_domain == BD_DOMAIN(bd),
1636                     ("getnewbuf: queue domain %d doesn't match request %d",
1637                     bp->b_domain, (int)BD_DOMAIN(bd)));
1638                 /*
1639                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1640                  * the scan from this point on.
1641                  */
1642                 bq_remove(bq, bp);
1643                 BQ_UNLOCK(bq);
1644
1645                 /*
1646                  * Requeue the background write buffer with error and
1647                  * restart the scan.
1648                  */
1649                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDERR) != 0) {
1650                         bqrelse(bp);
1651                         BQ_LOCK(bq);
1652                         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1653                         continue;
1654                 }
1655                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1656                 brelse(bp);
1657                 return (0);
1658         }
1659         bd->bd_wanted = 1;
1660         BQ_UNLOCK(bq);
1661
1662         return (ENOBUFS);
1663 }
1664
1665 /*
1666  *      bremfree:
1667  *
1668  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1669  *
1670  */
1671 void
1672 bremfree(struct buf *bp)
1673 {
1674
1675         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1676         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1677             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1678         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1679             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1680         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1681
1682         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1683 }
1684
1685 /*
1686  *      bremfreef:
1687  *
1688  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1689  *      it abuses the b_freelist pointer.
1690  */
1691 void
1692 bremfreef(struct buf *bp)
1693 {
1694         struct bufqueue *bq;
1695
1696         bq = bufqueue_acquire(bp);
1697         bq_remove(bq, bp);
1698         BQ_UNLOCK(bq);
1699 }
1700
1701 static void
1702 bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int subqueue, const char *lockname)
1703 {
1704
1705         mtx_init(&bq->bq_lock, lockname, NULL, MTX_DEF);
1706         TAILQ_INIT(&bq->bq_queue);
1707         bq->bq_len = 0;
1708         bq->bq_index = qindex;
1709         bq->bq_subqueue = subqueue;
1710 }
1711
1712 static void
1713 bd_init(struct bufdomain *bd)
1714 {
1715         int domain;
1716         int i;
1717
1718         domain = bd - bdclean;
1719         bd->bd_cleanq = &bd->bd_subq[mp_ncpus];
1720         bq_init(bd->bd_cleanq, QUEUE_CLEAN, mp_ncpus, "bufq clean lock");
1721         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
1722                 bq_init(&bd->bd_subq[i], QUEUE_CLEAN, i,
1723                     "bufq clean subqueue lock");
1724         mtx_init(&bd->bd_run_lock, "bufspace daemon run lock", NULL, MTX_DEF);
1725 }
1726
1727 /*
1728  *      bq_remove:
1729  *
1730  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1731  *      correct qlock held.
1732  */
1733 static void
1734 bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp)
1735 {
1736
1737         CTR3(KTR_BUF, "bq_remove(%p) vp %p flags %X",
1738             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1739         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1740             ("bq_remove: buffer %p not on a queue.", bp));
1741         KASSERT(bufqueue(bp) == bq,
1742             ("bq_remove: Remove buffer %p from wrong queue.", bp));
1743
1744         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1745         if (bp->b_qindex != QUEUE_EMPTY) {
1746                 BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1747         }
1748         KASSERT(bq->bq_len >= 1,
1749             ("queue %d underflow", bp->b_qindex));
1750         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1751         bq->bq_len--;
1752         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1753         bp->b_flags &= ~(B_REMFREE | B_REUSE);
1754 }
1755
1756 static void
1757 bd_flush(struct bufdomain *bd, struct bufqueue *bq)
1758 {
1759         struct buf *bp;
1760
1761         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1762         if (bq != bd->bd_cleanq) {
1763                 BD_LOCK(bd);
1764                 while ((bp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue)) != NULL) {
1765                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1766                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bd->bd_cleanq->bq_queue, bp,
1767                             b_freelist);
1768                         bp->b_subqueue = mp_ncpus;
1769                 }
1770                 bd->bd_cleanq->bq_len += bq->bq_len;
1771                 bq->bq_len = 0;
1772         }
1773         if (bd->bd_wanted) {
1774                 bd->bd_wanted = 0;
1775                 wakeup(&bd->bd_wanted);
1776         }
1777         if (bq != bd->bd_cleanq)
1778                 BD_UNLOCK(bd);
1779 }
1780
1781 static int
1782 bd_flushall(struct bufdomain *bd)
1783 {
1784         struct bufqueue *bq;
1785         int flushed;
1786         int i;
1787
1788         if (bd->bd_lim == 0)
1789                 return (0);
1790         flushed = 0;
1791         for (i = 0; i < mp_maxid; i++) {
1792                 bq = &bd->bd_subq[i];
1793                 if (bq->bq_len == 0)
1794                         continue;
1795                 BQ_LOCK(bq);
1796                 bd_flush(bd, bq);
1797                 BQ_UNLOCK(bq);
1798                 flushed++;
1799         }
1800
1801         return (flushed);
1802 }
1803
1804 static void
1805 bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock)
1806 {
1807         struct bufdomain *bd;
1808
1809         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1810                 panic("bq_insert: free buffer %p onto another queue?", bp);
1811
1812         bd = &bdclean[bp->b_domain];
1813         if (bp->b_flags & B_AGE) {
1814                 /* Place this buf directly on the real queue. */
1815                 if (bq->bq_index == QUEUE_CLEAN)
1816                         bq = bd->bd_cleanq;
1817                 BQ_LOCK(bq);
1818                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1819         } else {
1820                 BQ_LOCK(bq);
1821                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1822         }
1823         bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1824         bq->bq_len++;
1825         bp->b_qindex = bq->bq_index;
1826         bp->b_subqueue = bq->bq_subqueue;
1827
1828         /*
1829          * Unlock before we notify so that we don't wakeup a waiter that
1830          * fails a trylock on the buf and sleeps again.
1831          */
1832         if (unlock)
1833                 BUF_UNLOCK(bp);
1834
1835         if (bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN) {
1836                 /*
1837                  * Flush the per-cpu queue and notify any waiters.
1838                  */
1839                 if (bd->bd_wanted || (bq != bd->bd_cleanq &&
1840                     bq->bq_len >= bd->bd_lim))
1841                         bd_flush(bd, bq);
1842         }
1843         BQ_UNLOCK(bq);
1844 }
1845
1846 /*
1847  *      bufkva_free:
1848  *
1849  *      Free the kva allocation for a buffer.
1850  *
1851  */
1852 static void
1853 bufkva_free(struct buf *bp)
1854 {
1855
1856 #ifdef INVARIANTS
1857         if (bp->b_kvasize == 0) {
1858                 KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
1859                     bp->b_data == unmapped_buf,
1860                     ("Leaked KVA space on %p", bp));
1861         } else if (buf_mapped(bp))
1862                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1863         else
1864                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1865 #endif
1866         if (bp->b_kvasize == 0)
1867                 return;
1868
1869         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
1870         counter_u64_add(bufkvaspace, -bp->b_kvasize);
1871         counter_u64_add(buffreekvacnt, 1);
1872         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1873         bp->b_kvasize = 0;
1874 }
1875
1876 /*
1877  *      bufkva_alloc:
1878  *
1879  *      Allocate the buffer KVA and set b_kvasize and b_kvabase.
1880  */
1881 static int
1882 bufkva_alloc(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
1883 {
1884         vm_offset_t addr;
1885         int error;
1886
1887         KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0 || (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0,
1888             ("Invalid gbflags 0x%x in %s", gbflags, __func__));
1889
1890         bufkva_free(bp);
1891
1892         addr = 0;
1893         error = vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr);
1894         if (error != 0) {
1895                 /*
1896                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
1897                  * to defragment the map.
1898                  */
1899                 return (error);
1900         }
1901         bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
1902         bp->b_kvasize = maxsize;
1903         counter_u64_add(bufkvaspace, bp->b_kvasize);
1904         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0) {
1905                 bp->b_data = unmapped_buf;
1906                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1907         } else {
1908                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
1909                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1910         }
1911         return (0);
1912 }
1913
1914 /*
1915  *      bufkva_reclaim:
1916  *
1917  *      Reclaim buffer kva by freeing buffers holding kva.  This is a vmem
1918  *      callback that fires to avoid returning failure.
1919  */
1920 static void
1921 bufkva_reclaim(vmem_t *vmem, int flags)
1922 {
1923         bool done;
1924         int q;
1925         int i;
1926
1927         done = false;
1928         for (i = 0; i < 5; i++) {
1929                 for (q = 0; q < clean_domains; q++)
1930                         if (buf_recycle(&bdclean[q], true) != 0)
1931                                 done = true;
1932                 if (done)
1933                         break;
1934         }
1935         return;
1936 }
1937
1938 /*
1939  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1940  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1941  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1942  */
1943 static void
1944 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize, int cnt,
1945     struct ucred * cred, int flags, void (*ckhashfunc)(struct buf *))
1946 {
1947         struct buf *rabp;
1948         int i;
1949
1950         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1951                 if (inmem(vp, *rablkno))
1952                         continue;
1953                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1954                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) != 0) {
1955                         brelse(rabp);
1956                         continue;
1957                 }
1958                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread)) {
1959 #ifdef RACCT
1960                         if (racct_enable) {
1961                                 PROC_LOCK(curproc);
1962                                 racct_add_buf(curproc, rabp, 0);
1963                                 PROC_UNLOCK(curproc);
1964                         }
1965 #endif /* RACCT */
1966                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1967                 }
1968                 rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1969                 rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1970                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
1971                         rabp->b_flags |= B_CKHASH;
1972                         rabp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
1973                 }
1974                 rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1975                 rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1976                 if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1977                         rabp->b_rcred = crhold(cred);
1978                 vfs_busy_pages(rabp, 0);
1979                 BUF_KERNPROC(rabp);
1980                 rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1981                 bstrategy(rabp);
1982         }
1983 }
1984
1985 /*
1986  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1987  *
1988  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1989  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1990  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1991  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1992  *
1993  * Always return a NULL buffer pointer (in bpp) when returning an error.
1994  */
1995 int
1996 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1997     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags,
1998     void (*ckhashfunc)(struct buf *), struct buf **bpp)
1999 {
2000         struct buf *bp;
2001         int readwait, rv;
2002
2003         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
2004         /*
2005          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
2006          */
2007         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
2008         if (bp == NULL)
2009                 return (EBUSY);
2010
2011         /*
2012          * If not found in cache, do some I/O
2013          */
2014         readwait = 0;
2015         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
2016                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread)) {
2017 #ifdef RACCT
2018                         if (racct_enable) {
2019                                 PROC_LOCK(curproc);
2020                                 racct_add_buf(curproc, bp, 0);
2021                                 PROC_UNLOCK(curproc);
2022                         }
2023 #endif /* RACCT */
2024                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
2025                 }
2026                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
2027                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
2028                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2029                         bp->b_flags |= B_CKHASH;
2030                         bp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2031                 }
2032                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2033                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2034                         bp->b_rcred = crhold(cred);
2035                 vfs_busy_pages(bp, 0);
2036                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2037                 bstrategy(bp);
2038                 ++readwait;
2039         }
2040
2041         /*
2042          * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2043          */
2044         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred, flags, ckhashfunc);
2045
2046         rv = 0;
2047         if (readwait) {
2048                 rv = bufwait(bp);
2049                 if (rv != 0) {
2050                         brelse(bp);
2051                         *bpp = NULL;
2052                 }
2053         }
2054         return (rv);
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
2059  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
2060  * is invalid.
