]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
Update bindings to latest vendor branch representing 3.17-rc2 level of
[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_swap.h"
81
82 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
83
84 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
85
86 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
87         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
88         .bop_write      =       bufwrite,
89         .bop_strategy   =       bufstrategy,
90         .bop_sync       =       bufsync,
91         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
92 };
93
94 /*
95  * XXX buf is global because kern_shutdown.c and ffs_checkoverlap has
96  * carnal knowledge of buffers.  This knowledge should be moved to vfs_bio.c.
97  */
98 struct buf *buf;                /* buffer header pool */
99 caddr_t unmapped_buf;
100
101 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
102 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(int);
117 static int flushbufqueues(int, int);
118 static void buf_daemon(void);
119 static void bremfreel(struct buf *bp);
120 static __inline void bd_wakeup(void);
121 static int sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
122 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
123     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
124 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
125 #endif
126
127 int vmiodirenable = TRUE;
128 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
129     "Use the VM system for directory writes");
130 long runningbufspace;
131 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
132     "Amount of presently outstanding async buffer io");
133 static long bufspace;
134 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
135     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
136 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
137     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
138 #else
139 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
140     "Virtual memory used for buffers");
141 #endif
142 static long unmapped_bufspace;
143 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, unmapped_bufspace, CTLFLAG_RD,
144     &unmapped_bufspace, 0,
145     "Amount of unmapped buffers, inclusive in the bufspace");
146 static long maxbufspace;
147 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RD, &maxbufspace, 0,
148     "Maximum allowed value of bufspace (including buf_daemon)");
149 static long bufmallocspace;
150 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
151     "Amount of malloced memory for buffers");
152 static long maxbufmallocspace;
153 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace, 0,
154     "Maximum amount of malloced memory for buffers");
155 static long lobufspace;
156 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RD, &lobufspace, 0,
157     "Minimum amount of buffers we want to have");
158 long hibufspace;
159 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RD, &hibufspace, 0,
160     "Maximum allowed value of bufspace (excluding buf_daemon)");
161 static int bufreusecnt;
162 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufreusecnt, CTLFLAG_RW, &bufreusecnt, 0,
163     "Number of times we have reused a buffer");
164 static int buffreekvacnt;
165 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
166     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
167 static int bufdefragcnt;
168 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
169     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
170 static long lorunningspace;
171 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
172     CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
173     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
174 static long hirunningspace;
175 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
176     CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
177     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
178 int dirtybufferflushes;
179 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
180     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
181 int bdwriteskip;
182 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
183     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
184 int altbufferflushes;
185 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
186     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
187 static int recursiveflushes;
188 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
189     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
190 static int numdirtybuffers;
191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
192     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
193 static int lodirtybuffers;
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
195     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
196 static int hidirtybuffers;
197 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
198     "When the number of dirty buffers is considered severe");
199 int dirtybufthresh;
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
201     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
202 static int numfreebuffers;
203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
204     "Number of free buffers");
205 static int lofreebuffers;
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
207    "XXX Unused");
208 static int hifreebuffers;
209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
210    "XXX Complicatedly unused");
211 static int getnewbufcalls;
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
213    "Number of calls to getnewbuf");
214 static int getnewbufrestarts;
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
216     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer aquisition");
217 static int mappingrestarts;
218 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RW, &mappingrestarts, 0,
219     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
220     "unmapped buffer");
221 static int flushbufqtarget = 100;
222 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
223     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
224 static long notbufdflushes;
225 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes, 0,
226     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
227 static long barrierwrites;
228 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
229     "Number of barrier writes");
230 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
231     &unmapped_buf_allowed, 0,
232     "Permit the use of the unmapped i/o");
233
234 /*
235  * Lock for the non-dirty bufqueues
236  */
237 static struct mtx_padalign bqclean;
238
239 /*
240  * Lock for the dirty queue.
241  */
242 static struct mtx_padalign bqdirty;
243
244 /*
245  * This lock synchronizes access to bd_request.
246  */
247 static struct mtx_padalign bdlock;
248
249 /*
250  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
251  * waitrunningbufspace().
252  */
253 static struct mtx_padalign rbreqlock;
254
255 /*
256  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
257  */
258 static struct rwlock_padalign nblock;
259
260 /*
261  * Lock that protects bdirtywait.
262  */
263 static struct mtx_padalign bdirtylock;
264
265 /*
266  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
267  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
268  * is idling.
269  */
270 static int bd_request;
271
272 /*
273  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
274  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
275  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
276  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
277  */
278 static int bd_speedupreq;
279
280 /*
281  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
282  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
283  * really that bad.  it would be better to split the buffer
284  * for input in the case of buffers partially already in memory,
285  * but the code is intricate enough already.
286  */
287 vm_page_t bogus_page;
288
289 /*
290  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
291  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
292  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
293  */
294 static int runningbufreq;
295
296 /* 
297  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
298  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
299  * by and/or.
300  * Used in numdirtywakeup(), bufspacewakeup(), bufcountadd(), bwillwrite(),
301  * getnewbuf(), and getblk().
302  */
303 static volatile int needsbuffer;
304
305 /*
306  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
307  */
308 static int bdirtywait;
309
310 /*
311  * Definitions for the buffer free lists.
