]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFC
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
8  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
29  * SUCH DAMAGE.
30  */
31
32 /*
33  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
34  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
35  * sure that the performance degradation associated with schemes such
36  * as this is not realized.
37  *
38  * Author:  John S. Dyson
39  * Significant help during the development and debugging phases
40  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
41  *
42  * see man buf(9) for more info.
43  */
44
45 #include <sys/cdefs.h>
46 __FBSDID("$FreeBSD$");
47
48 #include <sys/param.h>
49 #include <sys/systm.h>
50 #include <sys/bio.h>
51 #include <sys/conf.h>
52 #include <sys/buf.h>
53 #include <sys/devicestat.h>
54 #include <sys/eventhandler.h>
55 #include <sys/fail.h>
56 #include <sys/limits.h>
57 #include <sys/lock.h>
58 #include <sys/malloc.h>
59 #include <sys/mount.h>
60 #include <sys/mutex.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/kthread.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/resourcevar.h>
65 #include <sys/rwlock.h>
66 #include <sys/sysctl.h>
67 #include <sys/vmem.h>
68 #include <sys/vmmeter.h>
69 #include <sys/vnode.h>
70 #include <geom/geom.h>
71 #include <vm/vm.h>
72 #include <vm/vm_param.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_pageout.h>
75 #include <vm/vm_page.h>
76 #include <vm/vm_object.h>
77 #include <vm/vm_extern.h>
78 #include <vm/vm_map.h>
79 #include "opt_compat.h"
80 #include "opt_directio.h"
81 #include "opt_swap.h"
82
83 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
84
85 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
86
87 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
88         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
89         .bop_write      =       bufwrite,
90         .bop_strategy   =       bufstrategy,
91         .bop_sync       =       bufsync,
92         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
93 };
94
95 /*
96  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
97  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
98  */
99 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
100 caddr_t unmapped_buf;
101
102 static struct proc *bufdaemonproc;
103
104 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
105 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
106 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
107                 vm_offset_t to);
108 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
109 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
110                 vm_page_t m);
111 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
112 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
113 static void vfs_vmio_release(struct buf *bp);
114 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
115                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
116 static int buf_flush(struct vnode *vp, int);
117 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
118 static void buf_daemon(void);
119 static void bremfreel(struct buf *bp);
120 static __inline void bd_wakeup(void);
121 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
122     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
123 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
124 #endif
125
126 int vmiodirenable = TRUE;
127 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
128     "Use the VM system for directory writes");
129 long runningbufspace;
130 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
131     "Amount of presently outstanding async buffer io");
132 static long bufspace;
133 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
134     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
135 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
136     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
137 #else
138 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
139     "Virtual memory used for buffers");
140 #endif
141 static long unmapped_bufspace;
142 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, unmapped_bufspace, CTLFLAG_RD,
143     &unmapped_bufspace, 0,
144     "Amount of unmapped buffers, inclusive in the bufspace");
145 static long maxbufspace;
146 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
147     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
148 static long bufmallocspace;
149 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
150     "Amount of malloced memory for buffers");
151 static long maxbufmallocspace;
152 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
153     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
154 static long lobufspace;
155 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
156     "Minimum amount of buffers we want to have");
157 long hibufspace;
158 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
159     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
160 static int bufreusecnt;
161 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
162     "Number of times we have reused a buffer");
163 static int buffreekvacnt;
164 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
165     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
166 static int bufdefragcnt;
167 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
168     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
169 static long lorunningspace;
170 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0,
171     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
172 static long hirunningspace;
173 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0,
174     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
175 int dirtybufferflushes;
176 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
177     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
178 int bdwriteskip;
179 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
180     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
181 int altbufferflushes;
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
183     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
184 static int recursiveflushes;
185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
186     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
187 static int numdirtybuffers;
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
189     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
190 static int lodirtybuffers;
191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
192     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
193 static int hidirtybuffers;
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
195     "When the number of dirty buffers is considered severe");
196 int dirtybufthresh;
197 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
198     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
199 static int numfreebuffers;
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
201     "Number of free buffers");
202 static int lofreebuffers;
203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
204    "XXX Unused");
205 static int hifreebuffers;
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
207    "XXX Complicatedly unused");
208 static int getnewbufcalls;
209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
210    "Number of calls to getnewbuf");
211 static int getnewbufrestarts;
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
213     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
214 static int mappingrestarts;
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RW, &mappingrestarts, 0,
216     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
217     "unmapped buffer");
218 static int flushbufqtarget = 100;
219 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
220     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
221 static long notbufdflushes;
222 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes, 0,
223     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
224 static long barrierwrites;
225 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
226     "Number of barrier writes");
227 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
228     &unmapped_buf_allowed, 0,
229     "Permit the use of the unmapped i/o");
230
231 /*
232  * Lock for the non-dirty bufqueues
233  */
234 static struct mtx_padalign bqclean;
235
236 /*
237  * Lock for the dirty queue.
238  */
239 static struct mtx_padalign bqdirty;
240
241 /*
242  * This lock synchronizes access to bd_request.
243  */
244 static struct mtx_padalign bdlock;
245
246 /*
247  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
248  * waitrunningbufspace().
249  */
250 static struct mtx_padalign rbreqlock;
251
252 /*
253  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
254  */
255 static struct mtx_padalign nblock;
256
257 /*
258  * Lock that protects bdirtywait.
259  */
260 static struct mtx_padalign bdirtylock;
261
262 /*
263  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
264  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
265  * is idling.
266  */
267 static int bd_request;
268
269 /*
270  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
271  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
272  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
273  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
274  */
275 static int bd_speedupreq;
276
277 /*
278  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
279  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
280  * really that bad.  it would be better to split the buffer
281  * for input in the case of buffers partially already in memory,
282  * but the code is intricate enough already.
283  */
284 vm_page_t bogus_page;
285
286 /*
287  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
288  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
289  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
290  */
291 static int runningbufreq;
292
293 /* 
294  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
295  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
296  * by and/or.
297  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountadd(), bwillwrite(),
298  * getnewbuf(), and getblk().
299  */
300 static int needsbuffer;
301
302 /*
303  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
304  */
305 static int bdirtywait;
306
307 /*
308  * Definitions for the buffer free lists.
309  */
310 #define BUFFER_QUEUES   5       /* number of free buffer queues */
311
312 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
313 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
314 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
315 #define QUEUE_EMPTYKVA  3       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
316 #define QUEUE_EMPTY     4       /* empty buffer headers */
317 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
318
319 /* Queues for free buffers with various properties */
320 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
321 #ifdef INVARIANTS
322 static int bq_len[BUFFER_QUEUES];
323 #endif
324
325 /*
326  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
327  * buf_wmesg is referred from macros.
328  */
329 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
330
331 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
332 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
333 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
334
335 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
336     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
337 static int
338 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
339 {
340         long lvalue;
341         int ivalue;
342
343         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
344                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
345         lvalue = *(long *)arg1;
346         if (lvalue > INT_MAX)
347                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
348                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
349         ivalue = lvalue;
350         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
351 }
352 #endif
353
354 #ifdef DIRECTIO
355 extern void ffs_rawread_setup(void);
356 #endif /* DIRECTIO */
357
358 /*
359  *      bqlock:
360  *
361  *      Return the appropriate queue lock based on the index.
362  */
363 static inline struct mtx *
364 bqlock(int qindex)
365 {
366
367         if (qindex == QUEUE_DIRTY)
368                 return (struct mtx *)(&bqdirty);
369         return (struct mtx *)(&bqclean);
370 }
371
372 /*
373  *      bdirtywakeup:
374  *
375  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
376  */
377 static void
378 bdirtywakeup(void)
379 {
380         mtx_lock(&bdirtylock);
381         if (bdirtywait) {
382                 bdirtywait = 0;
383                 wakeup(&bdirtywait);
384         }
385         mtx_unlock(&bdirtylock);
386 }
387
388 /*
389  *      bdirtysub:
390  *
391  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
392  *      threads blocked in bwillwrite().
393  */
394 static void
395 bdirtysub(void)
396 {
397
398         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, -1) ==
399             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
400                 bdirtywakeup();
401 }
402
403 /*
404  *      bdirtyadd:
405  *
406  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
407  *      daemon if needed.
408  */
409 static void
410 bdirtyadd(void)
411 {
412
413         /*
414          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
415          * buf daemon will keep running until the condition clears.
416          */
417         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, 1) ==
418             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
419                 bd_wakeup();
420 }
421
422 /*
423  *      bufspacewakeup:
424  *
425  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
426  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
427  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
428  *      bp's get placed back in the queues.
429  */
430
431 static __inline void
432 bufspacewakeup(void)
433 {
434
435         /*
436          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
437          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
438          * process will be able to now.
439          */
440         mtx_lock(&nblock);
441         if (needsbuffer & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) {
442                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
443                 wakeup(&needsbuffer);
444         }
445         mtx_unlock(&nblock);
446 }
447
448 /*
449  *      runningwakeup:
450  *
451  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
452  *      below lorunningspace.
453  */
454 static void
455 runningwakeup(void)
456 {
457
458         mtx_lock(&rbreqlock);
459         if (runningbufreq) {
460                 runningbufreq = 0;
461                 wakeup(&runningbufreq);
462         }
463         mtx_unlock(&rbreqlock);
464 }
465
466 /*
467  *      runningbufwakeup:
468  *
469  *      Decrement the outstanding write count according.
470  */
471 void
472 runningbufwakeup(struct buf *bp)
473 {
474         long space, bspace;
475
476         bspace = bp->b_runningbufspace;
477         if (bspace == 0)
478                 return;
479         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
480         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
481             space, bspace));
482         bp->b_runningbufspace = 0;
483         /*
484          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
485          * the threshold to falling below it.
486          */
487         if (space < lorunningspace)
488                 return;
489         if (space - bspace > lorunningspace)
490                 return;
491         runningwakeup();
492 }
493
494 /*
495  *      bufcountadd:
496  *
497  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
498  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
499  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
500  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
501  */
502 static __inline void
503 bufcountadd(struct buf *bp)
504 {
505         int old;
506
507         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
508             ("buf %p already counted as free", bp));
509         bp->b_flags |= B_INFREECNT;
510         old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, 1);
511         KASSERT(old >= 0 && old < nbuf,
512             ("numfreebuffers climbed to %d", old + 1));
513         mtx_lock(&nblock);
514         if (needsbuffer) {
515                 needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_ANY;
516                 if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
517                         needsbuffer &= ~VFS_BIO_NEED_FREE;
518                 wakeup(&needsbuffer);
519         }
520         mtx_unlock(&nblock);
521 }
522
523 /*
524  *      bufcountsub:
525  *
526  *      Decrement the numfreebuffers count as needed.
527  */
528 static void
529 bufcountsub(struct buf *bp)
530 {
531         int old;
532
533         /*
534          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
535          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
536          * numfreebuffers.
537          */
538         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
539                 KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0,
540                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
541                 bp->b_flags &= ~B_INFREECNT;
542                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
543                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
544         }
545 }
546
547 /*
548  *      waitrunningbufspace()
549  *
550  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
551  *      running.  This routine is used in async-write situations to
552  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
553  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
554  *
555  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
556  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
557  *      caller's write has reached the device.
558  */
559 void
560 waitrunningbufspace(void)
561 {
562
563         mtx_lock(&rbreqlock);
564         while (runningbufspace > hirunningspace) {
565                 runningbufreq = 1;
566                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
567         }
568         mtx_unlock(&rbreqlock);
569 }
570
571
572 /*
573  *      vfs_buf_test_cache:
574  *
575  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
576  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
577  *      valid data.