2061  *
2062  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
2063  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
2064  * now so we set it generally.  This could be set either here
2065  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
2066  * here.
2067  */
2068 int
2069 bufwrite(struct buf *bp)
2070 {
2071         int oldflags;
2072         struct vnode *vp;
2073         long space;
2074         int vp_md;
2075
2076         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2077         if ((bp->b_bufobj->bo_flag & BO_DEAD) != 0) {
2078                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF;
2079                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2080                 brelse(bp);
2081                 return (ENXIO);
2082         }
2083         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2084                 brelse(bp);
2085                 return (0);
2086         }
2087
2088         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
2089                 barrierwrites++;
2090
2091         oldflags = bp->b_flags;
2092
2093         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2094
2095         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
2096             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
2097
2098         vp = bp->b_vp;
2099         if (vp)
2100                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
2101         else
2102                 vp_md = 0;
2103
2104         /*
2105          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
2106          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
2107          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
2108          * falsely indicating that the bufobj is clean.
2109          */
2110         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
2111         bundirty(bp);
2112
2113         bp->b_flags &= ~B_DONE;
2114         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2115         bp->b_flags |= B_CACHE;
2116         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2117
2118         vfs_busy_pages(bp, 1);
2119
2120         /*
2121          * Normal bwrites pipeline writes
2122          */
2123         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
2124         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
2125
2126         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread)) {
2127 #ifdef RACCT
2128                 if (racct_enable) {
2129                         PROC_LOCK(curproc);
2130                         racct_add_buf(curproc, bp, 1);
2131                         PROC_UNLOCK(curproc);
2132                 }
2133 #endif /* RACCT */
2134                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
2135         }
2136         if (oldflags & B_ASYNC)
2137                 BUF_KERNPROC(bp);
2138         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2139         buf_track(bp, __func__);
2140         bstrategy(bp);
2141
2142         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
2143                 int rtval = bufwait(bp);
2144                 brelse(bp);
2145                 return (rtval);
2146         } else if (space > hirunningspace) {
2147                 /*
2148                  * don't allow the async write to saturate the I/O
2149                  * system.  We will not deadlock here because
2150                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
2151                  * to complete. We do not block here if it is the update
2152                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
2153                  * to deadlock.
2154                  */
2155                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
2156                         waitrunningbufspace();
2157         }
2158
2159         return (0);
2160 }
2161
2162 void
2163 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
2164 {
2165         struct buf *nbp;
2166
2167         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
2168                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
2169                 altbufferflushes++;
2170         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
2171                 BO_LOCK(bo);
2172                 /*
2173                  * Try to find a buffer to flush.
2174                  */
2175                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
2176                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
2177                             BUF_LOCK(nbp,
2178                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
2179                                 continue;
2180                         if (bp == nbp)
2181                                 panic("bdwrite: found ourselves");
2182                         BO_UNLOCK(bo);
2183                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
2184                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
2185                                 BO_LOCK(bo);
2186                                 BUF_UNLOCK(nbp);
2187                                 continue;
2188                         }
2189                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
2190                                 vfs_bio_awrite(nbp);
2191                         } else {
2192                                 bremfree(nbp);
2193                                 bawrite(nbp);
2194                         }
2195                         dirtybufferflushes++;
2196                         break;
2197                 }
2198                 if (nbp == NULL)
2199                         BO_UNLOCK(bo);
2200         }
2201 }
2202
2203 /*
2204  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
2205  * anything if the buffer is marked invalid.
2206  *
2207  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
2208  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
2209  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
2210  * out synchronously.
2211  */
2212 void
2213 bdwrite(struct buf *bp)
2214 {
2215         struct thread *td = curthread;
2216         struct vnode *vp;
2217         struct bufobj *bo;
2218
2219         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2220         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2221         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
2222             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
2223         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2224
2225         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2226                 brelse(bp);
2227                 return;
2228         }
2229
2230         /*
2231          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
2232          * If we are wildly over our limit, then force a complete
2233          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
2234          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
2235          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
2236          */
2237         vp = bp->b_vp;
2238         bo = bp->b_bufobj;
2239         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
2240                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
2241                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
2242                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
2243         } else
2244                 recursiveflushes++;
2245
2246         bdirty(bp);
2247         /*
2248          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
2249          * true even of NFS now.
2250          */
2251         bp->b_flags |= B_CACHE;
2252
2253         /*
2254          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
2255          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
2256          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
2257          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
2258          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
2259          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
2260          * the bmap then...  So, this is important to do.
2261          */
2262         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
2263                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
2264         }
2265
2266         buf_track(bp, __func__);
2267
2268         /*
2269          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
2270          * pages.
2271          *
2272          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
2273          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
2274          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
2275          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
2276          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
2277          * or perhaps the cluster will be completed.
2278          */
2279         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
2280         bqrelse(bp);
2281
2282         /*
2283          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
2284          * due to the softdep code.
2285          */
2286 }
2287
2288 /*
2289  *      bdirty:
2290  *
2291  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
2292  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to
2293  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
2294  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
2295  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).
2296  *
2297  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
2298  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
2299  *      should only be called if the buffer is known-good.
2300  *
2301  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2302  *      count.
2303  *
2304  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2305  */
2306 void
2307 bdirty(struct buf *bp)
2308 {
2309
2310         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
2311             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2312         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2313         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2314             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2315         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2316         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
2317         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2318
2319         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2320                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
2321                 reassignbuf(bp);
2322                 bdirtyadd();
2323         }
2324 }
2325
2326 /*
2327  *      bundirty:
2328  *
2329  *      Clear B_DELWRI for buffer.
2330  *
2331  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2332  *      count.
2333  *
2334  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2335  */
2336
2337 void
2338 bundirty(struct buf *bp)
2339 {
2340
2341         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2342         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2343         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2344             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2345         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2346
2347         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2348                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
2349                 reassignbuf(bp);
2350                 bdirtysub();
2351         }
2352         /*
2353          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
2354          */
2355         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
2356 }
2357
2358 /*
2359  *      bawrite:
2360  *
2361  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
2362  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
2363  *
2364  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
2365  *      B_INVAL buffers.  Not us.
2366  */
2367 void
2368 bawrite(struct buf *bp)
2369 {
2370
2371         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2372         (void) bwrite(bp);
2373 }
2374
2375 /*
2376  *      babarrierwrite:
2377  *
2378  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
2379  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
2380  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
2381  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2382  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2383  */
2384 void
2385 babarrierwrite(struct buf *bp)
2386 {
2387
2388         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
2389         (void) bwrite(bp);
2390 }
2391
2392 /*
2393  *      bbarrierwrite:
2394  *
2395  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
2396  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
2397  *      this buffer and all buffers written before it are committed to
2398  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2399  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2400  */
2401 int
2402 bbarrierwrite(struct buf *bp)
2403 {
2404
2405         bp->b_flags |= B_BARRIER;
2406         return (bwrite(bp));
2407 }
2408
2409 /*
2410  *      bwillwrite:
2411  *
2412  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
2413  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
2414  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
2415  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
2416  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
2417  */
2418 void
2419 bwillwrite(void)
2420 {
2421
2422         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
2423                 mtx_lock(&bdirtylock);
2424                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
2425                         bdirtywait = 1;
2426                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
2427                             "flswai", 0);
2428                 }
2429                 mtx_unlock(&bdirtylock);
2430         }
2431 }
2432
2433 /*
2434  * Return true if we have too many dirty buffers.
2435  */
2436 int
2437 buf_dirty_count_severe(void)
2438 {
2439
2440         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
2441 }
2442
2443 /*
2444  *      brelse:
2445  *
2446  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
2447  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
2448  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
2449  */
2450 void
2451 brelse(struct buf *bp)
2452 {
2453         int qindex;
2454
2455         /*
2456          * Many functions erroneously call brelse with a NULL bp under rare
2457          * error conditions. Simply return when called with a NULL bp.
2458          */
2459         if (bp == NULL)
2460                 return;
2461         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
2462             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2463         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2464             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2465         KASSERT((bp->b_flags & B_VMIO) != 0 || (bp->b_flags & B_NOREUSE) == 0,
2466             ("brelse: non-VMIO buffer marked NOREUSE"));
2467
2468         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2469                 /*
2470                  * Do not process, in particular, do not handle the
2471                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
2472                  */
2473                 BUF_UNLOCK(bp);
2474                 return;
2475         }
2476
2477         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2478                 bqrelse(bp);
2479                 return;
2480         }
2481
2482         if ((bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG | BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2483                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2484                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2485                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2486                 bdirty(bp);
2487         }
2488         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2489             (bp->b_error != ENXIO || !LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) &&
2490             !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
2491                 /*
2492                  * Failed write, redirty.  All errors except ENXIO (which
2493                  * means the device is gone) are treated as being
2494                  * transient.
2495                  *
2496                  * XXX Treating EIO as transient is not correct; the
2497                  * contract with the local storage device drivers is that
2498                  * they will only return EIO once the I/O is no longer
2499                  * retriable.  Network I/O also respects this through the
2500                  * guarantees of TCP and/or the internal retries of NFS.
2501                  * ENOMEM might be transient, but we also have no way of
2502                  * knowing when its ok to retry/reschedule.  In general,
2503                  * this entire case should be made obsolete through better
2504                  * error handling/recovery and resource scheduling.
2505                  *
2506                  * Do this also for buffers that failed with ENXIO, but have
2507                  * non-empty dependencies - the soft updates code might need
2508                  * to access the buffer to untangle them.
2509                  *
2510                  * Must clear BIO_ERROR to prevent pages from being scrapped.
2511                  */
2512                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2513                 bdirty(bp);
2514         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
2515             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
2516                 /*
2517                  * Either a failed read I/O, or we were asked to free or not
2518                  * cache the buffer, or we failed to write to a device that's
2519                  * no longer present.
2520                  */
2521                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2522                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2523                         buf_deallocate(bp);
2524                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2525                         bdirtysub();
2526                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
2527                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2528                         allocbuf(bp, 0);
2529                         if (bp->b_vp)
2530                                 brelvp(bp);
2531                 }
2532         }
2533
2534         /*
2535          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_truncate()
2536          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
2537          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
2538          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
2539          *
2540          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_truncate(), even
2541          * if B_DELWRI is set.
2542          */
2543         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2544                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
2545
2546         /*
2547          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
2548          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
2549          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
2550          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
2551          *
2552          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
2553          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
2554          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
2555          *
2556          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
2557          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
2558          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
2559          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
2560          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
2561          * background write.