312  */
313 #define BUFFER_QUEUES   5       /* number of free buffer queues */
314
315 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
316 #define QUEUE_CLEAN     1       /* non-B_DELWRI buffers */
317 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
318 #define QUEUE_EMPTYKVA  3       /* empty buffer headers w/KVA assignment */
319 #define QUEUE_EMPTY     4       /* empty buffer headers */
320 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
321
322 /* Queues for free buffers with various properties */
323 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
324 #ifdef INVARIANTS
325 static int bq_len[BUFFER_QUEUES];
326 #endif
327
328 /*
329  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
330  * buf_wmesg is referred from macros.
331  */
332 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
333
334 #define VFS_BIO_NEED_ANY        0x01    /* any freeable buffer */
335 #define VFS_BIO_NEED_FREE       0x04    /* wait for free bufs, hi hysteresis */
336 #define VFS_BIO_NEED_BUFSPACE   0x08    /* wait for buf space, lo hysteresis */
337
338 static int
339 sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
340 {
341         long value;
342         int error;
343
344         value = *(long *)arg1;
345         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
346         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
347                 return (error);
348         mtx_lock(&rbreqlock);
349         if (arg1 == &hirunningspace) {
350                 if (value < lorunningspace)
351                         error = EINVAL;
352                 else
353                         hirunningspace = value;
354         } else {
355                 KASSERT(arg1 == &lorunningspace,
356                     ("%s: unknown arg1", __func__));
357                 if (value > hirunningspace)
358                         error = EINVAL;
359                 else
360                         lorunningspace = value;
361         }
362         mtx_unlock(&rbreqlock);
363         return (error);
364 }
365
366 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
367     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
368 static int
369 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
370 {
371         long lvalue;
372         int ivalue;
373
374         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
375                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
376         lvalue = *(long *)arg1;
377         if (lvalue > INT_MAX)
378                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
379                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
380         ivalue = lvalue;
381         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
382 }
383 #endif
384
385 /*
386  *      bqlock:
387  *
388  *      Return the appropriate queue lock based on the index.
389  */
390 static inline struct mtx *
391 bqlock(int qindex)
392 {
393
394         if (qindex == QUEUE_DIRTY)
395                 return (struct mtx *)(&bqdirty);
396         return (struct mtx *)(&bqclean);
397 }
398
399 /*
400  *      bdirtywakeup:
401  *
402  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
403  */
404 static void
405 bdirtywakeup(void)
406 {
407         mtx_lock(&bdirtylock);
408         if (bdirtywait) {
409                 bdirtywait = 0;
410                 wakeup(&bdirtywait);
411         }
412         mtx_unlock(&bdirtylock);
413 }
414
415 /*
416  *      bdirtysub:
417  *
418  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
419  *      threads blocked in bwillwrite().
420  */
421 static void
422 bdirtysub(void)
423 {
424
425         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, -1) ==
426             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
427                 bdirtywakeup();
428 }
429
430 /*
431  *      bdirtyadd:
432  *
433  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
434  *      daemon if needed.
435  */
436 static void
437 bdirtyadd(void)
438 {
439
440         /*
441          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
442          * buf daemon will keep running until the condition clears.
443          */
444         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, 1) ==
445             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
446                 bd_wakeup();
447 }
448
449 /*
450  *      bufspacewakeup:
451  *
452  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
453  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
454  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
455  *      bp's get placed back in the queues.
456  */
457
458 static __inline void
459 bufspacewakeup(void)
460 {
461         int need_wakeup, on;
462
463         /*
464          * If someone is waiting for BUF space, wake them up.  Even
465          * though we haven't freed the kva space yet, the waiting
466          * process will be able to now.
467          */
468         rw_rlock(&nblock);
469         for (;;) {
470                 need_wakeup = 0;
471                 on = needsbuffer;
472                 if ((on & VFS_BIO_NEED_BUFSPACE) == 0)
473                         break;
474                 need_wakeup = 1;
475                 if (atomic_cmpset_rel_int(&needsbuffer, on,
476                     on & ~VFS_BIO_NEED_BUFSPACE))
477                         break;
478         }
479         if (need_wakeup)
480                 wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
481         rw_runlock(&nblock);
482 }
483
484 /*
485  *      runningwakeup:
486  *
487  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
488  *      below lorunningspace.
489  */
490 static void
491 runningwakeup(void)
492 {
493
494         mtx_lock(&rbreqlock);
495         if (runningbufreq) {
496                 runningbufreq = 0;
497                 wakeup(&runningbufreq);
498         }
499         mtx_unlock(&rbreqlock);
500 }
501
502 /*
503  *      runningbufwakeup:
504  *
505  *      Decrement the outstanding write count according.
506  */
507 void
508 runningbufwakeup(struct buf *bp)
509 {
510         long space, bspace;
511
512         bspace = bp->b_runningbufspace;
513         if (bspace == 0)
514                 return;
515         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
516         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
517             space, bspace));
518         bp->b_runningbufspace = 0;
519         /*
520          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
521          * the threshold to falling below it.
522          */
523         if (space < lorunningspace)
524                 return;
525         if (space - bspace > lorunningspace)
526                 return;
527         runningwakeup();
528 }
529
530 /*
531  *      bufcountadd:
532  *
533  *      Called when a buffer has been added to one of the free queues to
534  *      account for the buffer and to wakeup anyone waiting for free buffers.