578  */
579 static __inline
580 void
581 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
582                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
583                   vm_page_t m)
584 {
585
586         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
587         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
588                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
589                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
590                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
591         }
592 }
593
594 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
595 static __inline void
596 bd_wakeup(void)
597 {
598
599         mtx_lock(&bdlock);
600         if (bd_request == 0) {
601                 bd_request = 1;
602                 wakeup(&bd_request);
603         }
604         mtx_unlock(&bdlock);
605 }
606
607 /*
608  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
609  */
610 void
611 bd_speedup(void)
612 {
613         int needwake;
614
615         mtx_lock(&bdlock);
616         needwake = 0;
617         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
618                 needwake = 1;
619         bd_speedupreq = 1;
620         bd_request = 1;
621         if (needwake)
622                 wakeup(&bd_request);
623         mtx_unlock(&bdlock);
624 }
625
626 #ifdef __i386__
627 #define TRANSIENT_DENOM 5
628 #else
629 #define TRANSIENT_DENOM 10
630 #endif
631
632 /*
633  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
634  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
635  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
636  * being reserved at this time.
637  */
638 caddr_t
639 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
640 {
641         int tuned_nbuf;
642         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
643
644         /*
645          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
646          * PAGE_SIZE is >= 1K)
647          */
648         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
649
650         /*
651          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
652          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
653          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
654          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
655          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
656          * maxbcache bytes.
657          *
658          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
659          */
660         if (nbuf == 0) {
661                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
662
663                 nbuf = 50;
664                 if (physmem_est > 4096)
665                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
666                             65536 / factor);
667                 if (physmem_est > 65536)
668                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
669                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
670
671                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
672                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
673                 tuned_nbuf = 1;
674         } else
675                 tuned_nbuf = 0;
676
677         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
678         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
679         if (nbuf > maxbuf) {
680                 if (!tuned_nbuf)
681                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
682                             maxbuf);
683                 nbuf = maxbuf;
684         }
685
686         /*
687          * Ideal allocation size for the transient bio submap if 10%
688          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
689          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
690          *
691          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
692          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
693          * maximum buffer map extent on the platform.
694          *
695          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
696          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
697          * with ample KVA space.
698          */
699         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
700                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
701                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
702                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
703                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
704                         /*
705                          * There is more KVA than memory.  Do not
706                          * adjust buffer map size, and assign the rest
707                          * of maxbuf to transient map.
708                          */
709                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
710                 } else {
711                         /*
712                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
713                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
714                          * the buffer map to the transient bio map.
715                          */
716                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
717                         buf_sz -= biotmap_sz;
718                 }
719                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
720                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
721                 else
722                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
723                 /*
724                  * Artifically limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
725                  * using the transient mapping.
726                  */
727                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
728                         bio_transient_maxcnt = 1024;
729                 if (tuned_nbuf)
730                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
731         }
732
733         /*
734          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
735          * We have no less then 16 and no more then 256.
736          */
737         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
738 #ifdef NSWBUF_MIN
739         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
740                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
741 #endif
742 #ifdef DIRECTIO
743         ffs_rawread_setup();
744 #endif
745
746         /*
747          * Reserve space for the buffer cache buffers
748          */
749         swbuf = (void *)v;
750         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
751         buf = (void *)v;
752         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
753
754         return(v);
755 }
756
757 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
758 void
759 bufinit(void)
760 {
761         struct buf *bp;
762         int i;
763
764         mtx_init(&bqclean, "bufq clean lock", NULL, MTX_DEF);
765         mtx_init(&bqdirty, "bufq dirty lock", NULL, MTX_DEF);
766         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
767         mtx_init(&nblock, "needsbuffer lock", NULL, MTX_DEF);
768         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
769         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
770
771         /* next, make a null set of free lists */
772         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
773                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
774
775         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
776         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
777                 bp = &buf[i];
778                 bzero(bp, sizeof *bp);
779                 bp->b_flags = B_INVAL | B_INFREECNT;
780                 bp->b_rcred = NOCRED;
781                 bp->b_wcred = NOCRED;
782                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
783                 bp->b_xflags = 0;
784                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
785                 BUF_LOCKINIT(bp);
786                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
787 #ifdef INVARIANTS
788                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
789 #endif
790         }
791
792         /*
793          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
794          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
795          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
796          * used by most other processes.  The differential is required to 
797          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
798          * be blocked waiting for buffer space.
799          *
800          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
801          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
802          * by the system.
803          */
804         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
805         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
806         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
807
808         /*
809          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
810          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
811          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
812          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
813          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
814          * hirunningspace.
815          */
816         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBSIZE),
817             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
818         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBSIZE);
819
820 /*
821  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
822  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
823  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
824  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
825  * (small) directories.
826  */
827         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
828
829 /*
830  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
831  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
832  */
833         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
834         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
835         numdirtybuffers = 0;
836 /*
837  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
838  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
839  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
840  * BKVASIZE'd buffers.
841  */
842         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
843                 hidirtybuffers >>= 1;
844         }
845         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
846
847 /*
848  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
849  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
850  * emergency reserve.
851  */
852         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
853         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
854         numfreebuffers = nbuf;
855
856         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
857             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
858         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
859 }
860
861 #ifdef INVARIANTS
862 static inline void
863 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
864 {
865
866         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0,
867             ("mapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
868         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
869             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
870         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
871             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
872 }
873
874 static inline void
875 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
876 {
877
878         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == B_UNMAPPED,
879             ("unmapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
880         KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf,
881             ("unmapped buf: corrupted b_kvabase %p", bp));
882         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
883             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
884 }
885
886 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
887 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
888 #else
889 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
890 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
891 #endif
892
893 static void
894 bpmap_qenter(struct buf *bp)
895 {
896
897         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
898
899         /*
900          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
901          * bp->b_offset may be offset into the first page.
902          */
903         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
904         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
905         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
906             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
907 }
908
909 /*
910  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
911  *
912  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
913  */
914 static void
915 bfreekva(struct buf *bp)
916 {
917
918         if (bp->b_kvasize == 0)
919                 return;
920
921         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
922         atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
923         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
924                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
925                 vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase,
926                     bp->b_kvasize);
927         } else {
928                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
929                 if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
930                         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc,
931                             bp->b_kvasize);
932                 }
933                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
934                 bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
935         }
936         bp->b_kvasize = 0;
937         bufspacewakeup();
938 }
939
940 /*
941  *      binsfree:
942  *
943  *      Insert the buffer into the appropriate free list.
944  */
945 static void
946 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
947 {
948         struct mtx *olock, *nlock;
949
950         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
951
952         olock = bqlock(bp->b_qindex);
953         nlock = bqlock(qindex);
954         mtx_lock(olock);
955         /* Handle delayed bremfree() processing. */
956         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
957                 bremfreel(bp);
958
959         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
960                 panic("binsfree: free buffer onto another queue???");
961
962         bp->b_qindex = qindex;
963         if (olock != nlock) {
964                 mtx_unlock(olock);
965                 mtx_lock(nlock);
966         }
967         if (bp->b_flags & B_AGE)
968                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
969         else
970                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
971 #ifdef INVARIANTS
972         bq_len[bp->b_qindex]++;
973 #endif
974         mtx_unlock(nlock);
975
976         /*
977          * Something we can maybe free or reuse.
978          */
979         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
980                 bufspacewakeup();
981
982         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
983                 bufcountadd(bp);
984 }
985
986 /*
987  *      bremfree:
988  *
989  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
990  *      
991  */
992 void
993 bremfree(struct buf *bp)
994 {
995
996         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
997         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
998             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
999         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1000             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1001         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1002
1003         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1004         bufcountsub(bp);
1005 }
1006
1007 /*
1008  *      bremfreef:
1009  *
1010  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1011  *      it abuses the b_freelist pointer.
1012  */
1013 void
1014 bremfreef(struct buf *bp)
1015 {
1016         struct mtx *qlock;
1017
1018         qlock = bqlock(bp->b_qindex);
1019         mtx_lock(qlock);
1020         bremfreel(bp);
1021         mtx_unlock(qlock);
1022 }
1023
1024 /*
1025  *      bremfreel:
1026  *
1027  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1028  *      correct qlock held.
1029  */
1030 static void
1031 bremfreel(struct buf *bp)
1032 {
1033
1034         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
1035             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1036         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1037             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
1038         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1039         mtx_assert(bqlock(bp->b_qindex), MA_OWNED);
1040
1041         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1042 #ifdef INVARIANTS
1043         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
1044             bp->b_qindex));
1045         bq_len[bp->b_qindex]--;
1046 #endif
1047         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1048         /*
1049          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
1050          * from the queue and return the stats are already done.
1051          */
1052         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1053                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1054                 return;
1055         }
1056         bufcountsub(bp);
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1061  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1062  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1063  */
1064 void
1065 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
1066     int cnt, struct ucred * cred)
1067 {
1068         struct buf *rabp;
1069         int i;
1070
1071         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1072                 if (inmem(vp, *rablkno))
1073                         continue;
1074                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1075
1076                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1077                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1078                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
1079                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1080                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1081                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1082                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1083                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1084                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
1085                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
1086                         BUF_KERNPROC(rabp);
1087                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1088                         bstrategy(rabp);
1089                 } else {
1090                         brelse(rabp);
1091                 }
1092         }
1093 }
1094
1095 /*
1096  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1097  *
1098  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1099  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1100  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1101  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1102  */
1103 int
1104 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1105     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1106 {
1107         struct buf *bp;
1108         int rv = 0, readwait = 0;
1109
1110         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1111         /*
1112          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1113          */
1114         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1115         if (bp == NULL)
1116                 return (EBUSY);
1117
1118         /* if not found in cache, do some I/O */
1119         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1120                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1121                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1122                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1123                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1124                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1125                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1126                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1127                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1128                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1129                 bstrategy(bp);
1130                 ++readwait;
1131         }
1132
1133         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1134
1135         if (readwait) {
1136                 rv = bufwait(bp);
1137         }
1138         return (rv);
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1143  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1144  * is invalid.
1145  *
1146  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1147  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1148  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1149  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1150  * here.
1151  */
1152 int
1153 bufwrite(struct buf *bp)
1154 {
1155         int oldflags;
1156         struct vnode *vp;
1157         long space;
1158         int vp_md;
1159
1160         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1161         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1162                 brelse(bp);
1163                 return (0);
1164         }
1165
1166         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1167                 barrierwrites++;
1168
1169         oldflags = bp->b_flags;
1170
1171         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1172
1173         if (bp->b_pin_count > 0)
1174                 bunpin_wait(bp);
1175
1176         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1177             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1178
1179         vp = bp->b_vp;
1180         if (vp)
1181                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1182         else
1183                 vp_md = 0;
1184
1185         /*
1186          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1187          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1188          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1189          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1190          */
1191         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1192         bundirty(bp);
1193
1194         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1195         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1196         bp->b_flags |= B_CACHE;
1197         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1198
1199         vfs_busy_pages(bp, 1);
1200
1201         /*
1202          * Normal bwrites pipeline writes
1203          */
1204         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1205         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1206
1207         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1208                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1209         if (oldflags & B_ASYNC)
1210                 BUF_KERNPROC(bp);
1211         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1212         bstrategy(bp);
1213
1214         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1215                 int rtval = bufwait(bp);
1216                 brelse(bp);
1217                 return (rtval);
1218         } else if (space > hirunningspace) {
1219                 /*
1220                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1221                  * system.  We will not deadlock here because
1222                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1223                  * to complete. We do not block here if it is the update
1224                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1225                  * to deadlock.