2562          */
2563         if ((bp->b_flags & B_VMIO) && (bp->b_flags & B_NOCACHE ||
2564             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR && bp->b_iocmd == BIO_READ)) &&
2565             !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
2566             (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
2567             !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) && (bp->b_flags & B_DELWRI))) {
2568                 vfs_vmio_invalidate(bp);
2569                 allocbuf(bp, 0);
2570         }
2571
2572         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0 ||
2573             (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == B_NOREUSE) {
2574                 allocbuf(bp, 0);
2575                 bp->b_flags &= ~B_NOREUSE;
2576                 if (bp->b_vp != NULL)
2577                         brelvp(bp);
2578         }
2579
2580         /*
2581          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
2582          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
2583          * doesn't find it.
2584          */
2585         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
2586             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
2587                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2588         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2589                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2590                         bundirty(bp);
2591                 if (bp->b_vp)
2592                         brelvp(bp);
2593         }
2594
2595         buf_track(bp, __func__);
2596
2597         /* buffers with no memory */
2598         if (bp->b_bufsize == 0) {
2599                 buf_free(bp);
2600                 return;
2601         }
2602         /* buffers with junk contents */
2603         if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
2604             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
2605                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
2606                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2607                         panic("losing buffer 2");
2608                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2609                 bp->b_flags |= B_AGE;
2610         /* remaining buffers */
2611         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2612                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2613         else
2614                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2615
2616         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2617                 panic("brelse: not dirty");
2618
2619         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
2620         /* binsfree unlocks bp. */
2621         binsfree(bp, qindex);
2622 }
2623
2624 /*
2625  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
2626  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
2627  *
2628  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
2629  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
2630  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
2631  * again soon.
2632  *
2633  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
2634  */
2635 void
2636 bqrelse(struct buf *bp)
2637 {
2638         int qindex;
2639
2640         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2641         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2642             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2643
2644         qindex = QUEUE_NONE;
2645         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2646                 /* do not release to free list */
2647                 BUF_UNLOCK(bp);
2648                 return;
2649         }
2650         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
2651
2652         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2653                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
2654                         bremfreef(bp);
2655                 goto out;
2656         }
2657
2658         /* buffers with stale but valid contents */
2659         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 || (bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG |
2660             BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2661                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2662                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2663                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2664                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2665         } else {
2666                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
2667                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2668                         panic("bqrelse: not dirty");
2669                 if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0) {
2670                         brelse(bp);
2671                         return;
2672                 }
2673                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2674         }
2675         buf_track(bp, __func__);
2676         /* binsfree unlocks bp. */
2677         binsfree(bp, qindex);
2678         return;
2679
2680 out:
2681         buf_track(bp, __func__);
2682         /* unlock */
2683         BUF_UNLOCK(bp);
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Complete I/O to a VMIO backed page.  Validate the pages as appropriate,
2688  * restore bogus pages.
2689  */
2690 static void
2691 vfs_vmio_iodone(struct buf *bp)
2692 {
2693         vm_ooffset_t foff;
2694         vm_page_t m;
2695         vm_object_t obj;
2696         struct vnode *vp;
2697         int i, iosize, resid;
2698         bool bogus;
2699
2700         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2701         KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
2702             ("vfs_vmio_iodone: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
2703             obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
2704
2705         vp = bp->b_vp;
2706         KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
2707             ("vfs_vmio_iodone: vnode %p has zero hold count", vp));
2708         KASSERT(vp->v_object != NULL,
2709             ("vfs_vmio_iodone: vnode %p has no vm_object", vp));
2710
2711         foff = bp->b_offset;
2712         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2713             ("vfs_vmio_iodone: bp %p has no buffer offset", bp));
2714
2715         bogus = false;
2716         iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2717         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2718         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2719                 resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2720                 if (resid > iosize)
2721                         resid = iosize;
2722
2723                 /*
2724                  * cleanup bogus pages, restoring the originals
2725                  */
2726                 m = bp->b_pages[i];
2727                 if (m == bogus_page) {
2728                         bogus = true;
2729                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2730                         if (m == NULL)
2731                                 panic("biodone: page disappeared!");
2732                         bp->b_pages[i] = m;
2733                 } else if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && resid > 0) {
2734                         /*
2735                          * In the write case, the valid and clean bits are
2736                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we
2737                          * only need to do this here in the read case.
2738                          */
2739                         KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff & PAGE_MASK,
2740                             resid)) == 0, ("vfs_vmio_iodone: page %p "
2741                             "has unexpected dirty bits", m));
2742                         vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
2743                 }
2744                 KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
2745                     ("vfs_vmio_iodone: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
2746                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
2747
2748                 vm_page_sunbusy(m);
2749                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2750                 iosize -= resid;
2751         }
2752         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
2753         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2754         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
2755                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2756                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
2757                     bp->b_pages, bp->b_npages);
2758         }
2759 }
2760
2761 /*
2762  * Unwire a page held by a buf and place it on the appropriate vm queue.
2763  */
2764 static void
2765 vfs_vmio_unwire(struct buf *bp, vm_page_t m)
2766 {
2767         bool freed;
2768
2769         vm_page_lock(m);
2770         if (vm_page_unwire_noq(m)) {
2771                 /*
2772                  * Determine if the page should be freed before adding
2773                  * it to the inactive queue.
2774                  */
2775                 if (m->valid == 0) {
2776                         freed = !vm_page_busied(m);
2777                         if (freed)
2778                                 vm_page_free(m);
2779                 } else if ((bp->b_flags & B_DIRECT) != 0)
2780                         freed = vm_page_try_to_free(m);
2781                 else
2782                         freed = false;
2783                 if (!freed) {
2784                         /*
2785                          * If the page is unlikely to be reused, let the
2786                          * VM know.  Otherwise, maintain LRU.
2787                          */
2788                         if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0)
2789                                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
2790                         else if (m->queue == PQ_ACTIVE)
2791                                 vm_page_reference(m);
2792                         else if (m->queue != PQ_INACTIVE)
2793                                 vm_page_deactivate(m);
2794                         else
2795                                 vm_page_requeue(m);
2796                 }
2797         }
2798         vm_page_unlock(m);
2799 }
2800
2801 /*
2802  * Perform page invalidation when a buffer is released.  The fully invalid
2803  * pages will be reclaimed later in vfs_vmio_truncate().
2804  */
2805 static void
2806 vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp)
2807 {
2808         vm_object_t obj;
2809         vm_page_t m;
2810         int i, resid, poffset, presid;
2811
2812         if (buf_mapped(bp)) {
2813                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2814                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
2815         } else
2816                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2817         /*
2818          * Get the base offset and length of the buffer.  Note that
2819          * in the VMIO case if the buffer block size is not
2820          * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
2821          * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
2822          *
2823          * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not
2824          * supported due to the page granularity bits (m->valid,
2825          * m->dirty, etc...).
2826          *
2827          * See man buf(9) for more information
2828          */
2829         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2830         resid = bp->b_bufsize;
2831         poffset = bp->b_offset & PAGE_MASK;
2832         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2833         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2834                 m = bp->b_pages[i];
2835                 if (m == bogus_page)
2836                         panic("vfs_vmio_invalidate: Unexpected bogus page.");
2837                 bp->b_pages[i] = NULL;
2838
2839                 presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
2840                     (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
2841                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
2842                 while (vm_page_xbusied(m)) {
2843                         vm_page_lock(m);
2844                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2845                         vm_page_busy_sleep(m, "mbncsh", true);
2846                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2847                 }
2848                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
2849                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
2850                 vfs_vmio_unwire(bp, m);
2851                 resid -= presid;
2852                 poffset = 0;
2853         }
2854         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2855         bp->b_npages = 0;
2856 }
2857
2858 /*
2859  * Page-granular truncation of an existing VMIO buffer.
2860  */
2861 static void
2862 vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int desiredpages)
2863 {
2864         vm_object_t obj;
2865         vm_page_t m;
2866         int i;
2867
2868         if (bp->b_npages == desiredpages)
2869                 return;
2870
2871         if (buf_mapped(bp)) {
2872                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2873                 pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2874                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), bp->b_npages - desiredpages);
2875         } else
2876                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2877         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2878         if (obj != NULL)
2879                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2880         for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2881                 m = bp->b_pages[i];
2882                 KASSERT(m != bogus_page, ("allocbuf: bogus page found"));
2883                 bp->b_pages[i] = NULL;
2884                 vfs_vmio_unwire(bp, m);
2885         }
2886         if (obj != NULL)
2887                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2888         bp->b_npages = desiredpages;
2889 }
2890
2891 /*
2892  * Byte granular extension of VMIO buffers.
2893  */
2894 static void
2895 vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int desiredpages, int size)
2896 {
2897         /*
2898          * We are growing the buffer, possibly in a
2899          * byte-granular fashion.
2900          */
2901         vm_object_t obj;
2902         vm_offset_t toff;
2903         vm_offset_t tinc;
2904         vm_page_t m;
2905
2906         /*
2907          * Step 1, bring in the VM pages from the object, allocating
2908          * them if necessary.  We must clear B_CACHE if these pages
2909          * are not valid for the range covered by the buffer.
2910          */
2911         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2912         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2913         if (bp->b_npages < desiredpages) {
2914                 /*
2915                  * We must allocate system pages since blocking
2916                  * here could interfere with paging I/O, no
2917                  * matter which process we are.
2918                  *
2919                  * Only exclusive busy can be tested here.
2920                  * Blocking on shared busy might lead to
2921                  * deadlocks once allocbuf() is called after
2922                  * pages are vfs_busy_pages().
2923                  */
2924                 (void)vm_page_grab_pages(obj,
2925                     OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages,
2926                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
2927                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED,
2928                     &bp->b_pages[bp->b_npages], desiredpages - bp->b_npages);
2929                 bp->b_npages = desiredpages;
2930         }
2931
2932         /*
2933          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
2934          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
2935          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
2936          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
2937          * aligned range ( newbsize ).
2938          *
2939          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
2940          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
2941          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
2942          * fails with NFS if the server or some other client
2943          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized,
2944          * B_CACHE may remain set! XXX
2945          */
2946         toff = bp->b_bcount;
2947         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
2948         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
2949                 vm_pindex_t pi;
2950
2951                 if (tinc > (size - toff))
2952                         tinc = size - toff;
2953                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> PAGE_SHIFT;
2954                 m = bp->b_pages[pi];
2955                 vfs_buf_test_cache(bp, bp->b_offset, toff, tinc, m);
2956                 toff += tinc;
2957                 tinc = PAGE_SIZE;
2958         }
2959         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2960
2961         /*
2962          * Step 3, fixup the KVA pmap.
2963          */
2964         if (buf_mapped(bp))
2965                 bpmap_qenter(bp);
2966         else
2967                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2968 }
2969
2970 /*
2971  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
2972  * write.
2973  */
2974 static int
2975 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
2976 {
2977         struct buf *bpa;
2978         int match;
2979
2980         match = 0;
2981
2982         /* If the buf isn't in core skip it */
2983         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
2984                 return (0);
2985
2986         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
2987         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2988                 return (0);
2989
2990         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
2991         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
2992             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
2993                 goto done;
2994
2995         if (bpa->b_bufsize != size)
2996                 goto done;
2997
2998         /*
2999          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
3000          * block has been mapped.