535  *      This typically occurs when large amounts of metadata are being handled
536  *      by the buffer cache ( else buffer space runs out first, usually ).
537  */
538 static __inline void
539 bufcountadd(struct buf *bp)
540 {
541         int mask, need_wakeup, old, on;
542
543         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
544             ("buf %p already counted as free", bp));
545         bp->b_flags |= B_INFREECNT;
546         old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, 1);
547         KASSERT(old >= 0 && old < nbuf,
548             ("numfreebuffers climbed to %d", old + 1));
549         mask = VFS_BIO_NEED_ANY;
550         if (numfreebuffers >= hifreebuffers)
551                 mask |= VFS_BIO_NEED_FREE;
552         rw_rlock(&nblock);
553         for (;;) {
554                 need_wakeup = 0;
555                 on = needsbuffer;
556                 if (on == 0)
557                         break;
558                 need_wakeup = 1;
559                 if (atomic_cmpset_rel_int(&needsbuffer, on, on & ~mask))
560                         break;
561         }
562         if (need_wakeup)
563                 wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
564         rw_runlock(&nblock);
565 }
566
567 /*
568  *      bufcountsub:
569  *
570  *      Decrement the numfreebuffers count as needed.
571  */
572 static void
573 bufcountsub(struct buf *bp)
574 {
575         int old;
576
577         /*
578          * Fixup numfreebuffers count.  If the buffer is invalid or not
579          * delayed-write, the buffer was free and we must decrement
580          * numfreebuffers.
581          */
582         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
583                 KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0,
584                     ("buf %p not counted in numfreebuffers", bp));
585                 bp->b_flags &= ~B_INFREECNT;
586                 old = atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1);
587                 KASSERT(old > 0, ("numfreebuffers dropped to %d", old - 1));
588         }
589 }
590
591 /*
592  *      waitrunningbufspace()
593  *
594  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
595  *      running.  This routine is used in async-write situations to
596  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
597  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
598  *
599  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
600  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
601  *      caller's write has reached the device.
602  */
603 void
604 waitrunningbufspace(void)
605 {
606
607         mtx_lock(&rbreqlock);
608         while (runningbufspace > hirunningspace) {
609                 runningbufreq = 1;
610                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
611         }
612         mtx_unlock(&rbreqlock);
613 }
614
615
616 /*
617  *      vfs_buf_test_cache:
618  *
619  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
620  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
621  *      valid data.
622  */
623 static __inline
624 void
625 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp,
626                   vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off, vm_offset_t size,
627                   vm_page_t m)
628 {
629
630         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
631         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
632                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
633                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
634                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
635         }
636 }
637
638 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
639 static __inline void
640 bd_wakeup(void)
641 {
642
643         mtx_lock(&bdlock);
644         if (bd_request == 0) {
645                 bd_request = 1;
646                 wakeup(&bd_request);
647         }
648         mtx_unlock(&bdlock);
649 }
650
651 /*
652  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
653  */
654 void
655 bd_speedup(void)
656 {
657         int needwake;
658
659         mtx_lock(&bdlock);
660         needwake = 0;
661         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
662                 needwake = 1;
663         bd_speedupreq = 1;
664         bd_request = 1;
665         if (needwake)
666                 wakeup(&bd_request);
667         mtx_unlock(&bdlock);
668 }
669
670 #ifdef __i386__
671 #define TRANSIENT_DENOM 5
672 #else
673 #define TRANSIENT_DENOM 10
674 #endif
675
676 /*
677  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
678  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
679  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
680  * being reserved at this time.
681  */
682 caddr_t
683 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
684 {
685         int tuned_nbuf;
686         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
687
688         /*
689          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
690          * PAGE_SIZE is >= 1K)
691          */
692         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
693
694         /*
695          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
696          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
697          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
698          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
699          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
700          * maxbcache bytes.
701          *
702          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
703          */
704         if (nbuf == 0) {
705                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
706
707                 nbuf = 50;
708                 if (physmem_est > 4096)
709                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
710                             65536 / factor);
711                 if (physmem_est > 65536)
712                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
713                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
714
715                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
716                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
717                 tuned_nbuf = 1;
718         } else
719                 tuned_nbuf = 0;
720
721         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
722         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
723         if (nbuf > maxbuf) {
724                 if (!tuned_nbuf)
725                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
726                             maxbuf);
727                 nbuf = maxbuf;
728         }
729
730         /*
731          * Ideal allocation size for the transient bio submap is 10%
732          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
733          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
734          *
735          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
736          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
737          * maximum buffer map extent on the platform.
738          *
739          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
740          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
741          * with ample KVA space.
742          */
743         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
744                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
745                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
746                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
747                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
748                         /*
749                          * There is more KVA than memory.  Do not
750                          * adjust buffer map size, and assign the rest
751                          * of maxbuf to transient map.
752                          */
753                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
754                 } else {
755                         /*
756                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
757                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
758                          * the buffer map to the transient bio map.
759                          */
760                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
761                         buf_sz -= biotmap_sz;
762                 }
763                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
764                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
765                 else
766                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
767                 /*
768                  * Artifically limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
769                  * using the transient mapping.
770                  */
771                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
772                         bio_transient_maxcnt = 1024;
773                 if (tuned_nbuf)
774                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
775         }
776
777         /*
778          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
779          * We have no less then 16 and no more then 256.