1226                  */
1227                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1228                         waitrunningbufspace();
1229         }
1230
1231         return (0);
1232 }
1233
1234 void
1235 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1236 {
1237         struct buf *nbp;
1238
1239         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1240                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1241                 altbufferflushes++;
1242         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1243                 BO_LOCK(bo);
1244                 /*
1245                  * Try to find a buffer to flush.
1246                  */
1247                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1248                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1249                             BUF_LOCK(nbp,
1250                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1251                                 continue;
1252                         if (bp == nbp)
1253                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1254                         BO_UNLOCK(bo);
1255                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
1256                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
1257                                 BO_LOCK(bo);
1258                                 BUF_UNLOCK(nbp);
1259                                 continue;
1260                         }
1261                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
1262                                 vfs_bio_awrite(nbp);
1263                         } else {
1264                                 bremfree(nbp);
1265                                 bawrite(nbp);
1266                         }
1267                         dirtybufferflushes++;
1268                         break;
1269                 }
1270                 if (nbp == NULL)
1271                         BO_UNLOCK(bo);
1272         }
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1277  * anything if the buffer is marked invalid.
1278  *
1279  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1280  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1281  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1282  * out synchronously.
1283  */
1284 void
1285 bdwrite(struct buf *bp)
1286 {
1287         struct thread *td = curthread;
1288         struct vnode *vp;
1289         struct bufobj *bo;
1290
1291         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1292         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1293         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1294             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1295         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1296
1297         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1298                 brelse(bp);
1299                 return;
1300         }
1301
1302         /*
1303          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1304          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1305          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1306          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1307          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1308          */
1309         vp = bp->b_vp;
1310         bo = bp->b_bufobj;
1311         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1312                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1313                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1314                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1315         } else
1316                 recursiveflushes++;
1317
1318         bdirty(bp);
1319         /*
1320          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1321          * true even of NFS now.
1322          */
1323         bp->b_flags |= B_CACHE;
1324
1325         /*
1326          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1327          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1328          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1329          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1330          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1331          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1332          * the bmap then...  So, this is important to do.
1333          */
1334         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1335                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1336         }
1337
1338         /*
1339          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1340          * pages.
1341          *
1342          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1343          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1344          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1345          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1346          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1347          * or perhaps the cluster will be completed.
1348          */
1349         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1350         bqrelse(bp);
1351
1352         /*
1353          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1354          * due to the softdep code.
1355          */
1356 }
1357
1358 /*
1359  *      bdirty:
1360  *
1361  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1362  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1363  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1364  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1365  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1366  *
1367  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1368  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1369  *      should only be called if the buffer is known-good.
1370  *
1371  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1372  *      count.
1373  *
1374  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1375  */
1376 void
1377 bdirty(struct buf *bp)
1378 {
1379
1380         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1381             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1382         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1383         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1384             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1385         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1386         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1387         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1388
1389         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1390                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1391                 reassignbuf(bp);
1392                 bdirtyadd();
1393         }
1394 }
1395
1396 /*
1397  *      bundirty:
1398  *
1399  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1400  *
1401  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1402  *      count.
1403  *      
1404  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1405  */
1406
1407 void
1408 bundirty(struct buf *bp)
1409 {
1410
1411         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1412         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1413         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1414             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1415         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1416
1417         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1418                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1419                 reassignbuf(bp);
1420                 bdirtysub();
1421         }
1422         /*
1423          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1424          */
1425         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1426 }
1427
1428 /*
1429  *      bawrite:
1430  *
1431  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1432  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1433  *
1434  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1435  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1436  */
1437 void
1438 bawrite(struct buf *bp)
1439 {
1440
1441         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1442         (void) bwrite(bp);
1443 }
1444
1445 /*
1446  *      babarrierwrite:
1447  *
1448  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1449  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1450  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1451  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1452  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1453  */
1454 void
1455 babarrierwrite(struct buf *bp)
1456 {
1457
1458         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1459         (void) bwrite(bp);
1460 }
1461
1462 /*
1463  *      bbarrierwrite:
1464  *
1465  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1466  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1467  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1468  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1469  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1470  */
1471 int
1472 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1473 {
1474
1475         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1476         return (bwrite(bp));
1477 }
1478
1479 /*
1480  *      bwillwrite:
1481  *
1482  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1483  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1484  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1485  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1486  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1487  */
1488 void
1489 bwillwrite(void)
1490 {
1491
1492         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1493                 mtx_lock(&bdirtylock);
1494                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1495                         bdirtywait = 1;
1496                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
1497                             "flswai", 0);
1498                 }
1499                 mtx_unlock(&bdirtylock);
1500         }
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Return true if we have too many dirty buffers.
1505  */
1506 int
1507 buf_dirty_count_severe(void)
1508 {
1509
1510         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1511 }
1512
1513 static __noinline int
1514 buf_vm_page_count_severe(void)
1515 {
1516
1517         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1518
1519         return vm_page_count_severe();
1520 }
1521
1522 /*
1523  *      brelse:
1524  *
1525  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1526  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1527  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1528  */
1529 void
1530 brelse(struct buf *bp)
1531 {
1532         int qindex;
1533
1534         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1535             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1536         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1537             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1538
1539         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1540                 /*
1541                  * Do not process, in particular, do not handle the
1542                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1543                  */
1544                 BUF_UNLOCK(bp);
1545                 return;
1546         }
1547
1548         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1549                 bqrelse(bp);
1550                 return;
1551         }
1552
1553         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1554             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1555                 /*
1556                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1557                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1558                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1559                  * is futile.
1560                  */
1561                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1562                 bdirty(bp);
1563         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1564             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1565                 /*
1566                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1567                  * cache the buffer.
1568                  */
1569                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1570                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1571                         buf_deallocate(bp);
1572                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1573                         bdirtysub();
1574                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1575                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1576                         if (bp->b_bufsize)
1577                                 allocbuf(bp, 0);
1578                         if (bp->b_vp)
1579                                 brelvp(bp);
1580                 }
1581         }
1582
1583         /*
1584          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1585          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1586          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1587          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1588          * 
1589          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1590          * if B_DELWRI is set.
1591          *
1592          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1593          * on pages to return pages to the VM page queues.
1594          */
1595         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1596                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1597         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1598                 /*
1599                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1600                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1601                  */
1602                 if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1603                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1604         }
1605
1606         /*
1607          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1608          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1609          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1610          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1611          *
1612          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1613          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1614          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1615          *
1616          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1617          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1618          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1619          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1620          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1621          * background write.
1622          */
1623         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1624             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1625                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1626                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1627                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1628             ) {
1629
1630                 int i, j, resid;
1631                 vm_page_t m;
1632                 off_t foff;
1633                 vm_pindex_t poff;
1634                 vm_object_t obj;
1635
1636                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1637
1638                 /*
1639                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1640                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1641                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1642                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1643                  *
1644                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1645                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1646                  * m->dirty, etc...). 
1647                  *
1648                  * See man buf(9) for more information
1649                  */
1650                 resid = bp->b_bufsize;
1651                 foff = bp->b_offset;
1652                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1653                         int had_bogus = 0;
1654
1655                         m = bp->b_pages[i];
1656
1657                         /*
1658                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1659                          * now.
1660                          */
1661                         if (m == bogus_page) {
1662                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1663                                 had_bogus = 1;
1664
1665                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
1666                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1667                                         vm_page_t mtmp;
1668                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1669                                         if (mtmp == bogus_page) {
1670                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1671                                                 if (!mtmp) {
1672                                                         panic("brelse: page missing\n");
1673                                                 }
1674                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1675                                         }
1676                                 }
1677                                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
1678
1679                                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_UNMAPPED)) == 0) {
1680                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1681                                         pmap_qenter(
1682                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1683                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1684                                 }
1685                                 m = bp->b_pages[i];
1686                         }
1687                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1688                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1689                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1690                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1691                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1692                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1693
1694                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1695                                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1696                                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
1697                                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1698                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1699                                 if (had_bogus)
1700                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1701                         }
1702                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1703                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1704                 }
1705                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1706                         vfs_vmio_release(bp);
1707
1708         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1709
1710                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1711                         vfs_vmio_release(bp);
1712                 }
1713
1714         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1715                 if (bp->b_bufsize != 0)
1716                         allocbuf(bp, 0);
1717                 if (bp->b_vp != NULL)
1718                         brelvp(bp);
1719         }
1720                         
1721         /*
1722          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1723          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1724          * doesn't find it.
1725          */
1726         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1727             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1728                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1729         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1730                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1731                         bundirty(bp);
1732                 if (bp->b_vp)
1733                         brelvp(bp);
1734         }
1735
1736         /* buffers with no memory */
1737         if (bp->b_bufsize == 0) {
1738                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1739                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1740                         panic("losing buffer 1");
1741                 if (bp->b_kvasize)
1742                         qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1743                 else
1744                         qindex = QUEUE_EMPTY;
1745                 bp->b_flags |= B_AGE;
1746         /* buffers with junk contents */
1747         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1748             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1749                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1750                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1751                         panic("losing buffer 2");
1752                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1753                 bp->b_flags |= B_AGE;
1754         /* remaining buffers */
1755         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1756                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1757         else
1758                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1759
1760         binsfree(bp, qindex);
1761
1762         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1763         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1764                 panic("brelse: not dirty");
1765         /* unlock */
1766         BUF_UNLOCK(bp);
1767 }
1768
1769 /*
1770  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1771  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1772  *
1773  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1774  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1775  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1776  * again soon.
1777  *
1778  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1779  */
1780 void
1781 bqrelse(struct buf *bp)
1782 {
1783         int qindex;
1784
1785         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1786         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1787             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1788
1789         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1790                 /* do not release to free list */
1791                 BUF_UNLOCK(bp);
1792                 return;
1793         }
1794         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1795
1796         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1797                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1798                         bremfreef(bp);
1799                 goto out;
1800         }
1801
1802         /* buffers with stale but valid contents */
1803         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1804                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1805         } else {
1806                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
1807                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1808                         panic("bqrelse: not dirty");
1809                 /*
1810                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1811                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1812                  */
1813                 if (buf_vm_page_count_severe() &&
1814                     (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) == 0) {
1815                         /*
1816                          * We are too low on memory, we have to try to free
1817                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1818                          * making up its backing store) *now*.
1819                          */
1820                         brelse(bp);
1821                         return;
1822                 }
1823                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1824         }
1825         binsfree(bp, qindex);
1826
1827 out:
1828         /* unlock */
1829         BUF_UNLOCK(bp);
1830 }
1831
1832 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1833 static void
1834 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1835 {
1836         int i;
1837         vm_page_t m;
1838
1839         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
1840                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1841                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1842         } else
1843                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1844         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1845         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1846                 m = bp->b_pages[i];
1847                 bp->b_pages[i] = NULL;
1848                 /*
1849                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1850                  * everything on the inactive queue.