3001          */
3002         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
3003                 match = 1;
3004 done:
3005         BUF_UNLOCK(bpa);
3006         return (match);
3007 }
3008
3009 /*
3010  *      vfs_bio_awrite:
3011  *
3012  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
3013  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
3014  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the
3015  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
3016  */
3017 int
3018 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
3019 {
3020         struct bufobj *bo;
3021         int i;
3022         int j;
3023         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
3024         struct vnode *vp = bp->b_vp;
3025         int ncl;
3026         int nwritten;
3027         int size;
3028         int maxcl;
3029         int gbflags;
3030
3031         bo = &vp->v_bufobj;
3032         gbflags = (bp->b_data == unmapped_buf) ? GB_UNMAPPED : 0;
3033         /*
3034          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
3035          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
3036          * rather then at the beginning.
3037          */
3038         if ((vp->v_type == VREG) &&
3039             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
3040             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
3041
3042                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3043                 maxcl = MAXPHYS / size;
3044
3045                 BO_RLOCK(bo);
3046                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
3047                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
3048                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3049                                 break;
3050
3051                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++)
3052                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
3053                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3054                                 break;
3055                 BO_RUNLOCK(bo);
3056                 --j;
3057                 ncl = i + j;
3058                 /*
3059                  * this is a possible cluster write
3060                  */
3061                 if (ncl != 1) {
3062                         BUF_UNLOCK(bp);
3063                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
3064                             gbflags);
3065                         return (nwritten);
3066                 }
3067         }
3068         bremfree(bp);
3069         bp->b_flags |= B_ASYNC;
3070         /*
3071          * default (old) behavior, writing out only one block
3072          *
3073          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
3074          */
3075         nwritten = bp->b_bufsize;
3076         (void) bwrite(bp);
3077
3078         return (nwritten);
3079 }
3080
3081 /*
3082  *      getnewbuf_kva:
3083  *
3084  *      Allocate KVA for an empty buf header according to gbflags.
3085  */
3086 static int
3087 getnewbuf_kva(struct buf *bp, int gbflags, int maxsize)
3088 {
3089
3090         if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_UNMAPPED) {
3091                 /*
3092                  * In order to keep fragmentation sane we only allocate kva
3093                  * in BKVASIZE chunks.  XXX with vmem we can do page size.
3094                  */
3095                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3096
3097                 if (maxsize != bp->b_kvasize &&
3098                     bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags))
3099                         return (ENOSPC);
3100         }
3101         return (0);
3102 }
3103
3104 /*
3105  *      getnewbuf:
3106  *
3107  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
3108  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
3109  *
3110  *      We block if:
3111  *              We have insufficient buffer headers
3112  *              We have insufficient buffer space
3113  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
3114  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
3115  *
3116  *      The caller is responsible for releasing the reserved bufspace after
3117  *      allocbuf() is called.
3118  */
3119 static struct buf *
3120 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int maxsize, int gbflags)
3121 {
3122         struct bufdomain *bd;
3123         struct buf *bp;
3124         bool metadata, reserved;
3125
3126         bp = NULL;
3127         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3128             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3129         if (!unmapped_buf_allowed)
3130                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3131
3132         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
3133             vp->v_type == VCHR)
3134                 metadata = true;
3135         else
3136                 metadata = false;
3137         if (vp == NULL)
3138                 bd = &bdclean[0];
3139         else
3140                 bd = &bdclean[vp->v_bufobj.bo_domain];
3141
3142         counter_u64_add(getnewbufcalls, 1);
3143         reserved = false;
3144         do {
3145                 if (reserved == false &&
3146                     bufspace_reserve(bd, maxsize, metadata) != 0) {
3147                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3148                         continue;
3149                 }
3150                 reserved = true;
3151                 if ((bp = buf_alloc(bd)) == NULL) {
3152                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3153                         continue;
3154                 }
3155                 if (getnewbuf_kva(bp, gbflags, maxsize) == 0)
3156                         return (bp);
3157                 break;
3158         } while (buf_recycle(bd, false) == 0);
3159
3160         if (reserved)
3161                 bufspace_release(bd, maxsize);
3162         if (bp != NULL) {
3163                 bp->b_flags |= B_INVAL;
3164                 brelse(bp);
3165         }
3166         bufspace_wait(bd, vp, gbflags, slpflag, slptimeo);
3167
3168         return (NULL);
3169 }
3170
3171 /*
3172  *      buf_daemon:
3173  *
3174  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
3175  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
3176  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
3177  */
3178 static struct kproc_desc buf_kp = {
3179         "bufdaemon",
3180         buf_daemon,
3181         &bufdaemonproc
3182 };
3183 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
3184
3185 static int
3186 buf_flush(struct vnode *vp, int target)
3187 {
3188         int flushed;
3189
3190         flushed = flushbufqueues(vp, target, 0);
3191         if (flushed == 0) {
3192                 /*
3193                  * Could not find any buffers without rollback
3194                  * dependencies, so just write the first one
3195                  * in the hopes of eventually making progress.
3196                  */
3197                 if (vp != NULL && target > 2)
3198                         target /= 2;
3199                 flushbufqueues(vp, target, 1);
3200         }
3201         return (flushed);
3202 }
3203
3204 static void
3205 buf_daemon()
3206 {
3207         int lodirty;
3208         int i;
3209
3210         /*
3211          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
3212          */
3213         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
3214             SHUTDOWN_PRI_LAST);
3215
3216         /*
3217          * Start the buf clean daemons as children threads.
3218          */
3219         for (i = 0 ; i < clean_domains; i++) {
3220                 int error;
3221
3222                 error = kthread_add((void (*)(void *))bufspace_daemon,
3223                     &bdclean[i], curproc, NULL, 0, 0, "bufspacedaemon-%d", i);
3224                 if (error)
3225                         panic("error %d spawning bufspace daemon", error);
3226         }
3227
3228         /*
3229          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
3230          */
3231         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
3232         mtx_lock(&bdlock);
3233         for (;;) {
3234                 bd_request = 0;
3235                 mtx_unlock(&bdlock);
3236
3237                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
3238                 lodirty = lodirtybuffers;
3239                 if (bd_speedupreq) {
3240                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
3241                         bd_speedupreq = 0;
3242                 }
3243                 /*
3244                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
3245                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
3246                  * the I/O system.
3247                  */
3248                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
3249                         if (buf_flush(NULL, numdirtybuffers - lodirty) == 0)
3250                                 break;
3251                         kern_yield(PRI_USER);
3252                 }
3253
3254                 /*
3255                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
3256                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
3257                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
3258                  * built up, within reason.
3259                  *
3260                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
3261                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
3262                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
3263                  */
3264                 mtx_lock(&bdlock);
3265                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
3266                         /*
3267                          * We reached our low water mark, reset the
3268                          * request and sleep until we are needed again.
3269                          * The sleep is just so the suspend code works.
3270                          */
3271                         bd_request = 0;
3272                         /*
3273                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
3274                          * changed via sysctl and the explicit transition
3275                          * out of shortfall was missed.
3276                          */
3277                         bdirtywakeup();
3278                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
3279                                 runningwakeup();
3280                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
3281                 } else {
3282                         /*
3283                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
3284                          * still have too many dirty buffers, we
3285                          * have to sleep and try again.  (rare)
3286                          */
3287                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
3288                 }
3289         }
3290 }
3291
3292 /*
3293  *      flushbufqueues:
3294  *
3295  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
3296  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is
3297  *      particularly sensitive to.
3298  */
3299 static int flushwithdeps = 0;
3300 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
3301     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
3302
3303 static int
3304 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int target, int flushdeps)
3305 {
3306         struct bufqueue *bq;
3307         struct buf *sentinel;
3308         struct vnode *vp;
3309         struct mount *mp;
3310         struct buf *bp;
3311         int hasdeps;
3312         int flushed;
3313         int error;
3314         bool unlock;
3315
3316         flushed = 0;
3317         bq = &bqdirty;
3318         bp = NULL;
3319         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3320         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
3321         BQ_LOCK(bq);
3322         TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3323         BQ_UNLOCK(bq);
3324         while (flushed != target) {
3325                 maybe_yield();
3326                 BQ_LOCK(bq);
3327                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
3328                 if (bp != NULL) {
3329                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3330                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bq->bq_queue, bp, sentinel,
3331                             b_freelist);
3332                 } else {
3333                         BQ_UNLOCK(bq);
3334                         break;
3335                 }
3336                 /*
3337                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
3338                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
3339                  *
3340                  * Only flush the buffers that belong to the
3341                  * vnode locked by the curthread.
3342                  */
3343                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL || (lvp != NULL &&
3344                     bp->b_vp != lvp)) {
3345                         BQ_UNLOCK(bq);
3346                         continue;
3347                 }
3348                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
3349                 BQ_UNLOCK(bq);
3350                 if (error != 0)
3351                         continue;
3352
3353                 /*
3354                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
3355                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
3356                  */
3357                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
3358                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
3359                         BUF_UNLOCK(bp);
3360                         continue;
3361                 }
3362                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
3363                         bremfreef(bp);
3364                         brelse(bp);
3365                         flushed++;
3366                         continue;
3367                 }
3368
3369                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
3370                         if (flushdeps == 0) {
3371                                 BUF_UNLOCK(bp);
3372                                 continue;
3373                         }
3374                         hasdeps = 1;
3375                 } else
3376                         hasdeps = 0;
3377                 /*
3378                  * We must hold the lock on a vnode before writing
3379                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
3380                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
3381                  * system.
3382                  *
3383                  * The lock order here is the reverse of the normal
3384                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
3385                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
3386                  */
3387                 vp = bp->b_vp;
3388                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
3389                         BUF_UNLOCK(bp);
3390                         continue;
3391                 }
3392                 if (lvp == NULL) {
3393                         unlock = true;
3394                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
3395                 } else {
3396                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
3397                         unlock = false;
3398                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
3399                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
3400                 }
3401                 if (error == 0) {
3402                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
3403                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3404                         if (curproc == bufdaemonproc) {
3405                                 vfs_bio_awrite(bp);
3406                         } else {
3407                                 bremfree(bp);
3408                                 bwrite(bp);
3409                                 counter_u64_add(notbufdflushes, 1);
3410                         }
3411                         vn_finished_write(mp);
3412                         if (unlock)
3413                                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
3414                         flushwithdeps += hasdeps;
3415                         flushed++;
3416
3417                         /*
3418                          * Sleeping on runningbufspace while holding
3419                          * vnode lock leads to deadlock.
3420                          */
3421                         if (curproc == bufdaemonproc &&
3422                             runningbufspace > hirunningspace)
3423                                 waitrunningbufspace();
3424                         continue;
3425                 }
3426                 vn_finished_write(mp);
3427                 BUF_UNLOCK(bp);
3428         }
3429         BQ_LOCK(bq);
3430         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3431         BQ_UNLOCK(bq);
3432         free(sentinel, M_TEMP);
3433         return (flushed);
3434 }
3435
3436 /*
3437  * Check to see if a block is currently memory resident.