780          */
781         nswbuf = max(min(nbuf/4, 256), 16);
782 #ifdef NSWBUF_MIN
783         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
784                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
785 #endif
786
787         /*
788          * Reserve space for the buffer cache buffers
789          */
790         swbuf = (void *)v;
791         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
792         buf = (void *)v;
793         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
794
795         return(v);
796 }
797
798 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
799 void
800 bufinit(void)
801 {
802         struct buf *bp;
803         int i;
804
805         mtx_init(&bqclean, "bufq clean lock", NULL, MTX_DEF);
806         mtx_init(&bqdirty, "bufq dirty lock", NULL, MTX_DEF);
807         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
808         rw_init(&nblock, "needsbuffer lock");
809         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
810         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
811
812         /* next, make a null set of free lists */
813         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
814                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
815
816         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
817         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
818                 bp = &buf[i];
819                 bzero(bp, sizeof *bp);
820                 bp->b_flags = B_INVAL | B_INFREECNT;
821                 bp->b_rcred = NOCRED;
822                 bp->b_wcred = NOCRED;
823                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
824                 bp->b_xflags = 0;
825                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
826                 BUF_LOCKINIT(bp);
827                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
828 #ifdef INVARIANTS
829                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
830 #endif
831         }
832
833         /*
834          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
835          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
836          * is nominally used by buf_daemon.  hibufspace is the nominal maximum
837          * used by most other processes.  The differential is required to 
838          * ensure that buf_daemon is able to run when other processes might 
839          * be blocked waiting for buffer space.
840          *
841          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
842          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
843          * by the system.
844          */
845         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
846         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBSIZE * 10);
847         lobufspace = hibufspace - MAXBSIZE;
848
849         /*
850          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
851          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
852          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
853          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
854          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
855          * hirunningspace.
856          */
857         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBSIZE),
858             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
859         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBSIZE);
860
861 /*
862  * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
863  * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
864  * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
865  * The malloc scheme improves memory utilization significantly on average
866  * (small) directories.
867  */
868         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
869
870 /*
871  * Reduce the chance of a deadlock occuring by limiting the number
872  * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
873  */
874         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
875         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
876         numdirtybuffers = 0;
877 /*
878  * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers cannot
879  * eat up all available buffer space.  This occurs when our minimum cannot
880  * be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our buffer space assuming
881  * BKVASIZE'd buffers.
882  */
883         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
884                 hidirtybuffers >>= 1;
885         }
886         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
887
888 /*
889  * Try to keep the number of free buffers in the specified range,
890  * and give special processes (e.g. like buf_daemon) access to an 
891  * emergency reserve.
892  */
893         lofreebuffers = nbuf / 18 + 5;
894         hifreebuffers = 2 * lofreebuffers;
895         numfreebuffers = nbuf;
896
897         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
898             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
899         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
900 }
901
902 #ifdef INVARIANTS
903 static inline void
904 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
905 {
906
907         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0,
908             ("mapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
909         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
910             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
911         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
912             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
913 }
914
915 static inline void
916 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
917 {
918
919         KASSERT((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == B_UNMAPPED,
920             ("unmapped buf %p %x", bp, bp->b_flags));
921         KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf,
922             ("unmapped buf: corrupted b_kvabase %p", bp));
923         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
924             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
925 }
926
927 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
928 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
929 #else
930 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
931 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
932 #endif
933
934 static void
935 bpmap_qenter(struct buf *bp)
936 {
937
938         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
939
940         /*
941          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
942          * bp->b_offset may be offset into the first page.
943          */
944         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
945         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
946         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
947             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
948 }
949
950 /*
951  * bfreekva() - free the kva allocation for a buffer.
952  *
953  *      Since this call frees up buffer space, we call bufspacewakeup().
954  */
955 static void
956 bfreekva(struct buf *bp)
957 {
958
959         if (bp->b_kvasize == 0)
960                 return;
961
962         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
963         atomic_subtract_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
964         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
965                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
966                 vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase,
967                     bp->b_kvasize);
968         } else {
969                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
970                 if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
971                         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvaalloc,
972                             bp->b_kvasize);
973                 }
974                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
975                 bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
976         }
977         bp->b_kvasize = 0;
978         bufspacewakeup();
979 }
980
981 /*
982  *      binsfree:
983  *
984  *      Insert the buffer into the appropriate free list.
985  */
986 static void
987 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
988 {
989         struct mtx *olock, *nlock;
990
991         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
992
993         olock = bqlock(bp->b_qindex);
994         nlock = bqlock(qindex);
995         mtx_lock(olock);
996         /* Handle delayed bremfree() processing. */
997         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
998                 bremfreel(bp);
999
1000         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1001                 panic("binsfree: free buffer onto another queue???");
1002
1003         bp->b_qindex = qindex;
1004         if (olock != nlock) {
1005                 mtx_unlock(olock);
1006                 mtx_lock(nlock);
1007         }
1008         if (bp->b_flags & B_AGE)
1009                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1010         else
1011                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1012 #ifdef INVARIANTS
1013         bq_len[bp->b_qindex]++;
1014 #endif
1015         mtx_unlock(nlock);
1016
1017         /*
1018          * Something we can maybe free or reuse.