1851                  */
1852                 vm_page_lock(m);
1853                 vm_page_unwire(m, 0);
1854
1855                 /*
1856                  * Might as well free the page if we can and it has
1857                  * no valid data.  We also free the page if the
1858                  * buffer was used for direct I/O
1859                  */
1860                 if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1861                         if (m->wire_count == 0 && !vm_page_busied(m))
1862                                 vm_page_free(m);
1863                 } else if (bp->b_flags & B_DIRECT)
1864                         vm_page_try_to_free(m);
1865                 else if (buf_vm_page_count_severe())
1866                         vm_page_try_to_cache(m);
1867                 vm_page_unlock(m);
1868         }
1869         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1870         
1871         if (bp->b_bufsize) {
1872                 bufspacewakeup();
1873                 bp->b_bufsize = 0;
1874         }
1875         bp->b_npages = 0;
1876         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1877         if (bp->b_vp)
1878                 brelvp(bp);
1879 }
1880
1881 /*
1882  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1883  * write.
1884  */
1885 static int
1886 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1887 {
1888         struct buf *bpa;
1889         int match;
1890
1891         match = 0;
1892
1893         /* If the buf isn't in core skip it */
1894         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1895                 return (0);
1896
1897         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1898         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1899                 return (0);
1900
1901         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1902         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1903             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1904                 goto done;
1905
1906         if (bpa->b_bufsize != size)
1907                 goto done;
1908
1909         /*
1910          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1911          * block has been mapped.
1912          */
1913         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1914                 match = 1;
1915 done:
1916         BUF_UNLOCK(bpa);
1917         return (match);
1918 }
1919
1920 /*
1921  *      vfs_bio_awrite:
1922  *
1923  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1924  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1925  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1926  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1927  */
1928 int
1929 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1930 {
1931         struct bufobj *bo;
1932         int i;
1933         int j;
1934         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1935         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1936         int ncl;
1937         int nwritten;
1938         int size;
1939         int maxcl;
1940         int gbflags;
1941
1942         bo = &vp->v_bufobj;
1943         gbflags = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
1944         /*
1945          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1946          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1947          * rather then at the beginning.
1948          */
1949         if ((vp->v_type == VREG) && 
1950             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1951             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1952
1953                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
1954                 maxcl = MAXPHYS / size;
1955
1956                 BO_RLOCK(bo);
1957                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
1958                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
1959                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1960                                 break;
1961
1962                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
1963                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
1964                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
1965                                 break;
1966                 BO_RUNLOCK(bo);
1967                 --j;
1968                 ncl = i + j;
1969                 /*
1970                  * this is a possible cluster write
1971                  */
1972                 if (ncl != 1) {
1973                         BUF_UNLOCK(bp);
1974                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
1975                             gbflags);
1976                         return (nwritten);
1977                 }
1978         }
1979         bremfree(bp);
1980         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1981         /*
1982          * default (old) behavior, writing out only one block
1983          *
1984          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
1985          */
1986         nwritten = bp->b_bufsize;
1987         (void) bwrite(bp);
1988
1989         return (nwritten);
1990 }
1991
1992 static void
1993 setbufkva(struct buf *bp, vm_offset_t addr, int maxsize, int gbflags)
1994 {
1995
1996         KASSERT((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
1997             bp->b_kvasize == 0, ("call bfreekva(%p)", bp));
1998         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
1999                 bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2000         } else if ((gbflags & GB_KVAALLOC) != 0) {
2001                 KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0,
2002                     ("GB_KVAALLOC without GB_UNMAPPED"));
2003                 bp->b_kvaalloc = (caddr_t)addr;
2004                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2005                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2006         }
2007         bp->b_kvasize = maxsize;
2008 }
2009
2010 /*
2011  * Allocate the buffer KVA and set b_kvasize. Also set b_kvabase if
2012  * needed.
2013  */
2014 static int
2015 allocbufkva(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2016 {
2017         vm_offset_t addr;
2018
2019         bfreekva(bp);
2020         addr = 0;
2021
2022         if (vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr)) {
2023                 /*
2024                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2025                  * to defragment the map.
2026                  */
2027                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2028                 return (1);
2029         }
2030         setbufkva(bp, addr, maxsize, gbflags);
2031         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2032         return (0);
2033 }
2034
2035 /*
2036  * Ask the bufdaemon for help, or act as bufdaemon itself, when a
2037  * locked vnode is supplied.
2038  */
2039 static void
2040 getnewbuf_bufd_help(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo,
2041     int defrag)
2042 {
2043         struct thread *td;
2044         char *waitmsg;
2045         int fl, flags, norunbuf;
2046
2047         mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2048
2049         if (defrag) {
2050                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2051                 waitmsg = "nbufkv";
2052         } else if (bufspace >= hibufspace) {
2053                 waitmsg = "nbufbs";
2054                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2055         } else {
2056                 waitmsg = "newbuf";
2057                 flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2058         }
2059         mtx_lock(&nblock);
2060         needsbuffer |= flags;
2061         mtx_unlock(&nblock);
2062         mtx_unlock(&bqclean);
2063
2064         bd_speedup();   /* heeeelp */
2065         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
2066                 return;
2067
2068         td = curthread;
2069         mtx_lock(&nblock);
2070         while (needsbuffer & flags) {
2071                 if (vp != NULL && (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2072                         mtx_unlock(&nblock);
2073                         /*
2074                          * getblk() is called with a vnode locked, and
2075                          * some majority of the dirty buffers may as
2076                          * well belong to the vnode.  Flushing the
2077                          * buffers there would make a progress that
2078                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
2079                          * cannot lock the vnode.
2080                          */
2081                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
2082                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
2083                         /* play bufdaemon */
2084                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
2085                         fl = buf_flush(vp, flushbufqtarget);
2086                         td->td_pflags &= norunbuf;
2087                         mtx_lock(&nblock);
2088                         if (fl != 0)
2089                                 continue;
2090                         if ((needsbuffer & flags) == 0)
2091                                 break;
2092                 }
2093                 if (msleep(&needsbuffer, &nblock, (PRIBIO + 4) | slpflag,
2094                     waitmsg, slptimeo))
2095                         break;
2096         }
2097         mtx_unlock(&nblock);
2098 }
2099
2100 static void
2101 getnewbuf_reuse_bp(struct buf *bp, int qindex)
2102 {
2103
2104         CTR6(KTR_BUF, "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
2105             "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
2106              bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
2107         mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2108
2109         /*
2110          * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2111          * buffers.
2112          */
2113         KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2114             ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2115
2116         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
2117                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2118                         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
2119                         vfs_vmio_release(bp);
2120                 }
2121                 if (bp->b_vp != NULL)
2122                         brelvp(bp);
2123         }
2124
2125         /*
2126          * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still valid
2127          * after this operation.
2128          */
2129
2130         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
2131                 crfree(bp->b_rcred);
2132                 bp->b_rcred = NOCRED;
2133         }
2134         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2135                 crfree(bp->b_wcred);
2136                 bp->b_wcred = NOCRED;
2137         }
2138         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2139                 buf_deallocate(bp);
2140         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2141                 panic("losing buffer 3");
2142         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2143             bp, bp->b_vp, qindex));
2144         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2145             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
2146
2147         if (bp->b_bufsize)
2148                 allocbuf(bp, 0);
2149
2150         bp->b_flags &= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2151         bp->b_ioflags = 0;
2152         bp->b_xflags = 0;
2153         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
2154             ("buf %p still counted as free?", bp));
2155         bp->b_vflags = 0;
2156         bp->b_vp = NULL;
2157         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2158         bp->b_offset = NOOFFSET;
2159         bp->b_iodone = 0;
2160         bp->b_error = 0;
2161         bp->b_resid = 0;
2162         bp->b_bcount = 0;
2163         bp->b_npages = 0;
2164         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2165         bp->b_bufobj = NULL;
2166         bp->b_pin_count = 0;
2167         bp->b_fsprivate1 = NULL;
2168         bp->b_fsprivate2 = NULL;
2169         bp->b_fsprivate3 = NULL;
2170
2171         LIST_INIT(&bp->b_dep);
2172 }
2173
2174 static int flushingbufs;
2175
2176 static struct buf *
2177 getnewbuf_scan(int maxsize, int defrag, int unmapped, int metadata)
2178 {
2179         struct buf *bp, *nbp;
2180         int nqindex, qindex, pass;
2181
2182         KASSERT(!unmapped || !defrag, ("both unmapped and defrag"));
2183
2184         pass = 1;
2185 restart:
2186         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
2187
2188         /*
2189          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2190          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2191          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2192          * dip into our reserves.
2193          *
2194          * The scanning sequence is nominally: EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2195          * for the allocation of the mapped buffer.  For unmapped, the
2196          * easiest is to start with EMPTY outright.
2197          *
2198          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2199          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2200          * where we cannot backup.
2201          */
2202         nbp = NULL;
2203         mtx_lock(&bqclean);
2204         if (!defrag && unmapped) {
2205                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2206                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2207         }
2208         if (nbp == NULL) {
2209                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2210                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2211         }
2212
2213         /*
2214          * If no EMPTYKVA buffers and we are either defragging or
2215          * reusing, locate a CLEAN buffer to free or reuse.  If
2216          * bufspace useage is low skip this step so we can allocate a
2217          * new buffer.
2218          */
2219         if (nbp == NULL && (defrag || bufspace >= lobufspace)) {
2220                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2221                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2222         }
2223
2224         /*
2225          * If we could not find or were not allowed to reuse a CLEAN
2226          * buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY buffer.
2227          * We can only use an EMPTY buffer if allocating its KVA would
2228          * not otherwise run us out of buffer space.  No KVA is needed
2229          * for the unmapped allocation.
2230          */
2231         if (nbp == NULL && defrag == 0 && (bufspace + maxsize < hibufspace ||
2232             metadata)) {
2233                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2234                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2235         }
2236
2237         /*
2238          * All available buffers might be clean, retry ignoring the
2239          * lobufspace as the last resort.
2240          */
2241         if (nbp == NULL && !TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])) {
2242                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2243                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2244         }
2245
2246         /*
2247          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2248          * depending.
2249          */
2250         while ((bp = nbp) != NULL) {
2251                 qindex = nqindex;
2252
2253                 /*
2254                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
2255                  * block or do other fancy things).
2256                  */
2257                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
2258                         switch (qindex) {
2259                         case QUEUE_EMPTY:
2260                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2261                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2262                                 if (nbp != NULL)
2263                                         break;
2264                                 /* FALLTHROUGH */
2265                         case QUEUE_EMPTYKVA:
2266                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2267                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2268                                 if (nbp != NULL)
2269                                         break;
2270                                 /* FALLTHROUGH */
2271                         case QUEUE_CLEAN:
2272                                 if (metadata && pass == 1) {
2273                                         pass = 2;
2274                                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
2275                                         nbp = TAILQ_FIRST(
2276                                             &bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2277                                 }
2278                                 /*
2279                                  * nbp is NULL. 
2280                                  */
2281                                 break;
2282                         }
2283                 }
2284                 /*
2285                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2286                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2287                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2288                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2289                  */
2290                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2291                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2292                         continue;
2293                 }
2294
2295                 /*
2296                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2297                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
2298                  */
2299                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2300                         continue;
2301                 /*
2302                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2303                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2304                  */
2305                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
2306                         BUF_UNLOCK(bp);
2307                         continue;
2308                 }
2309
2310                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2311                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2312
2313                 bremfreel(bp);
2314                 mtx_unlock(&bqclean);
2315                 /*
2316                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2317                  * the scan from this point on.
2318                  */
2319
2320                 getnewbuf_reuse_bp(bp, qindex);
2321                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2322
2323                 /*
2324                  * If we are defragging then free the buffer.
2325                  */
2326                 if (defrag) {
2327                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2328                         bfreekva(bp);
2329                         brelse(bp);
2330                         defrag = 0;
2331                         goto restart;
2332                 }
2333
2334                 /*
2335                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2336                  * identity change by freeing the buffer.