3438  */
3439 struct buf *
3440 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
3441 {
3442         struct buf *bp;
3443
3444         BO_RLOCK(bo);
3445         bp = gbincore(bo, blkno);
3446         BO_RUNLOCK(bo);
3447         return (bp);
3448 }
3449
3450 /*
3451  * Returns true if no I/O is needed to access the
3452  * associated VM object.  This is like incore except
3453  * it also hunts around in the VM system for the data.
3454  */
3455
3456 static int
3457 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
3458 {
3459         vm_object_t obj;
3460         vm_offset_t toff, tinc, size;
3461         vm_page_t m;
3462         vm_ooffset_t off;
3463
3464         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
3465
3466         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
3467                 return 1;
3468         if (vp->v_mount == NULL)
3469                 return 0;
3470         obj = vp->v_object;
3471         if (obj == NULL)
3472                 return (0);
3473
3474         size = PAGE_SIZE;
3475         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
3476                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3477         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3478
3479         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
3480         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
3481                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
3482                 if (!m)
3483                         goto notinmem;
3484                 tinc = size;
3485                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
3486                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
3487                 if (vm_page_is_valid(m,
3488                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
3489                         goto notinmem;
3490         }
3491         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3492         return 1;
3493
3494 notinmem:
3495         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3496         return (0);
3497 }
3498
3499 /*
3500  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
3501  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
3502  * to the size of the buffer.
3503  *
3504  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3505  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3506  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3507  *
3508  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3509  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3510  */
3511 static void
3512 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
3513 {
3514         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3515         vm_page_t m;
3516         int i;
3517
3518         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3519                 return;
3520
3521         foff = bp->b_offset;
3522         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3523             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
3524
3525         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3526         vfs_drain_busy_pages(bp);
3527         vfs_setdirty_locked_object(bp);
3528         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3529                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3530                 eoff = noff;
3531                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3532                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3533                 m = bp->b_pages[i];
3534                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3535                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3536                 foff = noff;
3537         }
3538         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3539 }
3540
3541 static void
3542 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
3543 {
3544         vm_object_t object;
3545         int i;
3546
3547         object = bp->b_bufobj->bo_object;
3548         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3549
3550         /*
3551          * We qualify the scan for modified pages on whether the
3552          * object has been flushed yet.
3553          */
3554         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
3555                 vm_offset_t boffset;
3556                 vm_offset_t eoffset;
3557
3558                 /*
3559                  * test the pages to see if they have been modified directly
3560                  * by users through the VM system.
3561                  */
3562                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
3563                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
3564
3565                 /*
3566                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
3567                  * (eoffset - boffset) bytes.
3568                  */
3569
3570                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3571                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
3572                                 break;
3573                 }
3574                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3575
3576                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
3577                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
3578                                 break;
3579                         }
3580                 }
3581                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3582
3583                 /*
3584                  * Fit it to the buffer.
3585                  */
3586
3587                 if (eoffset > bp->b_bcount)
3588                         eoffset = bp->b_bcount;
3589
3590                 /*
3591                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
3592                  * dirty range.
3593                  */
3594
3595                 if (boffset < eoffset) {
3596                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
3597                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
3598                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
3599                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
3600                 }
3601         }
3602 }
3603
3604 /*
3605  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer.
3606  * If an unmapped buffer is provided but a mapped buffer is requested, take
3607  * also care to properly setup mappings between pages and KVA.
3608  */
3609 static void
3610 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
3611 {
3612         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
3613         off_t offset;
3614
3615         need_mapping = bp->b_data == unmapped_buf &&
3616             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
3617         need_kva = bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
3618             bp->b_data == unmapped_buf &&
3619             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
3620         if (!need_mapping && !need_kva)
3621                 return;
3622
3623         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3624
3625         if (need_mapping && bp->b_kvabase != unmapped_buf) {
3626                 /*
3627                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
3628                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
3629                  * allocated space.
3630                  */
3631                 goto has_addr;
3632         }
3633
3634         /*
3635          * Calculate the amount of the address space we would reserve
3636          * if the buffer was mapped.
3637          */
3638         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
3639         KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3640         offset = blkno * bsize;
3641         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3642         maxsize = imax(maxsize, bsize);
3643
3644         while (bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags) != 0) {
3645                 if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3646                         /*
3647                          * XXXKIB: defragmentation cannot
3648                          * succeed, not sure what else to do.
3649                          */
3650                         panic("GB_NOWAIT_BD and GB_UNMAPPED %p", bp);
3651                 }
3652                 counter_u64_add(mappingrestarts, 1);
3653                 bufspace_wait(&bdclean[bp->b_domain], bp->b_vp, gbflags, 0, 0);
3654         }
3655 has_addr:
3656         if (need_mapping) {
3657                 /* b_offset is handled by bpmap_qenter. */
3658                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3659                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3660                 bpmap_qenter(bp);
3661         }
3662 }
3663
3664 /*
3665  *      getblk:
3666  *
3667  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3668  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3669  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on
3670  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3671  *      READ.
3672  *
3673  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3674  *      an existing buffer.
3675  *
3676  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3677  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3678  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3679  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3680  *
3681  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3682  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3683  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3684  *      backing VM.
3685  *
3686  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3687  *      B_CACHE bit is clear.
3688  *
3689  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3690  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3691  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3692  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3693  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O,
3694  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3695  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3696  *      a write attempt or if it was a successful read.  If the caller
3697  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3698  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3699  */
3700 struct buf *
3701 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3702     int flags)
3703 {
3704         struct buf *bp;
3705         struct bufobj *bo;
3706         int bsize, error, maxsize, vmio;
3707         off_t offset;
3708
3709         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3710         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3711             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3712         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3713         if (size > maxbcachebuf)
3714                 panic("getblk: size(%d) > maxbcachebuf(%d)\n", size,
3715                     maxbcachebuf);
3716         if (!unmapped_buf_allowed)
3717                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3718
3719         bo = &vp->v_bufobj;
3720 loop:
3721         BO_RLOCK(bo);
3722         bp = gbincore(bo, blkno);
3723         if (bp != NULL) {
3724                 int lockflags;
3725                 /*
3726                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3727                  * it must be on a queue.
3728                  */
3729                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3730
3731                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3732                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3733
3734                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3735                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3736
3737                 /*
3738                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3739                  * the buffer changed identities.
3740                  */
3741                 if (error == ENOLCK)
3742                         goto loop;
3743                 /* We timed out or were interrupted. */
3744                 else if (error)
3745                         return (NULL);
3746                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3747                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3748                         goto end;
3749
3750                 /*
3751                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is
3752                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3753                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3754                  * backing VM cache.
3755                  */
3756                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3757                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3758                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3759                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3760                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3761                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3762                 else
3763                         bremfree(bp);
3764
3765                 /*
3766                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3767                  */
3768                 if (bp->b_bcount != size) {
3769                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3770                             (size > bp->b_kvasize)) {
3771                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3772                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3773                                         bwrite(bp);
3774                                 } else {
3775                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3776                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3777                                                 brelse(bp);
3778                                         } else {
3779                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3780                                                 bwrite(bp);
3781                                         }
3782                                 }
3783                                 goto loop;
3784                         }
3785                 }
3786
3787                 /*
3788                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3789                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3790                  * reservation is requested.
3791                  */
3792                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3793
3794                 /*
3795                  * If the size is inconsistent in the VMIO case, we can resize
3796                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3797                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3798                  * unchanged from its previous state.
3799                  */
3800                 allocbuf(bp, size);
3801
3802                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3803                     ("getblk: no buffer offset"));
3804
3805                 /*
3806                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3807                  * be committed before we can return the buffer in
3808                  * order to prevent the caller from issuing a read
3809                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3810                  * it.
3811                  *
3812                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3813                  * operate properly either because they assume they
3814                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3815                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due
3816                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3817                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3818                  * preventing further loops.
3819                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3820                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3821                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3822                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3823                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3824                  * after the write.
3825                  *
3826                  * We might be able to do something fancy, like setting
3827                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3828                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3829                  * confusing.  This is much easier.
3830                  */
3831
3832                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3833                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3834                         bwrite(bp);
3835                         goto loop;
3836                 }
3837                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3838         } else {
3839                 /*
3840                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3841                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3842                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3843                  */
3844                 BO_RUNLOCK(bo);
3845                 /*
3846                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3847                  * here.
3848                  */
3849                 if (flags & GB_NOCREAT)
3850                         return NULL;
3851                 if (bdclean[bo->bo_domain].bd_freebuffers == 0 &&
3852                     TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3853                         return NULL;
3854
3855                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3856                 KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3857                 offset = blkno * bsize;
3858                 vmio = vp->v_object != NULL;
3859                 if (vmio) {
3860                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3861                 } else {
3862                         maxsize = size;
3863                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3864                         flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3865                 }
3866                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3867
3868                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, maxsize, flags);
3869                 if (bp == NULL) {
3870                         if (slpflag || slptimeo)
3871                                 return NULL;
3872                         /*
3873                          * XXX This is here until the sleep path is diagnosed
3874                          * enough to work under very low memory conditions.
3875                          *
3876                          * There's an issue on low memory, 4BSD+non-preempt
3877                          * systems (eg MIPS routers with 32MB RAM) where buffer
3878                          * exhaustion occurs without sleeping for buffer
3879                          * reclaimation.  This just sticks in a loop and
3880                          * constantly attempts to allocate a buffer, which
3881                          * hits exhaustion and tries to wakeup bufdaemon.
3882                          * This never happens because we never yield.
3883                          *
3884                          * The real solution is to identify and fix these cases
3885                          * so we aren't effectively busy-waiting in a loop
3886                          * until the reclaimation path has cycles to run.
3887                          */
3888                         kern_yield(PRI_USER);
3889                         goto loop;
3890                 }
3891
3892                 /*
3893                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3894                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3895                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3896                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3897                  * throw away the one we just created.
3898                  *
3899                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3900                  * with the vp especially considering limitations in
3901                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3902                  * lblkno's.
3903                  */
3904                 BO_LOCK(bo);
3905                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3906                         BO_UNLOCK(bo);
3907                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3908                         bufspace_release(&bdclean[bp->b_domain], maxsize);
3909                         brelse(bp);
3910                         goto loop;
3911                 }
3912
3913                 /*
3914                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3915                  * be found by incore.
3916                  */
3917                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3918                 bp->b_offset = offset;
3919                 bgetvp(vp, bp);
3920                 BO_UNLOCK(bo);
3921
3922                 /*
3923                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3924                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3925                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3926                  * backing store for validity.
3927                  */
3928
3929                 if (vmio) {
3930                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3931                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3932                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3933                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3934                 } else {
3935                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3936                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3937                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3938                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3939                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3940                 }
3941
3942                 allocbuf(bp, size);
3943                 bufspace_release(&bdclean[bp->b_domain], maxsize);
3944                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3945         }
3946         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3947         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3948 end:
3949         buf_track(bp, __func__);
3950         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3951             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3952         return (bp);
3953 }
3954
3955 /*
3956  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3957  * set to B_INVAL.