1019          */
1020         if (bp->b_bufsize && !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1021                 bufspacewakeup();
1022
1023         if ((bp->b_flags & B_INVAL) || !(bp->b_flags & B_DELWRI))
1024                 bufcountadd(bp);
1025 }
1026
1027 /*
1028  *      bremfree:
1029  *
1030  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1031  *      
1032  */
1033 void
1034 bremfree(struct buf *bp)
1035 {
1036
1037         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1038         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1039             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1040         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1041             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1042         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1043
1044         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1045         bufcountsub(bp);
1046 }
1047
1048 /*
1049  *      bremfreef:
1050  *
1051  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1052  *      it abuses the b_freelist pointer.
1053  */
1054 void
1055 bremfreef(struct buf *bp)
1056 {
1057         struct mtx *qlock;
1058
1059         qlock = bqlock(bp->b_qindex);
1060         mtx_lock(qlock);
1061         bremfreel(bp);
1062         mtx_unlock(qlock);
1063 }
1064
1065 /*
1066  *      bremfreel:
1067  *
1068  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1069  *      correct qlock held.
1070  */
1071 static void
1072 bremfreel(struct buf *bp)
1073 {
1074
1075         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
1076             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1077         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1078             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
1079         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1080         mtx_assert(bqlock(bp->b_qindex), MA_OWNED);
1081
1082         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1083 #ifdef INVARIANTS
1084         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
1085             bp->b_qindex));
1086         bq_len[bp->b_qindex]--;
1087 #endif
1088         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1089         /*
1090          * If this was a delayed bremfree() we only need to remove the buffer
1091          * from the queue and return the stats are already done.
1092          */
1093         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1094                 bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1095                 return;
1096         }
1097         bufcountsub(bp);
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1102  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1103  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1104  */
1105 void
1106 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
1107     int cnt, struct ucred * cred)
1108 {
1109         struct buf *rabp;
1110         int i;
1111
1112         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1113                 if (inmem(vp, *rablkno))
1114                         continue;
1115                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1116
1117                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1118                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1119                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
1120                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1121                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1122                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1123                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1124                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1125                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
1126                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
1127                         BUF_KERNPROC(rabp);
1128                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1129                         bstrategy(rabp);
1130                 } else {
1131                         brelse(rabp);
1132                 }
1133         }
1134 }
1135
1136 /*
1137  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1138  *
1139  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1140  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1141  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1142  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1143  */
1144 int
1145 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1146     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1147 {
1148         struct buf *bp;
1149         int rv = 0, readwait = 0;
1150
1151         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1152         /*
1153          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1154          */
1155         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1156         if (bp == NULL)
1157                 return (EBUSY);
1158
1159         /* if not found in cache, do some I/O */
1160         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1161                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1162                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1163                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1164                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1165                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1166                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1167                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1168                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1169                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1170                 bstrategy(bp);
1171                 ++readwait;
1172         }
1173
1174         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1175
1176         if (readwait) {
1177                 rv = bufwait(bp);
1178         }
1179         return (rv);
1180 }
1181
1182 /*
1183  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1184  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1185  * is invalid.
1186  *
1187  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1188  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1189  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1190  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1191  * here.
1192  */
1193 int
1194 bufwrite(struct buf *bp)
1195 {
1196         int oldflags;
1197         struct vnode *vp;
1198         long space;
1199         int vp_md;
1200
1201         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1202         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1203                 brelse(bp);
1204                 return (0);
1205         }
1206
1207         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1208                 barrierwrites++;
1209
1210         oldflags = bp->b_flags;
1211
1212         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1213
1214         if (bp->b_pin_count > 0)
1215                 bunpin_wait(bp);
1216
1217         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1218             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1219
1220         vp = bp->b_vp;
1221         if (vp)
1222                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1223         else
1224                 vp_md = 0;
1225
1226         /*
1227          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1228          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1229          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1230          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1231          */
1232         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1233         bundirty(bp);
1234
1235         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1236         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1237         bp->b_flags |= B_CACHE;
1238         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1239
1240         vfs_busy_pages(bp, 1);
1241
1242         /*
1243          * Normal bwrites pipeline writes
1244          */
1245         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1246         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1247
1248         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
1249                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1250         if (oldflags & B_ASYNC)
1251                 BUF_KERNPROC(bp);
1252         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1253         bstrategy(bp);
1254
1255         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1256                 int rtval = bufwait(bp);
1257                 brelse(bp);
1258                 return (rtval);
1259         } else if (space > hirunningspace) {
1260                 /*
1261                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1262                  * system.  We will not deadlock here because
1263                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1264                  * to complete. We do not block here if it is the update
1265                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1266                  * to deadlock.
1267                  */
1268                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1269                         waitrunningbufspace();
1270         }
1271
1272         return (0);
1273 }
1274
1275 void
1276 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1277 {
1278         struct buf *nbp;
1279
1280         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1281                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1282                 altbufferflushes++;
1283         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1284                 BO_LOCK(bo);
1285                 /*
1286                  * Try to find a buffer to flush.
1287                  */
1288                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1289                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1290                             BUF_LOCK(nbp,
1291                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1292                                 continue;
1293                         if (bp == nbp)
1294                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1295                         BO_UNLOCK(bo);
1296                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
1297                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
1298                                 BO_LOCK(bo);
1299                                 BUF_UNLOCK(nbp);
1300                                 continue;
1301                         }
1302                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
1303                                 vfs_bio_awrite(nbp);
1304                         } else {
1305                                 bremfree(nbp);
1306                                 bawrite(nbp);
1307                         }
1308                         dirtybufferflushes++;
1309                         break;
1310                 }
1311                 if (nbp == NULL)
1312                         BO_UNLOCK(bo);
1313         }
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
1318  * anything if the buffer is marked invalid.