2337                  */
2338                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2339                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2340                         bfreekva(bp);
2341                         brelse(bp);
2342                         goto restart;
2343                 }
2344
2345                 if (metadata)
2346                         break;
2347
2348                 /*
2349                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2350                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2351                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2352                  */
2353                 if (bufspace >= hibufspace)
2354                         flushingbufs = 1;
2355                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2356                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2357                         bfreekva(bp);
2358                         brelse(bp);
2359                         goto restart;
2360                 }
2361                 if (bufspace < lobufspace)
2362                         flushingbufs = 0;
2363                 break;
2364         }
2365         return (bp);
2366 }
2367
2368 /*
2369  *      getnewbuf:
2370  *
2371  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2372  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2373  *
2374  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
2375  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
2376  *
2377  *      We block if:
2378  *              We have insufficient buffer headers
2379  *              We have insufficient buffer space
2380  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
2381  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2382  */
2383 static struct buf *
2384 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
2385     int gbflags)
2386 {
2387         struct buf *bp;
2388         int defrag, metadata;
2389
2390         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2391             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2392         if (!unmapped_buf_allowed)
2393                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2394
2395         defrag = 0;
2396         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2397             vp->v_type == VCHR)
2398                 metadata = 1;
2399         else
2400                 metadata = 0;
2401         /*
2402          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2403          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2404          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2405          * async I/O rather then sync I/O.
2406          */
2407         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2408         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
2409 restart:
2410         bp = getnewbuf_scan(maxsize, defrag, (gbflags & (GB_UNMAPPED |
2411             GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED, metadata);
2412         if (bp != NULL)
2413                 defrag = 0;
2414
2415         /*
2416          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2417          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2418          *
2419          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2420          */
2421         if (bp == NULL) {
2422                 mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2423                 getnewbuf_bufd_help(vp, gbflags, slpflag, slptimeo, defrag);
2424                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2425         } else if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED) {
2426                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2427
2428                 bfreekva(bp);
2429                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
2430                 bp->b_kvabase = bp->b_data = unmapped_buf;
2431                 bp->b_kvasize = maxsize;
2432                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2433                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2434                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2435         } else {
2436                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2437
2438                 /*
2439                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2440                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2441                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2442                  * BKVASIZE chunks.
2443                  */
2444                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2445
2446                 if (maxsize != bp->b_kvasize || (bp->b_flags & (B_UNMAPPED |
2447                     B_KVAALLOC)) == B_UNMAPPED) {
2448                         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2449                                 defrag = 1;
2450                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2451                                 brelse(bp);
2452                                 goto restart;
2453                         }
2454                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2455                 } else if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0 &&
2456                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == 0) {
2457                         /*
2458                          * If the reused buffer has KVA allocated,
2459                          * reassign b_kvaalloc to b_kvabase.
2460                          */
2461                         bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2462                         bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2463                         atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace,
2464                             bp->b_kvasize);
2465                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2466                 } else if ((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2467                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == (GB_UNMAPPED |
2468                     GB_KVAALLOC)) {
2469                         /*
2470                          * The case of reused buffer already have KVA
2471                          * mapped, but the request is for unmapped
2472                          * buffer with KVA allocated.
2473                          */
2474                         bp->b_kvaalloc = bp->b_kvabase;
2475                         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2476                         bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2477                         atomic_add_long(&unmapped_bufspace,
2478                             bp->b_kvasize);
2479                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2480                 }
2481                 if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2482                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2483                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2484                         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2485                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2486                 }
2487         }
2488         return (bp);
2489 }
2490
2491 /*
2492  *      buf_daemon:
2493  *
2494  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2495  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2496  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2497  */
2498
2499 static struct kproc_desc buf_kp = {
2500         "bufdaemon",
2501         buf_daemon,
2502         &bufdaemonproc
2503 };
2504 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2505
2506 static int
2507 buf_flush(struct vnode *vp, int target)
2508 {
2509         int flushed;
2510
2511         flushed = flushbufqueues(vp, target, 0);
2512         if (flushed == 0) {
2513                 /*
2514                  * Could not find any buffers without rollback
2515                  * dependencies, so just write the first one
2516                  * in the hopes of eventually making progress.
2517                  */
2518                 if (vp != NULL && target > 2)
2519                         target /= 2;
2520                 flushbufqueues(vp, target, 1);
2521         }
2522         return (flushed);
2523 }
2524
2525 static void
2526 buf_daemon()
2527 {
2528         int lodirty;
2529
2530         /*
2531          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2532          */
2533         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2534             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2535
2536         /*
2537          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2538          */
2539         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2540         mtx_lock(&bdlock);
2541         for (;;) {
2542                 bd_request = 0;
2543                 mtx_unlock(&bdlock);
2544
2545                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2546                 lodirty = lodirtybuffers;
2547                 if (bd_speedupreq) {
2548                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
2549                         bd_speedupreq = 0;
2550                 }
2551                 /*
2552                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2553                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2554                  * the I/O system.
2555                  */
2556                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
2557                         if (buf_flush(NULL, numdirtybuffers - lodirty) == 0)
2558                                 break;
2559                         kern_yield(PRI_USER);
2560                 }
2561
2562                 /*
2563                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2564                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2565                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2566                  * built up, within reason.
2567                  *
2568                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2569                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
2570                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
2571                  */
2572                 mtx_lock(&bdlock);
2573                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2574                         /*
2575                          * We reached our low water mark, reset the
2576                          * request and sleep until we are needed again.
2577                          * The sleep is just so the suspend code works.
2578                          */
2579                         bd_request = 0;
2580                         /*
2581                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
2582                          * changed via sysctl and the explicit transition
2583                          * out of shortfall was missed.
2584                          */
2585                         bdirtywakeup();
2586                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
2587                                 runningwakeup();
2588                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2589                 } else {
2590                         /*
2591                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2592                          * still have too many dirty buffers, we
2593                          * have to sleep and try again.  (rare)
2594                          */
2595                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2596                 }
2597         }
2598 }
2599
2600 /*
2601  *      flushbufqueues:
2602  *
2603  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2604  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2605  *      particularly sensitive to.
2606  */
2607 static int flushwithdeps = 0;
2608 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2609     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2610
2611 static int
2612 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int target, int flushdeps)
2613 {
2614         struct buf *sentinel;
2615         struct vnode *vp;
2616         struct mount *mp;
2617         struct buf *bp;
2618         int hasdeps;
2619         int flushed;
2620         int queue;
2621
2622         flushed = 0;
2623         queue = QUEUE_DIRTY;
2624         bp = NULL;
2625         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2626         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2627         mtx_lock(&bqdirty);
2628         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2629         while (flushed != target) {
2630                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2631                 if (bp != NULL) {
2632                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2633                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2634                             b_freelist);
2635                 } else
2636                         break;
2637                 /*
2638                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
2639                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
2640                  */
2641                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL)
2642                         continue;
2643                 /*
2644                  * Only flush the buffers that belong to the
2645                  * vnode locked by the curthread.
2646                  */
2647                 if (lvp != NULL && bp->b_vp != lvp)
2648                         continue;
2649                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2650                         continue;
2651                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2652                         BUF_UNLOCK(bp);
2653                         continue;
2654                 }
2655                 /*
2656                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2657                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2658                  */
2659                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2660                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2661                         BUF_UNLOCK(bp);
2662                         continue;
2663                 }
2664                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2665                         bremfreel(bp);
2666                         mtx_unlock(&bqdirty);
2667                         brelse(bp);
2668                         flushed++;
2669                         mtx_lock(&bqdirty);
2670                         continue;
2671                 }
2672
2673                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2674                         if (flushdeps == 0) {
2675                                 BUF_UNLOCK(bp);
2676                                 continue;
2677                         }
2678                         hasdeps = 1;
2679                 } else
2680                         hasdeps = 0;
2681                 /*
2682                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2683                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2684                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2685                  * system.
2686                  *
2687                  * The lock order here is the reverse of the normal
2688                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2689                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2690                  */
2691                 vp = bp->b_vp;
2692                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2693                         BUF_UNLOCK(bp);
2694                         continue;
2695                 }
2696                 if (vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT | LK_CANRECURSE) == 0) {
2697                         mtx_unlock(&bqdirty);
2698                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2699                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2700                         if (curproc == bufdaemonproc)
2701                                 vfs_bio_awrite(bp);
2702                         else {
2703                                 bremfree(bp);
2704                                 bwrite(bp);
2705                                 notbufdflushes++;
2706                         }
2707                         vn_finished_write(mp);
2708                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2709                         flushwithdeps += hasdeps;
2710                         flushed++;
2711
2712                         /*
2713                          * Sleeping on runningbufspace while holding
2714                          * vnode lock leads to deadlock.
2715                          */
2716                         if (curproc == bufdaemonproc &&
2717                             runningbufspace > hirunningspace)
2718                                 waitrunningbufspace();
2719                         mtx_lock(&bqdirty);
2720                         continue;
2721                 }
2722                 vn_finished_write(mp);
2723                 BUF_UNLOCK(bp);
2724         }
2725         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2726         mtx_unlock(&bqdirty);
2727         free(sentinel, M_TEMP);
2728         return (flushed);
2729 }
2730
2731 /*
2732  * Check to see if a block is currently memory resident.
2733  */
2734 struct buf *
2735 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2736 {
2737         struct buf *bp;
2738
2739         BO_RLOCK(bo);
2740         bp = gbincore(bo, blkno);
2741         BO_RUNLOCK(bo);
2742         return (bp);
2743 }
2744
2745 /*
2746  * Returns true if no I/O is needed to access the
2747  * associated VM object.  This is like incore except
2748  * it also hunts around in the VM system for the data.
2749  */
2750
2751 static int
2752 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2753 {
2754         vm_object_t obj;
2755         vm_offset_t toff, tinc, size;
2756         vm_page_t m;
2757         vm_ooffset_t off;
2758
2759         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2760
2761         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2762                 return 1;
2763         if (vp->v_mount == NULL)
2764                 return 0;
2765         obj = vp->v_object;
2766         if (obj == NULL)
2767                 return (0);
2768
2769         size = PAGE_SIZE;
2770         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2771                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2772         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2773
2774         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2775         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2776                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2777                 if (!m)
2778                         goto notinmem;
2779                 tinc = size;
2780                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2781                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2782                 if (vm_page_is_valid(m,
2783                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2784                         goto notinmem;
2785         }
2786         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2787         return 1;
2788
2789 notinmem:
2790         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2791         return (0);
2792 }
2793
2794 /*
2795  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2796  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2797  * to the size of the buffer.
2798  *
2799  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2800  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2801  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2802  *
2803  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2804  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2805  */
2806 static void
2807 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2808 {
2809         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2810         vm_page_t m;
2811         int i;
2812
2813         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2814                 return;
2815
2816         foff = bp->b_offset;
2817         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2818             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2819
2820         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2821         vfs_drain_busy_pages(bp);
2822         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2823         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2824                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2825                 eoff = noff;
2826                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2827                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2828                 m = bp->b_pages[i];
2829                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2830                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2831                 foff = noff;
2832         }
2833         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2834 }
2835
2836 static void
2837 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2838 {
2839         vm_object_t object;
2840         int i;
2841
2842         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2843         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2844
2845         /*
2846          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2847          * object has been flushed yet.