3958  */
3959 struct buf *
3960 geteblk(int size, int flags)
3961 {
3962         struct buf *bp;
3963         int maxsize;
3964
3965         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3966         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, maxsize, flags)) == NULL) {
3967                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3968                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3969                         return (NULL);
3970         }
3971         allocbuf(bp, size);
3972         bufspace_release(&bdclean[bp->b_domain], maxsize);
3973         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3974         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3975         return (bp);
3976 }
3977
3978 /*
3979  * Truncate the backing store for a non-vmio buffer.
3980  */
3981 static void
3982 vfs_nonvmio_truncate(struct buf *bp, int newbsize)
3983 {
3984
3985         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3986                 /*
3987                  * malloced buffers are not shrunk
3988                  */
3989                 if (newbsize == 0) {
3990                         bufmallocadjust(bp, 0);
3991                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3992                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3993                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3994                 }
3995                 return;
3996         }
3997         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3998         bufspace_adjust(bp, newbsize);
3999 }
4000
4001 /*
4002  * Extend the backing for a non-VMIO buffer.
4003  */
4004 static void
4005 vfs_nonvmio_extend(struct buf *bp, int newbsize)
4006 {
4007         caddr_t origbuf;
4008         int origbufsize;
4009
4010         /*
4011          * We only use malloced memory on the first allocation.
4012          * and revert to page-allocated memory when the buffer
4013          * grows.
4014          *
4015          * There is a potential smp race here that could lead
4016          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
4017          * is probably extremely rare and not worth worrying
4018          * over.
4019          */
4020         if (bp->b_bufsize == 0 && newbsize <= PAGE_SIZE/2 &&
4021             bufmallocspace < maxbufmallocspace) {
4022                 bp->b_data = malloc(newbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
4023                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
4024                 bufmallocadjust(bp, newbsize);
4025                 return;
4026         }
4027
4028         /*
4029          * If the buffer is growing on its other-than-first
4030          * allocation then we revert to the page-allocation
4031          * scheme.
4032          */
4033         origbuf = NULL;
4034         origbufsize = 0;
4035         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4036                 origbuf = bp->b_data;
4037                 origbufsize = bp->b_bufsize;
4038                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
4039                 bufmallocadjust(bp, 0);
4040                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4041                 newbsize = round_page(newbsize);
4042         }
4043         vm_hold_load_pages(bp, (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
4044             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
4045         if (origbuf != NULL) {
4046                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
4047                 free(origbuf, M_BIOBUF);
4048         }
4049         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4050 }
4051
4052 /*
4053  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
4054  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
4055  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
4056  * resize a buffer up or down.
4057  *
4058  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
4059  * deadlock or inconsistent data situations.  Tread lightly!!!
4060  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by
4061  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
4062  *
4063  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
4064  * B_CACHE for the non-VMIO case.
4065  */
4066 int
4067 allocbuf(struct buf *bp, int size)
4068 {
4069         int newbsize;
4070
4071         BUF_ASSERT_HELD(bp);
4072
4073         if (bp->b_bcount == size)
4074                 return (1);
4075
4076         if (bp->b_kvasize != 0 && bp->b_kvasize < size)
4077                 panic("allocbuf: buffer too small");
4078
4079         newbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
4080         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
4081                 if ((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0)
4082                         newbsize = round_page(newbsize);
4083                 /*
4084                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
4085                  * mess with B_CACHE.
4086                  */
4087                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4088                         vfs_nonvmio_truncate(bp, newbsize);
4089                 else if (newbsize > bp->b_bufsize)
4090                         vfs_nonvmio_extend(bp, newbsize);
4091         } else {
4092                 int desiredpages;
4093
4094                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
4095                     num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
4096
4097                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
4098                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
4099                 /*
4100                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
4101                  * 0-length.
4102                  */
4103                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
4104                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4105
4106                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4107                         vfs_vmio_truncate(bp, desiredpages);
4108                 /* XXX This looks as if it should be newbsize > b_bufsize */
4109                 else if (size > bp->b_bcount)
4110                         vfs_vmio_extend(bp, desiredpages, size);
4111                 bufspace_adjust(bp, newbsize);
4112         }
4113         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size. */
4114         return (1);
4115 }
4116
4117 extern int inflight_transient_maps;
4118
4119 void
4120 biodone(struct bio *bp)
4121 {
4122         struct mtx *mtxp;
4123         void (*done)(struct bio *);
4124         vm_offset_t start, end;
4125
4126         biotrack(bp, __func__);
4127         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
4128                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
4129                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4130                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
4131                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
4132                 bp->bio_data = unmapped_buf;
4133                 pmap_qremove(start, atop(end - start));
4134                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
4135                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
4136         }
4137         done = bp->bio_done;
4138         if (done == NULL) {
4139                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4140                 mtx_lock(mtxp);
4141                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
4142                 wakeup(bp);
4143                 mtx_unlock(mtxp);
4144         } else
4145                 done(bp);
4146 }
4147
4148 /*
4149  * Wait for a BIO to finish.
4150  */
4151 int
4152 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
4153 {
4154         struct mtx *mtxp;
4155
4156         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4157         mtx_lock(mtxp);
4158         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
4159                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
4160         mtx_unlock(mtxp);
4161         if (bp->bio_error != 0)
4162                 return (bp->bio_error);
4163         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
4164                 return (0);
4165         return (EIO);
4166 }
4167
4168 void
4169 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
4170 {
4171
4172         if (error) {
4173                 bp->bio_error = error;
4174                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
4175         }
4176         if (stat != NULL)
4177                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
4178         biodone(bp);
4179 }
4180
4181 #if defined(BUF_TRACKING) || defined(FULL_BUF_TRACKING)
4182 void
4183 biotrack_buf(struct bio *bp, const char *location)
4184 {
4185
4186         buf_track(bp->bio_track_bp, location);
4187 }
4188 #endif
4189
4190 /*
4191  *      bufwait:
4192  *
4193  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
4194  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
4195  *      error and cleared.
4196  */
4197 int
4198 bufwait(struct buf *bp)
4199 {
4200         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4201                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
4202         else
4203                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
4204         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
4205                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
4206                 return (EINTR);
4207         }
4208         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
4209                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
4210         } else {
4211                 return (0);
4212         }
4213 }
4214
4215 /*
4216  *      bufdone:
4217  *
4218  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
4219  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
4220  *      not allowed.
4221  *
4222  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
4223  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk()
4224  *      assuming B_INVAL is clear.
4225  *
4226  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
4227  *      read error occurred, or if the op was a write.  B_CACHE is never
4228  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
4229  *
4230  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
4231  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existence
4232  *      in the biodone routine.
4233  */
4234 void
4235 bufdone(struct buf *bp)
4236 {
4237         struct bufobj *dropobj;
4238         void    (*biodone)(struct buf *);
4239
4240         buf_track(bp, __func__);
4241         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
4242         dropobj = NULL;
4243
4244         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
4245         BUF_ASSERT_HELD(bp);
4246
4247         runningbufwakeup(bp);
4248         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
4249                 dropobj = bp->b_bufobj;
4250         /* call optional completion function if requested */
4251         if (bp->b_iodone != NULL) {
4252                 biodone = bp->b_iodone;
4253                 bp->b_iodone = NULL;
4254                 (*biodone) (bp);
4255                 if (dropobj)
4256                         bufobj_wdrop(dropobj);
4257                 return;
4258         }
4259         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4260                 /*
4261                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
4262                  * occurred.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
4263                  * routines.
4264                  */
4265                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
4266                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
4267                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4268                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4269                 vfs_vmio_iodone(bp);
4270         }
4271         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
4272                 buf_complete(bp);
4273         if ((bp->b_flags & B_CKHASH) != 0) {
4274                 KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ,
4275                     ("bufdone: b_iocmd %d not BIO_READ", bp->b_iocmd));
4276                 KASSERT(buf_mapped(bp), ("bufdone: bp %p not mapped", bp));
4277                 (*bp->b_ckhashcalc)(bp);
4278         }
4279         /*
4280          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
4281          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
4282          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
4283          */
4284         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
4285                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) ||
4286                     (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4287                         brelse(bp);
4288                 else
4289                         bqrelse(bp);
4290         } else
4291                 bdone(bp);
4292         if (dropobj)
4293                 bufobj_wdrop(dropobj);
4294 }
4295
4296 /*
4297  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
4298  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4299  * consistent.
4300  */
4301 void
4302 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4303 {
4304         int i;
4305         vm_object_t obj;
4306         vm_page_t m;
4307
4308         runningbufwakeup(bp);
4309         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4310                 return;
4311
4312         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4313         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4314         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4315                 m = bp->b_pages[i];
4316                 if (m == bogus_page) {
4317                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
4318                         if (!m)
4319                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
4320                         bp->b_pages[i] = m;
4321                         if (buf_mapped(bp)) {
4322                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4323                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4324                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4325                         } else
4326                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4327                 }
4328                 vm_page_sunbusy(m);
4329         }
4330         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
4331         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4332 }
4333
4334 /*
4335  * vfs_page_set_valid:
4336  *
4337  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
4338  *      range is restricted to the buffer's size.
4339  *
4340  *      This routine is typically called after a read completes.
4341  */
4342 static void
4343 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4344 {
4345         vm_ooffset_t eoff;
4346
4347         /*
4348          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
4349          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
4350          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
4351          * allocation size of the buffer.
4352          */
4353         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
4354         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4355                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4356
4357         /*
4358          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4359          * entire page.
4360          */
4361         if (eoff > off)
4362                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
4363 }
4364
4365 /*
4366  * vfs_page_set_validclean:
4367  *
4368  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
4369  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
4370  */
4371 static void
4372 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4373 {
4374         vm_ooffset_t soff, eoff;
4375
4376         /*
4377          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4378          * page boundary or cross the end of the buffer.  The end of the
4379          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4380          * of the buffer.
4381          */
4382         soff = off;
4383         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4384         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4385                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4386
4387         /*
4388          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4389          * entire page.
4390          */
4391         if (eoff > soff) {
4392                 vm_page_set_validclean(
4393                     m,
4394                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4395                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4396                 );
4397         }
4398 }
4399
4400 /*
4401  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
4402  * exclusive busy, drain it.
4403  */
4404 void
4405 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
4406 {
4407         vm_page_t m;
4408         int i, last_busied;
4409
4410         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
4411         last_busied = 0;
4412         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4413                 m = bp->b_pages[i];
4414                 if (vm_page_xbusied(m)) {
4415                         for (; last_busied < i; last_busied++)
4416                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
4417                         while (vm_page_xbusied(m)) {
4418                                 vm_page_lock(m);
4419                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4420                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage", true);
4421                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4422                         }
4423                 }
4424         }
4425         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4426                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4427 }
4428
4429 /*
4430  * This routine is called before a device strategy routine.
4431  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4432  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4433  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4434  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4435  * inconsistent.
4436  *
4437  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4438  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistent state
4439  * and should be ignored.