1319  *
1320  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
1321  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
1322  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
1323  * out synchronously.
1324  */
1325 void
1326 bdwrite(struct buf *bp)
1327 {
1328         struct thread *td = curthread;
1329         struct vnode *vp;
1330         struct bufobj *bo;
1331
1332         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1333         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1334         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
1335             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
1336         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1337
1338         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1339                 brelse(bp);
1340                 return;
1341         }
1342
1343         /*
1344          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
1345          * If we are wildly over our limit, then force a complete
1346          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
1347          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
1348          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
1349          */
1350         vp = bp->b_vp;
1351         bo = bp->b_bufobj;
1352         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
1353                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
1354                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
1355                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
1356         } else
1357                 recursiveflushes++;
1358
1359         bdirty(bp);
1360         /*
1361          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
1362          * true even of NFS now.
1363          */
1364         bp->b_flags |= B_CACHE;
1365
1366         /*
1367          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
1368          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
1369          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
1370          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
1371          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
1372          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
1373          * the bmap then...  So, this is important to do.
1374          */
1375         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
1376                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
1377         }
1378
1379         /*
1380          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
1381          * pages.
1382          *
1383          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
1384          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
1385          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
1386          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
1387          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
1388          * or perhaps the cluster will be completed.
1389          */
1390         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
1391         bqrelse(bp);
1392
1393         /*
1394          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
1395          * due to the softdep code.
1396          */
1397 }
1398
1399 /*
1400  *      bdirty:
1401  *
1402  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
1403  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
1404  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
1405  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
1406  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
1407  *
1408  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
1409  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
1410  *      should only be called if the buffer is known-good.
1411  *
1412  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1413  *      count.
1414  *
1415  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1416  */
1417 void
1418 bdirty(struct buf *bp)
1419 {
1420
1421         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
1422             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1423         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1424         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1425             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1426         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1427         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
1428         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1429
1430         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
1431                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
1432                 reassignbuf(bp);
1433                 bdirtyadd();
1434         }
1435 }
1436
1437 /*
1438  *      bundirty:
1439  *
1440  *      Clear B_DELWRI for buffer.
1441  *
1442  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
1443  *      count.
1444  *      
1445  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
1446  */
1447
1448 void
1449 bundirty(struct buf *bp)
1450 {
1451
1452         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1453         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
1454         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
1455             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
1456         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1457
1458         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1459                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
1460                 reassignbuf(bp);
1461                 bdirtysub();
1462         }
1463         /*
1464          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
1465          */
1466         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
1467 }
1468
1469 /*
1470  *      bawrite:
1471  *
1472  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
1473  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
1474  *
1475  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
1476  *      B_INVAL buffers.  Not us.
1477  */
1478 void
1479 bawrite(struct buf *bp)
1480 {
1481
1482         bp->b_flags |= B_ASYNC;
1483         (void) bwrite(bp);
1484 }
1485
1486 /*
1487  *      babarrierwrite:
1488  *
1489  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
1490  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
1491  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
1492  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1493  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1494  */
1495 void
1496 babarrierwrite(struct buf *bp)
1497 {
1498
1499         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
1500         (void) bwrite(bp);
1501 }
1502
1503 /*
1504  *      bbarrierwrite:
1505  *
1506  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
1507  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
1508  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
1509  *      the disk before any buffers written after this write are committed
1510  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
1511  */
1512 int
1513 bbarrierwrite(struct buf *bp)
1514 {
1515
1516         bp->b_flags |= B_BARRIER;
1517         return (bwrite(bp));
1518 }
1519
1520 /*
1521  *      bwillwrite:
1522  *
1523  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
1524  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
1525  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
1526  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
1527  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
1528  */
1529 void
1530 bwillwrite(void)
1531 {
1532
1533         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1534                 mtx_lock(&bdirtylock);
1535                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
1536                         bdirtywait = 1;
1537                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
1538                             "flswai", 0);
1539                 }
1540                 mtx_unlock(&bdirtylock);
1541         }
1542 }
1543
1544 /*
1545  * Return true if we have too many dirty buffers.
1546  */
1547 int
1548 buf_dirty_count_severe(void)
1549 {
1550
1551         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
1552 }
1553
1554 static __noinline int
1555 buf_vm_page_count_severe(void)
1556 {
1557
1558         KFAIL_POINT_CODE(DEBUG_FP, buf_pressure, return 1);
1559
1560         return vm_page_count_severe();
1561 }
1562
1563 /*
1564  *      brelse:
1565  *
1566  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
1567  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
1568  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
1569  */
1570 void
1571 brelse(struct buf *bp)
1572 {
1573         int qindex;
1574
1575         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
1576             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1577         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1578             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1579
1580         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1581                 /*
1582                  * Do not process, in particular, do not handle the
1583                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
1584                  */
1585                 BUF_UNLOCK(bp);
1586                 return;
1587         }
1588
1589         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1590                 bqrelse(bp);
1591                 return;
1592         }
1593
1594         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
1595             bp->b_error == EIO && !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
1596                 /*
1597                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
1598                  * pages from being scrapped.  If the error is anything
1599                  * other than an I/O error (EIO), assume that retrying
1600                  * is futile.