2848          */
2849         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2850                 vm_offset_t boffset;
2851                 vm_offset_t eoffset;
2852
2853                 /*
2854                  * test the pages to see if they have been modified directly
2855                  * by users through the VM system.
2856                  */
2857                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2858                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2859
2860                 /*
2861                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2862                  * (eoffset - boffset) bytes.
2863                  */
2864
2865                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2866                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2867                                 break;
2868                 }
2869                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2870
2871                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2872                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2873                                 break;
2874                         }
2875                 }
2876                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2877
2878                 /*
2879                  * Fit it to the buffer.
2880                  */
2881
2882                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2883                         eoffset = bp->b_bcount;
2884
2885                 /*
2886                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2887                  * dirty range.
2888                  */
2889
2890                 if (boffset < eoffset) {
2891                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2892                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2893                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2894                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2895                 }
2896         }
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer. It handles the
2901  * cases of both B_UNMAPPED buffer, and buffer with the preallocated
2902  * KVA which is not mapped (B_KVAALLOC).
2903  */
2904 static void
2905 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
2906 {
2907         struct buf *scratch_bp;
2908         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
2909         off_t offset;
2910
2911         need_mapping = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 &&
2912             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
2913         need_kva = (bp->b_flags & (B_KVAALLOC | B_UNMAPPED)) == B_UNMAPPED &&
2914             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
2915         if (!need_mapping && !need_kva)
2916                 return;
2917
2918         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2919
2920         if (need_mapping && (bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
2921                 /*
2922                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
2923                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
2924                  * allocated space.
2925                  */
2926                 bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2927                 KASSERT(bp->b_kvaalloc != 0, ("kvaalloc == 0"));
2928                 bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2929                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2930                 goto has_addr;
2931         }
2932
2933         /*
2934          * Calculate the amount of the address space we would reserve
2935          * if the buffer was mapped.
2936          */
2937         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
2938         offset = blkno * bsize;
2939         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
2940         maxsize = imax(maxsize, bsize);
2941
2942 mapping_loop:
2943         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2944                 /*
2945                  * Request defragmentation. getnewbuf() returns us the
2946                  * allocated space by the scratch buffer KVA.
2947                  */
2948                 scratch_bp = getnewbuf(bp->b_vp, 0, 0, size, maxsize, gbflags |
2949                     (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC));
2950                 if (scratch_bp == NULL) {
2951                         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
2952                                 /*
2953                                  * XXXKIB: defragmentation cannot
2954                                  * succeed, not sure what else to do.
2955                                  */
2956                                 panic("GB_NOWAIT_BD and B_UNMAPPED %p", bp);
2957                         }
2958                         atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
2959                         goto mapping_loop;
2960                 }
2961                 KASSERT((scratch_bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0,
2962                     ("scratch bp !B_KVAALLOC %p", scratch_bp));
2963                 setbufkva(bp, (vm_offset_t)scratch_bp->b_kvaalloc,
2964                     scratch_bp->b_kvasize, gbflags);
2965
2966                 /* Get rid of the scratch buffer. */
2967                 scratch_bp->b_kvasize = 0;
2968                 scratch_bp->b_flags |= B_INVAL;
2969                 scratch_bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
2970                 brelse(scratch_bp);
2971         }
2972         if (!need_mapping)
2973                 return;
2974
2975 has_addr:
2976         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2977         bp->b_data = bp->b_saveaddr; /* b_offset is handled by bpmap_qenter */
2978         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2979         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2980         bpmap_qenter(bp);
2981 }
2982
2983 /*
2984  *      getblk:
2985  *
2986  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
2987  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
2988  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
2989  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
2990  *      READ.
2991  *
2992  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
2993  *      an existing buffer.
2994  *
2995  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
2996  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
2997  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
2998  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
2999  *
3000  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3001  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3002  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3003  *      backing VM.
3004  *
3005  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3006  *      B_CACHE bit is clear.
3007  *      
3008  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3009  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3010  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3011  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3012  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3013  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3014  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3015  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
3016  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3017  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3018  */
3019 struct buf *
3020 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3021     int flags)
3022 {
3023         struct buf *bp;
3024         struct bufobj *bo;
3025         int bsize, error, maxsize, vmio;
3026         off_t offset;
3027
3028         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3029         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3030             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3031         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3032         if (size > MAXBSIZE)
3033                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
3034         if (!unmapped_buf_allowed)
3035                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3036
3037         bo = &vp->v_bufobj;
3038 loop:
3039         BO_RLOCK(bo);
3040         bp = gbincore(bo, blkno);
3041         if (bp != NULL) {
3042                 int lockflags;
3043                 /*
3044                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3045                  * it must be on a queue.
3046                  */
3047                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3048
3049                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3050                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3051
3052                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3053                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3054
3055                 /*
3056                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3057                  * the buffer changed identities.
3058                  */
3059                 if (error == ENOLCK)
3060                         goto loop;
3061                 /* We timed out or were interrupted. */
3062                 else if (error)
3063                         return (NULL);
3064                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3065                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3066                         goto end;
3067
3068                 /*
3069                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3070                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3071                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3072                  * backing VM cache.
3073                  */
3074                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3075                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3076                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3077                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3078                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3079                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3080                 else
3081                         bremfree(bp);
3082
3083                 /*
3084                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3085                  */
3086                 if (bp->b_bcount != size) {
3087                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3088                             (size > bp->b_kvasize)) {
3089                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3090                                         /*
3091                                          * If buffer is pinned and caller does
3092                                          * not want sleep  waiting for it to be
3093                                          * unpinned, bail out
3094                                          * */
3095                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
3096                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
3097                                                         bqrelse(bp);
3098                                                         return (NULL);
3099                                                 } else {
3100                                                         bunpin_wait(bp);
3101                                                 }
3102                                         }
3103                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3104                                         bwrite(bp);
3105                                 } else {
3106                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3107                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3108                                                 brelse(bp);
3109                                         } else {
3110                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3111                                                 bwrite(bp);
3112                                         }
3113                                 }
3114                                 goto loop;
3115                         }
3116                 }
3117
3118                 /*
3119                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3120                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3121                  * reservation is requested.
3122                  */
3123                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3124
3125                 /*
3126                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
3127                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3128                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3129                  * unchanged from its previous state.
3130                  */
3131                 if (bp->b_bcount != size)
3132                         allocbuf(bp, size);
3133
3134                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3135                     ("getblk: no buffer offset"));
3136
3137                 /*
3138                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3139                  * be committed before we can return the buffer in
3140                  * order to prevent the caller from issuing a read
3141                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3142                  * it.
3143                  *
3144                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3145                  * operate properly either because they assume they
3146                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3147                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3148                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3149                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3150                  * preventing further loops.
3151                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3152                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3153                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3154                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3155                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3156                  * after the write.
3157                  *
3158                  * We might be able to do something fancy, like setting
3159                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3160                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3161                  * confusing.  This is much easier.
3162                  */
3163
3164                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3165                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3166                         bwrite(bp);
3167                         goto loop;
3168                 }
3169                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3170         } else {
3171                 /*
3172                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3173                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3174                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3175                  */
3176                 BO_RUNLOCK(bo);
3177                 /*
3178                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3179                  * here.
3180                  */
3181                 if (flags & GB_NOCREAT)
3182                         return NULL;
3183                 if (numfreebuffers == 0 && TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3184                         return NULL;
3185
3186                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3187                 offset = blkno * bsize;
3188                 vmio = vp->v_object != NULL;
3189                 if (vmio) {
3190                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3191                 } else {
3192                         maxsize = size;
3193                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3194                         flags &= ~GB_UNMAPPED;
3195                 }
3196                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3197
3198                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
3199                 if (bp == NULL) {
3200                         if (slpflag || slptimeo)
3201                                 return NULL;
3202                         goto loop;
3203                 }
3204
3205                 /*
3206                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3207                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3208                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3209                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3210                  * throw away the one we just created.
3211                  *
3212                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3213                  * with the vp especially considering limitations in
3214                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3215                  * lblkno's.
3216                  */
3217                 BO_LOCK(bo);
3218                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3219                         BO_UNLOCK(bo);
3220                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3221                         brelse(bp);
3222                         goto loop;
3223                 }
3224
3225                 /*
3226                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3227                  * be found by incore.
3228                  */
3229                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3230                 bp->b_offset = offset;
3231                 bgetvp(vp, bp);
3232                 BO_UNLOCK(bo);
3233
3234                 /*
3235                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3236                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3237                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3238                  * backing store for validity.
3239                  */
3240
3241                 if (vmio) {
3242                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3243                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3244                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3245                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3246                 } else {
3247                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3248                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3249                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3250                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3251                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3252                 }
3253
3254                 allocbuf(bp, size);
3255                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3256         }
3257         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3258         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3259 end:
3260         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3261             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3262         return (bp);
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3267  * set to B_INVAL.
3268  */
3269 struct buf *
3270 geteblk(int size, int flags)
3271 {
3272         struct buf *bp;
3273         int maxsize;
3274
3275         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3276         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
3277                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3278                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3279                         return (NULL);
3280         }
3281         allocbuf(bp, size);
3282         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3283         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3284         return (bp);
3285 }
3286
3287
3288 /*
3289  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3290  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3291  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3292  * resize a buffer up or down.
3293  *
3294  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3295  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3296  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3297  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3298  *
3299  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3300  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3301  */
3302
3303 int
3304 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3305 {
3306         int newbsize, mbsize;
3307         int i;
3308
3309         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3310
3311         if (bp->b_kvasize < size)
3312                 panic("allocbuf: buffer too small");
3313
3314         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3315                 caddr_t origbuf;
3316                 int origbufsize;
3317                 /*
3318                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3319                  * mess with B_CACHE.
3320                  */
3321                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3322                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3323                         newbsize = mbsize;
3324                 else
3325                         newbsize = round_page(size);
3326
3327                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3328                         /*
3329                          * malloced buffers are not shrunk
3330                          */
3331                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3332                                 if (newbsize) {
3333                                         bp->b_bcount = size;
3334                                 } else {
3335                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3336                                         if (bp->b_bufsize) {
3337                                                 atomic_subtract_long(
3338                                                     &bufmallocspace,
3339                                                     bp->b_bufsize);
3340                                                 bufspacewakeup();
3341                                                 bp->b_bufsize = 0;
3342                                         }
3343                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3344                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3345                                         bp->b_bcount = 0;
3346                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3347                                 }
3348                                 return 1;
3349                         }               
3350                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3351                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3352                         /*
3353                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3354                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3355                          * grows.
3356                          */
3357                         /*
3358                          * There is a potential smp race here that could lead
3359                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3360                          * is probably extremely rare and not worth worrying
3361                          * over.
3362                          */
3363                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3364                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3365                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3366
3367                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3368                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3369                                 bp->b_bcount = size;
3370                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3371                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3372                                 return 1;
3373                         }
3374                         origbuf = NULL;
3375                         origbufsize = 0;
3376                         /*
3377                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
3378                          * then we revert to the page-allocation scheme.
3379                          */
3380                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3381                                 origbuf = bp->b_data;
3382                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3383                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3384                                 if (bp->b_bufsize) {
3385                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3386                                             bp->b_bufsize);
3387                                         bufspacewakeup();
3388                                         bp->b_bufsize = 0;
3389                                 }
3390                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3391                                 newbsize = round_page(newbsize);
3392                         }
3393                         vm_hold_load_pages(
3394                             bp,
3395                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3396                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3397                         if (origbuf) {
3398                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3399                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3400                         }
3401                 }
3402         } else {
3403                 int desiredpages;
3404
3405                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3406                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3407                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3408
3409                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3410                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3411                 /*
3412                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3413                  * 0-length.