4440  */
4441 void
4442 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4443 {
4444         vm_object_t obj;
4445         vm_ooffset_t foff;
4446         vm_page_t m;
4447         int i;
4448         bool bogus;
4449
4450         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4451                 return;
4452
4453         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4454         foff = bp->b_offset;
4455         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4456             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4457         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4458         vfs_drain_busy_pages(bp);
4459         if (bp->b_bufsize != 0)
4460                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4461         bogus = false;
4462         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4463                 m = bp->b_pages[i];
4464
4465                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4466                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4467                         vm_page_sbusy(m);
4468                 }
4469                 /*
4470                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4471                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4472                  * bogus_page replacement for valid pages in
4473                  * partially instantiated buffers.  Partially
4474                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4475                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4476                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4477                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4478                  * first place ).  The replacement prevents the read
4479                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4480                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4481                  * It may not work properly with small-block devices.
4482                  * We need to find a better way.
4483                  */
4484                 if (clear_modify) {
4485                         pmap_remove_write(m);
4486                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4487                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4488                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4489                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4490                         bogus = true;
4491                 }
4492                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4493         }
4494         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4495         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
4496                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4497                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4498                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4499         }
4500 }
4501
4502 /*
4503  *      vfs_bio_set_valid:
4504  *
4505  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4506  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4507  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4508  *      page.
4509  */
4510 void
4511 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4512 {
4513         int i, n;
4514         vm_page_t m;
4515
4516         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4517                 return;
4518
4519         /*
4520          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4521          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4522          * first page that can be validated.
4523          */
4524         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4525         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4526
4527         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4528         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4529                 m = bp->b_pages[i];
4530                 if (n > size)
4531                         n = size;
4532                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4533                 base += n;
4534                 size -= n;
4535                 n = PAGE_SIZE;
4536         }
4537         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4538 }
4539
4540 /*
4541  *      vfs_bio_clrbuf:
4542  *
4543  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4544  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4545  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4546  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4547  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4548  *
4549  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4550  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4551  */
4552 void
4553 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4554 {
4555         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4556
4557         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4558                 clrbuf(bp);
4559                 return;
4560         }
4561         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4562         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4563         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4564         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4565             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4566                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4567                         goto unlock;
4568                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4569                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4570                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4571                         goto unlock;
4572                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4573                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4574                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4575                         goto unlock;
4576                 }
4577         }
4578         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4579         slide = 0;
4580         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4581                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4582                 ea = slide & PAGE_MASK;
4583                 if (ea == 0)
4584                         ea = PAGE_SIZE;
4585                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4586                         continue;
4587                 j = sa / DEV_BSIZE;
4588                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4589                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4590                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4591                         continue;
4592                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4593                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4594                 else {
4595                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4596                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4597                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4598                                             sa, DEV_BSIZE);
4599                                 }
4600                         }
4601                 }
4602                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4603         }
4604 unlock:
4605         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4606         bp->b_resid = 0;
4607 }
4608
4609 void
4610 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4611 {
4612         vm_page_t m;
4613         int i, n;
4614
4615         if (buf_mapped(bp)) {
4616                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4617                 bzero(bp->b_data + base, size);
4618         } else {
4619                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4620                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4621                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4622                         m = bp->b_pages[i];
4623                         if (n > size)
4624                                 n = size;
4625                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4626                         base += n;
4627                         size -= n;
4628                         n = PAGE_SIZE;
4629                 }
4630         }
4631 }
4632
4633 /*
4634  * Update buffer flags based on I/O request parameters, optionally releasing the
4635  * buffer.  If it's VMIO or direct I/O, the buffer pages are released to the VM,
4636  * where they may be placed on a page queue (VMIO) or freed immediately (direct
4637  * I/O).  Otherwise the buffer is released to the cache.
4638  */
4639 static void
4640 b_io_dismiss(struct buf *bp, int ioflag, bool release)
4641 {
4642
4643         KASSERT((ioflag & IO_NOREUSE) == 0 || (ioflag & IO_VMIO) != 0,
4644             ("buf %p non-VMIO noreuse", bp));
4645
4646         if ((ioflag & IO_DIRECT) != 0)
4647                 bp->b_flags |= B_DIRECT;
4648         if ((ioflag & (IO_VMIO | IO_DIRECT)) != 0 && LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
4649                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
4650                 if ((ioflag & IO_NOREUSE) != 0)
4651                         bp->b_flags |= B_NOREUSE;
4652                 if (release)
4653                         brelse(bp);
4654         } else if (release)
4655                 bqrelse(bp);
4656 }
4657
4658 void
4659 vfs_bio_brelse(struct buf *bp, int ioflag)
4660 {
4661
4662         b_io_dismiss(bp, ioflag, true);
4663 }
4664
4665 void
4666 vfs_bio_set_flags(struct buf *bp, int ioflag)
4667 {
4668
4669         b_io_dismiss(bp, ioflag, false);
4670 }
4671
4672 /*
4673  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4674  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4675  * not associated with a file object.
4676  */
4677 static void
4678 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4679 {
4680         vm_offset_t pg;
4681         vm_page_t p;
4682         int index;
4683
4684         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4685
4686         to = round_page(to);
4687         from = round_page(from);
4688         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4689
4690         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4691                 /*
4692                  * note: must allocate system pages since blocking here
4693                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4694                  * process we are.
4695                  */
4696                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4697                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT) |
4698                     VM_ALLOC_WAITOK);
4699                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4700                 bp->b_pages[index] = p;
4701         }
4702         bp->b_npages = index;
4703 }
4704
4705 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4706 static void
4707 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4708 {
4709         vm_offset_t from;
4710         vm_page_t p;
4711         int index, newnpages;
4712
4713         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4714
4715         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4716         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4717         if (bp->b_npages > newnpages)
4718                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4719         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4720                 p = bp->b_pages[index];
4721                 bp->b_pages[index] = NULL;
4722                 p->wire_count--;
4723                 vm_page_free(p);
4724         }
4725         vm_wire_sub(bp->b_npages - newnpages);
4726         bp->b_npages = newnpages;
4727 }
4728
4729 /*
4730  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4731  *
4732  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4733  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4734  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4735  *
4736  * Note that even if the caller determines that the address space should
4737  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4738  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4739  * check the return value.
4740  *
4741  * This function only works with pager buffers.
4742  */
4743 int
4744 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4745 {
4746         vm_prot_t prot;
4747         int pidx;
4748
4749         if (bp->b_bufsize < 0)
4750                 return (-1);
4751         prot = VM_PROT_READ;
4752         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4753                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4754         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4755             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4756             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4757                 return (-1);
4758         bp->b_npages = pidx;
4759         bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4760         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4761                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_pages, pidx);
4762                 bp->b_data = bp->b_kvabase + bp->b_offset;
4763         } else
4764                 bp->b_data = unmapped_buf;
4765         return(0);
4766 }
4767
4768 /*
4769  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4770  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4771  *
4772  * This function only works with pager buffers.
4773  */
4774 void
4775 vunmapbuf(struct buf *bp)
4776 {
4777         int npages;
4778
4779         npages = bp->b_npages;
4780         if (buf_mapped(bp))
4781                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4782         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4783
4784         bp->b_data = unmapped_buf;
4785 }
4786
4787 void
4788 bdone(struct buf *bp)
4789 {
4790         struct mtx *mtxp;
4791
4792         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4793         mtx_lock(mtxp);
4794         bp->b_flags |= B_DONE;
4795         wakeup(bp);
4796         mtx_unlock(mtxp);
4797 }
4798
4799 void
4800 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4801 {
4802         struct mtx *mtxp;
4803
4804         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4805         mtx_lock(mtxp);
4806         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4807                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4808         mtx_unlock(mtxp);
4809 }
4810
4811 int
4812 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4813 {
4814
4815         return (VOP_FSYNC(bo2vnode(bo), waitfor, curthread));
4816 }
4817
4818 void
4819 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4820 {
4821         int i = 0;
4822         struct vnode *vp;
4823
4824         vp = bp->b_vp;
4825         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4826         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4827             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4828         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4829         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4830 }
4831
4832 /*
4833  * Initialize a struct bufobj before use.  Memory is assumed zero filled.
4834  */
4835 void
4836 bufobj_init(struct bufobj *bo, void *private)
4837 {
4838         static volatile int bufobj_cleanq;
4839
4840         bo->bo_domain =
4841             atomic_fetchadd_int(&bufobj_cleanq, 1) % clean_domains;
4842         rw_init(BO_LOCKPTR(bo), "bufobj interlock");
4843         bo->bo_private = private;
4844         TAILQ_INIT(&bo->bo_clean.bv_hd);
4845         TAILQ_INIT(&bo->bo_dirty.bv_hd);
4846 }
4847
4848 void
4849 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4850 {
4851
4852         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4853         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4854         bo->bo_numoutput++;
4855 }
4856
4857 void
4858 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4859 {
4860
4861         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4862         BO_LOCK(bo);
4863         bo->bo_numoutput++;
4864         BO_UNLOCK(bo);
4865 }
4866
4867 void
4868 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4869 {
4870
4871         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4872         BO_LOCK(bo);
4873         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4874         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4875                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4876                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4877         }
4878         BO_UNLOCK(bo);
4879 }
4880
4881 int
4882 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4883 {
4884         int error;
4885
4886         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4887         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4888         error = 0;
4889         while (bo->bo_numoutput) {
4890                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4891                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4892                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4893                 if (error)
4894                         break;
4895         }
4896         return (error);
4897 }
4898
4899 /*
4900  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4901  */
4902 void
4903 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4904 {
4905
4906         if (!buf_mapped(bp)) {
4907                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4908                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4909                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4910                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4911                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4912                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4913                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4914                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4915                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4916                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4917         } else {
4918                 bip->bio_data = bp->b_data;
4919                 bip->bio_ma = NULL;
4920         }
4921 }
4922
4923 /*
4924  * The MIPS pmap code currently doesn't handle aliased pages.
4925  * The VIPT caches may not handle page aliasing themselves, leading
4926  * to data corruption.
4927  *
4928  * As such, this code makes a system extremely unhappy if said
4929  * system doesn't support unaliasing the above situation in hardware.
4930  * Some "recent" systems (eg some mips24k/mips74k cores) don't enable
4931  * this feature at build time, so it has to be handled in software.
4932  *
4933  * Once the MIPS pmap/cache code grows to support this function on
4934  * earlier chips, it should be flipped back off.
4935  */
4936 #ifdef  __mips__
4937 static int buf_pager_relbuf = 1;
4938 #else
4939 static int buf_pager_relbuf = 0;
4940 #endif
4941 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buf_pager_relbuf, CTLFLAG_RWTUN,
4942     &buf_pager_relbuf, 0,
4943     "Make buffer pager release buffers after reading");
4944
4945 /*
4946  * The buffer pager.  It uses buffer reads to validate pages.
4947  *
4948  * In contrast to the generic local pager from vm/vnode_pager.c, this
4949  * pager correctly and easily handles volumes where the underlying
4950  * device block size is greater than the machine page size.  The
4951  * buffer cache transparently extends the requested page run to be
4952  * aligned at the block boundary, and does the necessary bogus page
4953  * replacements in the addends to avoid obliterating already valid
4954  * pages.