1601                  */
1602                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1603                 bdirty(bp);
1604         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
1605             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
1606                 /*
1607                  * Either a failed I/O or we were asked to free or not
1608                  * cache the buffer.
1609                  */
1610                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1611                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1612                         buf_deallocate(bp);
1613                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1614                         bdirtysub();
1615                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
1616                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
1617                         if (bp->b_bufsize)
1618                                 allocbuf(bp, 0);
1619                         if (bp->b_vp)
1620                                 brelvp(bp);
1621                 }
1622         }
1623
1624         /*
1625          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_release() 
1626          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
1627          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
1628          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
1629          * 
1630          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_release(), even
1631          * if B_DELWRI is set.
1632          *
1633          * If B_DELWRI is not set we may have to set B_RELBUF if we are low
1634          * on pages to return pages to the VM page queues.
1635          */
1636         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1637                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
1638         else if (buf_vm_page_count_severe()) {
1639                 /*
1640                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1641                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1642                  */
1643                 if (!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG))
1644                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
1645         }
1646
1647         /*
1648          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
1649          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
1650          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
1651          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
1652          *
1653          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
1654          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
1655          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
1656          *
1657          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
1658          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
1659          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
1660          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
1661          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
1662          * background write.
1663          */
1664         if ((bp->b_flags & B_VMIO)
1665             && !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
1666                  (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
1667                  !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) &&
1668                  (bp->b_flags & B_DELWRI))
1669             ) {
1670
1671                 int i, j, resid;
1672                 vm_page_t m;
1673                 off_t foff;
1674                 vm_pindex_t poff;
1675                 vm_object_t obj;
1676
1677                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
1678
1679                 /*
1680                  * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
1681                  * in the VMIO case if the buffer block size is not
1682                  * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
1683                  * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
1684                  *
1685                  * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
1686                  * supported due to the page granularity bits (m->valid,
1687                  * m->dirty, etc...). 
1688                  *
1689                  * See man buf(9) for more information
1690                  */
1691                 resid = bp->b_bufsize;
1692                 foff = bp->b_offset;
1693                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1694                         int had_bogus = 0;
1695
1696                         m = bp->b_pages[i];
1697
1698                         /*
1699                          * If we hit a bogus page, fixup *all* the bogus pages
1700                          * now.
1701                          */
1702                         if (m == bogus_page) {
1703                                 poff = OFF_TO_IDX(bp->b_offset);
1704                                 had_bogus = 1;
1705
1706                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
1707                                 for (j = i; j < bp->b_npages; j++) {
1708                                         vm_page_t mtmp;
1709                                         mtmp = bp->b_pages[j];
1710                                         if (mtmp == bogus_page) {
1711                                                 mtmp = vm_page_lookup(obj, poff + j);
1712                                                 if (!mtmp) {
1713                                                         panic("brelse: page missing\n");
1714                                                 }
1715                                                 bp->b_pages[j] = mtmp;
1716                                         }
1717                                 }
1718                                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
1719
1720                                 if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_UNMAPPED)) == 0) {
1721                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1722                                         pmap_qenter(
1723                                             trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
1724                                             bp->b_pages, bp->b_npages);
1725                                 }
1726                                 m = bp->b_pages[i];
1727                         }
1728                         if ((bp->b_flags & B_NOCACHE) ||
1729                             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR &&
1730                              bp->b_iocmd == BIO_READ)) {
1731                                 int poffset = foff & PAGE_MASK;
1732                                 int presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
1733                                         (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
1734
1735                                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
1736                                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1737                                 while (vm_page_xbusied(m)) {
1738                                         vm_page_lock(m);
1739                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1740                                         vm_page_busy_sleep(m, "mbncsh");
1741                                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1742                                 }
1743                                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
1744                                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
1745                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1746                                 if (had_bogus)
1747                                         printf("avoided corruption bug in bogus_page/brelse code\n");
1748                         }
1749                         resid -= PAGE_SIZE - (foff & PAGE_MASK);
1750                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
1751                 }
1752                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF))
1753                         vfs_vmio_release(bp);
1754
1755         } else if (bp->b_flags & B_VMIO) {
1756
1757                 if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) {
1758                         vfs_vmio_release(bp);
1759                 }
1760
1761         } else if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0) {
1762                 if (bp->b_bufsize != 0)
1763                         allocbuf(bp, 0);
1764                 if (bp->b_vp != NULL)
1765                         brelvp(bp);
1766         }
1767                         
1768         /*
1769          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
1770          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
1771          * doesn't find it.
1772          */
1773         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
1774             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
1775                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1776         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1777                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1778                         bundirty(bp);
1779                 if (bp->b_vp)
1780                         brelvp(bp);
1781         }
1782
1783         /* buffers with no memory */
1784         if (bp->b_bufsize == 0) {
1785                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1786                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1787                         panic("losing buffer 1");
1788                 if (bp->b_kvasize)
1789                         qindex = QUEUE_EMPTYKVA;
1790                 else
1791                         qindex = QUEUE_EMPTY;
1792                 bp->b_flags |= B_AGE;
1793         /* buffers with junk contents */
1794         } else if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
1795             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
1796                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
1797                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1798                         panic("losing buffer 2");
1799                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1800                 bp->b_flags |= B_AGE;
1801         /* remaining buffers */
1802         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
1803                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1804         else
1805                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1806
1807         binsfree(bp, qindex);
1808
1809         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
1810         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1811                 panic("brelse: not dirty");
1812         /* unlock */
1813         BUF_UNLOCK(bp);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
1818  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
1819  *
1820  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
1821  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
1822  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
1823  * again soon.