3414                  */
3415                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3416                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3417
3418                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3419                         /*
3420                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3421                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3422                          * if we have to remove any pages.
3423                          */
3424                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3425                                 vm_page_t m;
3426
3427                                 if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3428                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3429                                         pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3430                                             (vm_offset_t)bp->b_data) +
3431                                             (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3432                                             (bp->b_npages - desiredpages));
3433                                 } else
3434                                         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3435                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3436                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3437                                         /*
3438                                          * the page is not freed here -- it
3439                                          * is the responsibility of 
3440                                          * vnode_pager_setsize
3441                                          */
3442                                         m = bp->b_pages[i];
3443                                         KASSERT(m != bogus_page,
3444                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3445                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m,
3446                                             "biodep"))
3447                                                 continue;
3448
3449                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3450                                         vm_page_lock(m);
3451                                         vm_page_unwire(m, 0);
3452                                         vm_page_unlock(m);
3453                                 }
3454                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3455                                 bp->b_npages = desiredpages;
3456                         }
3457                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3458                         /*
3459                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3460                          * byte-granular fashion.
3461                          */
3462                         vm_object_t obj;
3463                         vm_offset_t toff;
3464                         vm_offset_t tinc;
3465
3466                         /*
3467                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3468                          * allocating them if necessary.  We must clear
3469                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3470                          * range covered by the buffer.
3471                          */
3472
3473                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3474
3475                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3476                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3477                                 vm_page_t m;
3478
3479                                 /*
3480                                  * We must allocate system pages since blocking
3481                                  * here could interfere with paging I/O, no
3482                                  * matter which process we are.
3483                                  *
3484                                  * Only exclusive busy can be tested here.
3485                                  * Blocking on shared busy might lead to
3486                                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3487                                  * pages are vfs_busy_pages().
3488                                  */
3489                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3490                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3491                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3492                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3493                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3494                                 if (m->valid == 0)
3495                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3496                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3497                                 ++bp->b_npages;
3498                         }
3499
3500                         /*
3501                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3502                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3503                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3504                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3505                          * aligned range ( newbsize ).
3506                          *
3507                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3508                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3509                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3510                          * fails with NFS if the server or some other client
3511                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3512                          * B_CACHE may remain set! XXX
3513                          */
3514
3515                         toff = bp->b_bcount;
3516                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3517
3518                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3519                                 vm_pindex_t pi;
3520
3521                                 if (tinc > (size - toff))
3522                                         tinc = size - toff;
3523
3524                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3525                                     PAGE_SHIFT;
3526
3527                                 vfs_buf_test_cache(
3528                                     bp, 
3529                                     bp->b_offset,
3530                                     toff, 
3531                                     tinc, 
3532                                     bp->b_pages[pi]
3533                                 );
3534                                 toff += tinc;
3535                                 tinc = PAGE_SIZE;
3536                         }
3537                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3538
3539                         /*
3540                          * Step 3, fixup the KVM pmap.
3541                          */
3542                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0)
3543                                 bpmap_qenter(bp);
3544                         else
3545                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3546                 }
3547         }
3548         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3549                 bufspacewakeup();
3550         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3551         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3552         return 1;
3553 }
3554
3555 extern int inflight_transient_maps;
3556
3557 void
3558 biodone(struct bio *bp)
3559 {
3560         struct mtx *mtxp;
3561         void (*done)(struct bio *);
3562         vm_offset_t start, end;
3563         int transient;
3564
3565         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3566         mtx_lock(mtxp);
3567         bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3568         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3569                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3570                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3571                 transient = 1;
3572         } else {
3573                 transient = 0;
3574                 start = end = 0;
3575         }
3576         done = bp->bio_done;
3577         if (done == NULL)
3578                 wakeup(bp);
3579         mtx_unlock(mtxp);
3580         if (done != NULL)
3581                 done(bp);
3582         if (transient) {
3583                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3584                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
3585                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3586         }
3587 }
3588
3589 /*
3590  * Wait for a BIO to finish.
3591  *
3592  * XXX: resort to a timeout for now.  The optimal locking (if any) for this
3593  * case is not yet clear.
3594  */
3595 int
3596 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3597 {
3598         struct mtx *mtxp;
3599
3600         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3601         mtx_lock(mtxp);
3602         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3603                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, hz / 10);
3604         mtx_unlock(mtxp);
3605         if (bp->bio_error != 0)
3606                 return (bp->bio_error);
3607         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3608                 return (0);
3609         return (EIO);
3610 }
3611
3612 void
3613 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3614 {
3615         
3616         if (error) {
3617                 bp->bio_error = error;
3618                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3619         }
3620         if (stat != NULL)
3621                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3622         biodone(bp);
3623 }
3624
3625 /*
3626  *      bufwait:
3627  *
3628  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3629  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3630  *      error and cleared.
3631  */
3632 int
3633 bufwait(struct buf *bp)
3634 {
3635         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3636                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3637         else
3638                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3639         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3640                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3641                 return (EINTR);
3642         }
3643         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3644                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3645         } else {
3646                 return (0);
3647         }
3648 }
3649
3650  /*
3651   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3652   */
3653 static void
3654 bufdonebio(struct bio *bip)
3655 {
3656         struct buf *bp;
3657
3658         bp = bip->bio_caller2;
3659         bp->b_resid = bp->b_bcount - bip->bio_completed;
3660         bp->b_resid = bip->bio_resid;   /* XXX: remove */
3661         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3662         bp->b_error = bip->bio_error;
3663         if (bp->b_error)
3664                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3665         bufdone(bp);
3666         g_destroy_bio(bip);
3667 }
3668
3669 void
3670 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3671 {
3672         struct cdevsw *csw;
3673         int ref;
3674
3675         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3676             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s) %p",
3677             devtoname(dev), dev));
3678
3679         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3680         dev_strategy_csw(dev, csw, bp);
3681         dev_relthread(dev, ref);
3682 }
3683
3684 void
3685 dev_strategy_csw(struct cdev *dev, struct cdevsw *csw, struct buf *bp)
3686 {
3687         struct bio *bip;
3688
3689         KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ || bp->b_iocmd == BIO_WRITE,
3690             ("b_iocmd botch"));
3691         KASSERT(((dev->si_flags & SI_ETERNAL) != 0 && csw != NULL) ||
3692             dev->si_threadcount > 0,
3693             ("dev_strategy_csw threadcount cdev *(%s) %p", devtoname(dev),
3694             dev));
3695         if (csw == NULL) {
3696                 bp->b_error = ENXIO;
3697                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3698                 bufdone(bp);
3699                 return;
3700         }
3701         for (;;) {
3702                 bip = g_new_bio();
3703                 if (bip != NULL)
3704                         break;
3705                 /* Try again later */
3706                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3707         }
3708         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3709         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3710         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3711         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3712         bdata2bio(bp, bip);
3713         bip->bio_done = bufdonebio;
3714         bip->bio_caller2 = bp;
3715         bip->bio_dev = dev;
3716         (*csw->d_strategy)(bip);
3717 }
3718
3719 /*
3720  *      bufdone:
3721  *
3722  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3723  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3724  *      not allowed.
3725  *
3726  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3727  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3728  *      assuming B_INVAL is clear.
3729  *
3730  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3731  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3732  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3733  *
3734  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3735  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3736  *      in the biodone routine.
3737  */
3738 void
3739 bufdone(struct buf *bp)
3740 {
3741         struct bufobj *dropobj;
3742         void    (*biodone)(struct buf *);
3743
3744         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3745         dropobj = NULL;
3746
3747         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3748         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3749
3750         runningbufwakeup(bp);
3751         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3752                 dropobj = bp->b_bufobj;
3753         /* call optional completion function if requested */
3754         if (bp->b_iodone != NULL) {
3755                 biodone = bp->b_iodone;
3756                 bp->b_iodone = NULL;
3757                 (*biodone) (bp);
3758                 if (dropobj)
3759                         bufobj_wdrop(dropobj);
3760                 return;
3761         }
3762
3763         bufdone_finish(bp);
3764
3765         if (dropobj)
3766                 bufobj_wdrop(dropobj);
3767 }
3768
3769 void
3770 bufdone_finish(struct buf *bp)
3771 {
3772         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3773
3774         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3775                 buf_complete(bp);
3776
3777         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3778                 vm_ooffset_t foff;
3779                 vm_page_t m;
3780                 vm_object_t obj;
3781                 struct vnode *vp;
3782                 int bogus, i, iosize;
3783
3784                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3785                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3786                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3787                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3788
3789                 vp = bp->b_vp;
3790                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3791                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3792                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3793                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3794
3795                 foff = bp->b_offset;
3796                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3797                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3798
3799                 /*
3800                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3801                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3802                  * routines.
3803                  */
3804                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3805                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3806                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3807                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3808                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3809                 }
3810                 bogus = 0;
3811                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3812                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3813                         int bogusflag = 0;
3814                         int resid;
3815
3816                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3817                         if (resid > iosize)
3818                                 resid = iosize;
3819
3820                         /*
3821                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3822                          */
3823                         m = bp->b_pages[i];
3824                         if (m == bogus_page) {
3825                                 bogus = bogusflag = 1;
3826                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3827                                 if (m == NULL)
3828                                         panic("biodone: page disappeared!");
3829                                 bp->b_pages[i] = m;
3830                         }
3831                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3832                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3833                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3834
3835                         /*
3836                          * In the write case, the valid and clean bits are
3837                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3838                          * only need to do this here in the read case.
3839                          */
3840                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3841                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3842                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3843                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3844                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3845                         }
3846
3847                         vm_page_sunbusy(m);
3848                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3849                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3850                         iosize -= resid;
3851                 }
3852                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3853                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3854                 if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3855                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3856                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3857                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3858                 }
3859         }
3860
3861         /*
3862          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3863          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3864          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3865          */
3866
3867         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3868                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3869                         brelse(bp);
3870                 else
3871                         bqrelse(bp);
3872         } else
3873                 bdone(bp);
3874 }
3875
3876 /*
3877  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3878  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3879  * consistant.
3880  */
3881 void
3882 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3883 {
3884         int i;
3885         vm_object_t obj;
3886         vm_page_t m;
3887
3888         runningbufwakeup(bp);
3889         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3890                 return;
3891
3892         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3893         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3894         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3895                 m = bp->b_pages[i];
3896                 if (m == bogus_page) {
3897                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3898                         if (!m)
3899                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3900                         bp->b_pages[i] = m;
3901                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3902                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3903                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3904                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3905                         } else
3906                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3907                 }
3908                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3909                 vm_page_sunbusy(m);
3910         }
3911         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3912         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3913 }
3914
3915 /*
3916  * vfs_page_set_valid:
3917  *
3918  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3919  *      range is restricted to the buffer's size.
3920  *
3921  *      This routine is typically called after a read completes.
3922  */
3923 static void
3924 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3925 {
3926         vm_ooffset_t eoff;
3927
3928         /*
3929          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3930          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3931          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3932          * allocation size of the buffer.
3933          */
3934         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3935         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3936                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3937
3938         /*
3939          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3940          * entire page.
3941          */
3942         if (eoff > off)
3943                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3944 }
3945
3946 /*
3947  * vfs_page_set_validclean:
3948  *
3949  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3950  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3951  */
3952 static void
3953 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3954 {
3955         vm_ooffset_t soff, eoff;
3956
3957         /*
3958          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3959          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3960          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3961          * of the buffer.