4955  *
4956  * The only non-trivial issue is that the exclusive busy state for
4957  * pages, which is assumed by the vm_pager_getpages() interface, is
4958  * incompatible with the VMIO buffer cache's desire to share-busy the
4959  * pages.  This function performs a trivial downgrade of the pages'
4960  * state before reading buffers, and a less trivial upgrade from the
4961  * shared-busy to excl-busy state after the read.
4962  */
4963 int
4964 vfs_bio_getpages(struct vnode *vp, vm_page_t *ma, int count,
4965     int *rbehind, int *rahead, vbg_get_lblkno_t get_lblkno,
4966     vbg_get_blksize_t get_blksize)
4967 {
4968         vm_page_t m;
4969         vm_object_t object;
4970         struct buf *bp;
4971         struct mount *mp;
4972         daddr_t lbn, lbnp;
4973         vm_ooffset_t la, lb, poff, poffe;
4974         long bsize;
4975         int bo_bs, br_flags, error, i, pgsin, pgsin_a, pgsin_b;
4976         bool redo, lpart;
4977
4978         object = vp->v_object;
4979         mp = vp->v_mount;
4980         la = IDX_TO_OFF(ma[count - 1]->pindex);
4981         if (la >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
4982                 return (VM_PAGER_BAD);
4983
4984         /*
4985          * Change the meaning of la from where the last requested page starts
4986          * to where it ends, because that's the end of the requested region
4987          * and the start of the potential read-ahead region.
4988          */
4989         la += PAGE_SIZE;
4990         lpart = la > object->un_pager.vnp.vnp_size;
4991         bo_bs = get_blksize(vp, get_lblkno(vp, IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex)));
4992
4993         /*
4994          * Calculate read-ahead, behind and total pages.
4995          */
4996         pgsin = count;
4997         lb = IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex);
4998         pgsin_b = OFF_TO_IDX(lb - rounddown2(lb, bo_bs));
4999         pgsin += pgsin_b;
5000         if (rbehind != NULL)
5001                 *rbehind = pgsin_b;
5002         pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(la, bo_bs) - la);
5003         if (la + IDX_TO_OFF(pgsin_a) >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5004                 pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(object->un_pager.vnp.vnp_size,
5005                     PAGE_SIZE) - la);
5006         pgsin += pgsin_a;
5007         if (rahead != NULL)
5008                 *rahead = pgsin_a;
5009         VM_CNT_INC(v_vnodein);
5010         VM_CNT_ADD(v_vnodepgsin, pgsin);
5011
5012         br_flags = (mp != NULL && (mp->mnt_kern_flag & MNTK_UNMAPPED_BUFS)
5013             != 0) ? GB_UNMAPPED : 0;
5014         VM_OBJECT_WLOCK(object);
5015 again:
5016         for (i = 0; i < count; i++)
5017                 vm_page_busy_downgrade(ma[i]);
5018         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
5019
5020         lbnp = -1;
5021         for (i = 0; i < count; i++) {
5022                 m = ma[i];
5023
5024                 /*
5025                  * Pages are shared busy and the object lock is not
5026                  * owned, which together allow for the pages'
5027                  * invalidation.  The racy test for validity avoids
5028                  * useless creation of the buffer for the most typical
5029                  * case when invalidation is not used in redo or for
5030                  * parallel read.  The shared->excl upgrade loop at
5031                  * the end of the function catches the race in a
5032                  * reliable way (protected by the object lock).
5033                  */
5034                 if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
5035                         continue;
5036
5037                 poff = IDX_TO_OFF(m->pindex);
5038                 poffe = MIN(poff + PAGE_SIZE, object->un_pager.vnp.vnp_size);
5039                 for (; poff < poffe; poff += bsize) {
5040                         lbn = get_lblkno(vp, poff);
5041                         if (lbn == lbnp)
5042                                 goto next_page;
5043                         lbnp = lbn;
5044
5045                         bsize = get_blksize(vp, lbn);
5046                         error = bread_gb(vp, lbn, bsize, curthread->td_ucred,
5047                             br_flags, &bp);
5048                         if (error != 0)
5049                                 goto end_pages;
5050                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
5051                                 /*
5052                                  * Invalidation clears m->valid, but
5053                                  * may leave B_CACHE flag if the
5054                                  * buffer existed at the invalidation
5055                                  * time.  In this case, recycle the
5056                                  * buffer to do real read on next
5057                                  * bread() after redo.
5058                                  *
5059                                  * Otherwise B_RELBUF is not strictly
5060                                  * necessary, enable to reduce buf
5061                                  * cache pressure.
5062                                  */
5063                                 if (buf_pager_relbuf ||
5064                                     m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
5065                                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
5066
5067                                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
5068                                 brelse(bp);
5069                         } else {
5070                                 bqrelse(bp);
5071                         }
5072                 }
5073                 KASSERT(1 /* racy, enable for debugging */ ||
5074                     m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL || i == count - 1,
5075                     ("buf %d %p invalid", i, m));
5076                 if (i == count - 1 && lpart) {
5077                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
5078                         if (m->valid != 0 &&
5079                             m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
5080                                 vm_page_zero_invalid(m, TRUE);
5081                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
5082                 }
5083 next_page:;
5084         }
5085 end_pages:
5086
5087         VM_OBJECT_WLOCK(object);
5088         redo = false;
5089         for (i = 0; i < count; i++) {
5090                 vm_page_sunbusy(ma[i]);
5091                 ma[i] = vm_page_grab(object, ma[i]->pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
5092
5093                 /*
5094                  * Since the pages were only sbusy while neither the
5095                  * buffer nor the object lock was held by us, or
5096                  * reallocated while vm_page_grab() slept for busy
5097                  * relinguish, they could have been invalidated.
5098                  * Recheck the valid bits and re-read as needed.
5099                  *
5100                  * Note that the last page is made fully valid in the
5101                  * read loop, and partial validity for the page at
5102                  * index count - 1 could mean that the page was
5103                  * invalidated or removed, so we must restart for
5104                  * safety as well.
5105                  */
5106                 if (ma[i]->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
5107                         redo = true;
5108         }
5109         if (redo && error == 0)
5110                 goto again;
5111         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
5112         return (error != 0 ? VM_PAGER_ERROR : VM_PAGER_OK);
5113 }
5114
5115 #include "opt_ddb.h"
5116 #ifdef DDB
5117 #include <ddb/ddb.h>
5118
5119 /* DDB command to show buffer data */
5120 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
5121 {
5122         /* get args */
5123         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
5124 #ifdef FULL_BUF_TRACKING
5125         uint32_t i, j;
5126 #endif
5127
5128         if (!have_addr) {
5129                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
5130                 return;
5131         }
5132
5133         db_printf("buf at %p\n", bp);
5134         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
5135             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
5136             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
5137         db_printf(
5138             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
5139             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
5140             "b_dep = %p\n",
5141             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
5142             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
5143             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
5144         db_printf("b_kvabase = %p, b_kvasize = %d\n",
5145             bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
5146         if (bp->b_npages) {
5147                 int i;
5148                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
5149                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
5150                         vm_page_t m;
5151                         m = bp->b_pages[i];
5152                         if (m != NULL)
5153                                 db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", m->object,
5154                                     (u_long)m->pindex,
5155                                     (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5156                         else
5157                                 db_printf("( ??? )");
5158                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
5159                                 db_printf(",");
5160                 }
5161                 db_printf("\n");
5162         }
5163 #if defined(FULL_BUF_TRACKING)
5164         db_printf("b_io_tracking: b_io_tcnt = %u\n", bp->b_io_tcnt);
5165
5166         i = bp->b_io_tcnt % BUF_TRACKING_SIZE;
5167         for (j = 1; j <= BUF_TRACKING_SIZE; j++) {
5168                 if (bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)] == NULL)
5169                         continue;
5170                 db_printf(" %2u: %s\n", j,
5171                     bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)]);
5172         }
5173 #elif defined(BUF_TRACKING)
5174         db_printf("b_io_tracking: %s\n", bp->b_io_tracking);
5175 #endif
5176         db_printf(" ");
5177         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
5178 }
5179
5180 DB_SHOW_COMMAND(bufqueues, bufqueues)
5181 {
5182         struct bufdomain *bd;
5183         int i, j;
5184
5185         db_printf("bqempty: %d\n", bqempty.bq_len);
5186         db_printf("bqdirty: %d\n", bqdirty.bq_len);
5187
5188         for (i = 0; i < clean_domains; i++) {
5189                 bd = &bdclean[i];
5190                 db_printf("Buf domain %d\n", i);
5191                 db_printf("\tfreebufs\t%d\n", bd->bd_freebuffers);
5192                 db_printf("\tlofreebufs\t%d\n", bd->bd_lofreebuffers);
5193                 db_printf("\thifreebufs\t%d\n", bd->bd_hifreebuffers);
5194                 db_printf("\n");
5195                 db_printf("\tbufspace\t%ld\n", bd->bd_bufspace);
5196                 db_printf("\tmaxbufspace\t%ld\n", bd->bd_maxbufspace);
5197                 db_printf("\thibufspace\t%ld\n", bd->bd_hibufspace);
5198                 db_printf("\tlobufspace\t%ld\n", bd->bd_lobufspace);
5199                 db_printf("\tbufspacethresh\t%ld\n", bd->bd_bufspacethresh);
5200                 db_printf("\n");
5201                 db_printf("\tcleanq count\t%d\n", bd->bd_cleanq->bq_len);
5202                 db_printf("\twakeup\t\t%d\n", bd->bd_wanted);
5203                 db_printf("\tlim\t\t%d\n", bd->bd_lim);
5204                 db_printf("\tCPU ");
5205                 for (j = 0; j < mp_maxid + 1; j++)
5206                         db_printf("%d, ", bd->bd_subq[j].bq_len);
5207                 db_printf("\n");
5208         }
5209 }
5210
5211 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
5212 {
5213         struct buf *bp;
5214         int i;
5215
5216         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5217                 bp = &buf[i];
5218                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
5219                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5220                         db_printf("\n");
5221                         if (db_pager_quit)
5222                                 break;
5223                 }
5224         }
5225 }
5226
5227 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
5228 {
5229         struct vnode *vp;
5230         struct buf *bp;
5231
5232         if (!have_addr) {
5233                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
5234                 return;
5235         }
5236         vp = (struct vnode *)addr;
5237         db_printf("Clean buffers:\n");
5238         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
5239                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5240                 db_printf("\n");
5241         }
5242         db_printf("Dirty buffers:\n");
5243         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
5244                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5245                 db_printf("\n");
5246         }
5247 }
5248
5249 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
5250 {
5251         struct buf *bp;
5252         int i, used = 0, nfree = 0;
5253
5254         if (have_addr) {
5255                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
5256                 return;
5257         }
5258
5259         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5260                 bp = &buf[i];
5261                 if (bp->b_qindex == QUEUE_EMPTY)
5262                         nfree++;
5263                 else
5264                         used++;
5265         }
5266
5267         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
5268             nfree + used);
5269         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
5270 }
5271 #endif /* DDB */