3962          */
3963         soff = off;
3964         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3965         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3966                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3967
3968         /*
3969          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3970          * entire page.
3971          */
3972         if (eoff > soff) {
3973                 vm_page_set_validclean(
3974                     m,
3975                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
3976                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
3977                 );
3978         }
3979 }
3980
3981 /*
3982  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
3983  * exclusive busy, drain it.
3984  */
3985 void
3986 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
3987 {
3988         vm_page_t m;
3989         int i, last_busied;
3990
3991         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
3992         last_busied = 0;
3993         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3994                 m = bp->b_pages[i];
3995                 if (vm_page_xbusied(m)) {
3996                         for (; last_busied < i; last_busied++)
3997                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
3998                         while (vm_page_xbusied(m)) {
3999                                 vm_page_lock(m);
4000                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4001                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage");
4002                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4003                         }
4004                 }
4005         }
4006         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4007                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4008 }
4009
4010 /*
4011  * This routine is called before a device strategy routine.
4012  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4013  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4014  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4015  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4016  * inconsistant.
4017  *
4018  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4019  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4020  * and should be ignored.
4021  */
4022 void
4023 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4024 {
4025         int i, bogus;
4026         vm_object_t obj;
4027         vm_ooffset_t foff;
4028         vm_page_t m;
4029
4030         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4031                 return;
4032
4033         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4034         foff = bp->b_offset;
4035         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4036             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4037         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4038         vfs_drain_busy_pages(bp);
4039         if (bp->b_bufsize != 0)
4040                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4041         bogus = 0;
4042         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4043                 m = bp->b_pages[i];
4044
4045                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4046                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4047                         vm_page_sbusy(m);
4048                 }
4049                 /*
4050                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4051                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4052                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4053                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4054                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4055                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4056                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4057                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4058                  * first place ).  The replacement prevents the read
4059                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4060                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4061                  * It may not work properly with small-block devices.
4062                  * We need to find a better way.
4063                  */
4064                 if (clear_modify) {
4065                         pmap_remove_write(m);
4066                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4067                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4068                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4069                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4070                         bogus++;
4071                 }
4072                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4073         }
4074         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4075         if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4076                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4077                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4078                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4079         }
4080 }
4081
4082 /*
4083  *      vfs_bio_set_valid:
4084  *
4085  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4086  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4087  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4088  *      page.
4089  */
4090 void   
4091 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4092 {
4093         int i, n;
4094         vm_page_t m;
4095
4096         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4097                 return;
4098
4099         /*
4100          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4101          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4102          * first page that can be validated.
4103          */
4104         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4105         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4106
4107         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4108         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4109                 m = bp->b_pages[i];
4110                 if (n > size)
4111                         n = size;
4112                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4113                 base += n;
4114                 size -= n;
4115                 n = PAGE_SIZE;
4116         }
4117         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4118 }
4119
4120 /*
4121  *      vfs_bio_clrbuf:
4122  *
4123  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4124  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4125  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4126  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4127  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4128  *
4129  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4130  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4131  */
4132 void
4133 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4134 {
4135         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4136
4137         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4138                 clrbuf(bp);
4139                 return;
4140         }
4141         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4142         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4143         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4144         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4145             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4146                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4147                         goto unlock;
4148                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4149                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4150                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4151                         goto unlock;
4152                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4153                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4154                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4155                         goto unlock;
4156                 }
4157         }
4158         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4159         slide = 0;
4160         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4161                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4162                 ea = slide & PAGE_MASK;
4163                 if (ea == 0)
4164                         ea = PAGE_SIZE;
4165                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4166                         continue;
4167                 j = sa / DEV_BSIZE;
4168                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4169                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4170                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4171                         continue;
4172                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4173                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4174                 else {
4175                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4176                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4177                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4178                                             sa, DEV_BSIZE);
4179                                 }
4180                         }
4181                 }
4182                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4183         }
4184 unlock:
4185         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4186         bp->b_resid = 0;
4187 }
4188
4189 void
4190 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4191 {
4192         vm_page_t m;
4193         int i, n;
4194
4195         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4196                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4197                 bzero(bp->b_data + base, size);
4198         } else {
4199                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4200                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4201                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4202                         m = bp->b_pages[i];
4203                         if (n > size)
4204                                 n = size;
4205                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4206                         base += n;
4207                         size -= n;
4208                         n = PAGE_SIZE;
4209                 }
4210         }
4211 }
4212
4213 /*
4214  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4215  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4216  * not associated with a file object.
4217  */
4218 static void
4219 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4220 {
4221         vm_offset_t pg;
4222         vm_page_t p;
4223         int index;
4224
4225         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4226
4227         to = round_page(to);
4228         from = round_page(from);
4229         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4230
4231         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4232 tryagain:
4233                 /*
4234                  * note: must allocate system pages since blocking here
4235                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4236                  * process we are.
4237                  */
4238                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4239                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4240                 if (p == NULL) {
4241                         VM_WAIT;
4242                         goto tryagain;
4243                 }
4244                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4245                 bp->b_pages[index] = p;
4246         }
4247         bp->b_npages = index;
4248 }
4249
4250 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4251 static void
4252 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4253 {
4254         vm_offset_t from;
4255         vm_page_t p;
4256         int index, newnpages;
4257
4258         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4259
4260         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4261         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4262         if (bp->b_npages > newnpages)
4263                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4264         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4265                 p = bp->b_pages[index];
4266                 bp->b_pages[index] = NULL;
4267                 if (vm_page_sbusied(p))
4268                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4269                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4270                 p->wire_count--;
4271                 vm_page_free(p);
4272                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4273         }
4274         bp->b_npages = newnpages;
4275 }
4276
4277 /*
4278  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4279  *
4280  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4281  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4282  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4283  *
4284  * Note that even if the caller determines that the address space should
4285  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4286  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4287  * check the return value.
4288  */
4289 int
4290 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4291 {
4292         caddr_t kva;
4293         vm_prot_t prot;
4294         int pidx;
4295
4296         if (bp->b_bufsize < 0)
4297                 return (-1);
4298         prot = VM_PROT_READ;
4299         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4300                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4301         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4302             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4303             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4304                 return (-1);
4305         bp->b_npages = pidx;
4306         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4307                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
4308                 kva = bp->b_saveaddr;
4309                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4310                 bp->b_data = kva + (((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK);
4311                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4312         } else {
4313                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
4314                 bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4315                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4316                 bp->b_data = unmapped_buf;
4317         }
4318         return(0);
4319 }
4320
4321 /*
4322  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4323  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4324  */
4325 void
4326 vunmapbuf(struct buf *bp)
4327 {
4328         int npages;
4329
4330         npages = bp->b_npages;
4331         if (bp->b_flags & B_UNMAPPED)
4332                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4333         else
4334                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4335         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4336         
4337         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
4338 }
4339
4340 void
4341 bdone(struct buf *bp)
4342 {
4343         struct mtx *mtxp;
4344
4345         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4346         mtx_lock(mtxp);
4347         bp->b_flags |= B_DONE;
4348         wakeup(bp);
4349         mtx_unlock(mtxp);
4350 }
4351
4352 void
4353 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4354 {
4355         struct mtx *mtxp;
4356
4357         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4358         mtx_lock(mtxp);
4359         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4360                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4361         mtx_unlock(mtxp);
4362 }
4363
4364 int
4365 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4366 {
4367
4368         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
4369 }
4370
4371 void
4372 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4373 {
4374         int i = 0;
4375         struct vnode *vp;
4376
4377         vp = bp->b_vp;
4378         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4379         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4380             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4381         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4382         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4383 }
4384
4385 void
4386 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4387 {
4388
4389         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4390         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4391         bo->bo_numoutput++;
4392 }
4393
4394 void
4395 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4396 {
4397
4398         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4399         BO_LOCK(bo);
4400         bo->bo_numoutput++;
4401         BO_UNLOCK(bo);
4402 }
4403
4404 void
4405 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4406 {
4407
4408         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4409         BO_LOCK(bo);
4410         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4411         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4412                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4413                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4414         }
4415         BO_UNLOCK(bo);
4416 }
4417
4418 int
4419 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4420 {
4421         int error;
4422
4423         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4424         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4425         error = 0;
4426         while (bo->bo_numoutput) {
4427                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4428                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4429                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4430                 if (error)
4431                         break;
4432         }
4433         return (error);
4434 }
4435
4436 void
4437 bpin(struct buf *bp)
4438 {
4439         struct mtx *mtxp;
4440
4441         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4442         mtx_lock(mtxp);
4443         bp->b_pin_count++;
4444         mtx_unlock(mtxp);
4445 }
4446
4447 void
4448 bunpin(struct buf *bp)
4449 {
4450         struct mtx *mtxp;
4451
4452         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4453         mtx_lock(mtxp);
4454         if (--bp->b_pin_count == 0)
4455                 wakeup(bp);
4456         mtx_unlock(mtxp);
4457 }
4458
4459 void
4460 bunpin_wait(struct buf *bp)
4461 {
4462         struct mtx *mtxp;
4463
4464         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4465         mtx_lock(mtxp);
4466         while (bp->b_pin_count > 0)
4467                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4468         mtx_unlock(mtxp);
4469 }
4470
4471 /*
4472  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4473  */
4474 void
4475 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4476 {
4477
4478         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0) {
4479                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4480                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4481                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4482                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4483                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4484                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4485                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4486                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4487                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4488                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4489         } else {
4490                 bip->bio_data = bp->b_data;
4491                 bip->bio_ma = NULL;
4492         }
4493 }
4494
4495 #include "opt_ddb.h"
4496 #ifdef DDB
4497 #include <ddb/ddb.h>
4498
4499 /* DDB command to show buffer data */
4500 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4501 {
4502         /* get args */
4503         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4504
4505         if (!have_addr) {
4506                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4507                 return;
4508         }
4509
4510         db_printf("buf at %p\n", bp);
4511         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4512             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4513             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4514         db_printf(
4515             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4516             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4517             "b_dep = %p\n",
4518             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4519             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4520             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4521         if (bp->b_npages) {
4522                 int i;
4523                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4524                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4525                         vm_page_t m;
4526                         m = bp->b_pages[i];
4527                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4528                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4529                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4530                                 db_printf(",");
4531                 }
4532                 db_printf("\n");
4533         }
4534         db_printf(" ");
4535         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4536 }
4537
4538 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4539 {
4540         struct buf *bp;
4541         int i;
4542
4543         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4544                 bp = &buf[i];
4545                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4546                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4547                         db_printf("\n");
4548                 }
4549         }
4550 }
4551
4552 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4553 {
4554         struct vnode *vp;
4555         struct buf *bp;
4556
4557         if (!have_addr) {
4558                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4559                 return;
4560         }
4561         vp = (struct vnode *)addr;
4562         db_printf("Clean buffers:\n");
4563         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4564                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4565                 db_printf("\n");
4566         }
4567         db_printf("Dirty buffers:\n");
4568         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4569                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4570                 db_printf("\n");
4571         }
4572 }
4573
4574 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4575 {
4576         struct buf *bp;
4577         int i, used = 0, nfree = 0;
4578
4579         if (have_addr) {
4580                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4581                 return;
4582         }
4583
4584         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4585                 bp = &buf[i];
4586                 if ((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0)
4587                         nfree++;
4588                 else
4589                         used++;
4590         }
4591
4592         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4593             nfree + used);
4594         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4595 }
4596 #endif /* DDB */