1824  *
1825  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
1826  */
1827 void
1828 bqrelse(struct buf *bp)
1829 {
1830         int qindex;
1831
1832         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1833         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
1834             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
1835
1836         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
1837                 /* do not release to free list */
1838                 BUF_UNLOCK(bp);
1839                 return;
1840         }
1841         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
1842
1843         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
1844                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1845                         bremfreef(bp);
1846                 goto out;
1847         }
1848
1849         /* buffers with stale but valid contents */
1850         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
1851                 qindex = QUEUE_DIRTY;
1852         } else {
1853                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
1854                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
1855                         panic("bqrelse: not dirty");
1856                 /*
1857                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
1858                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
1859                  */
1860                 if (buf_vm_page_count_severe() &&
1861                     (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) == 0) {
1862                         /*
1863                          * We are too low on memory, we have to try to free
1864                          * the buffer (most importantly: the wired pages
1865                          * making up its backing store) *now*.
1866                          */
1867                         brelse(bp);
1868                         return;
1869                 }
1870                 qindex = QUEUE_CLEAN;
1871         }
1872         binsfree(bp, qindex);
1873
1874 out:
1875         /* unlock */
1876         BUF_UNLOCK(bp);
1877 }
1878
1879 /* Give pages used by the bp back to the VM system (where possible) */
1880 static void
1881 vfs_vmio_release(struct buf *bp)
1882 {
1883         int i;
1884         vm_page_t m;
1885
1886         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
1887                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1888                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
1889         } else
1890                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1891         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1892         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
1893                 m = bp->b_pages[i];
1894                 bp->b_pages[i] = NULL;
1895                 /*
1896                  * In order to keep page LRU ordering consistent, put
1897                  * everything on the inactive queue.
1898                  */
1899                 vm_page_lock(m);
1900                 vm_page_unwire(m, PQ_INACTIVE);
1901
1902                 /*
1903                  * Might as well free the page if we can and it has
1904                  * no valid data.  We also free the page if the
1905                  * buffer was used for direct I/O
1906                  */
1907                 if ((bp->b_flags & B_ASYNC) == 0 && !m->valid) {
1908                         if (m->wire_count == 0 && !vm_page_busied(m))
1909                                 vm_page_free(m);
1910                 } else if (bp->b_flags & B_DIRECT)
1911                         vm_page_try_to_free(m);
1912                 else if (buf_vm_page_count_severe())
1913                         vm_page_try_to_cache(m);
1914                 vm_page_unlock(m);
1915         }
1916         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
1917         
1918         if (bp->b_bufsize) {
1919                 bufspacewakeup();
1920                 bp->b_bufsize = 0;
1921         }
1922         bp->b_npages = 0;
1923         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
1924         if (bp->b_vp)
1925                 brelvp(bp);
1926 }
1927
1928 /*
1929  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
1930  * write.
1931  */
1932 static int
1933 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
1934 {
1935         struct buf *bpa;
1936         int match;
1937
1938         match = 0;
1939
1940         /* If the buf isn't in core skip it */
1941         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
1942                 return (0);
1943
1944         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
1945         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1946                 return (0);
1947
1948         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
1949         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
1950             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
1951                 goto done;
1952
1953         if (bpa->b_bufsize != size)
1954                 goto done;
1955
1956         /*
1957          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
1958          * block has been mapped.
1959          */
1960         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
1961                 match = 1;
1962 done:
1963         BUF_UNLOCK(bpa);
1964         return (match);
1965 }
1966
1967 /*
1968  *      vfs_bio_awrite:
1969  *
1970  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
1971  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
1972  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
1973  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
1974  */
1975 int
1976 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
1977 {
1978         struct bufobj *bo;
1979         int i;
1980         int j;
1981         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
1982         struct vnode *vp = bp->b_vp;
1983         int ncl;
1984         int nwritten;
1985         int size;
1986         int maxcl;
1987         int gbflags;
1988
1989         bo = &vp->v_bufobj;
1990         gbflags = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
1991         /*
1992          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
1993          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
1994          * rather then at the beginning.
1995          */
1996         if ((vp->v_type == VREG) && 
1997             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
1998             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
1999
2000                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2001                 maxcl = MAXPHYS / size;
2002
2003                 BO_RLOCK(bo);
2004                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
2005                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
2006                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
2007                                 break;
2008
2009                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
2010                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
2011                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
2012                                 break;
2013                 BO_RUNLOCK(bo);
2014                 --j;
2015                 ncl = i + j;
2016                 /*
2017                  * this is a possible cluster write
2018                  */
2019                 if (ncl != 1) {
2020                         BUF_UNLOCK(bp);
2021                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
2022                             gbflags);
2023                         return (nwritten);
2024                 }
2025         }
2026         bremfree(bp);
2027         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2028         /*
2029          * default (old) behavior, writing out only one block
2030          *
2031          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
2032          */
2033         nwritten = bp->b_bufsize;
2034         (void) bwrite(bp);
2035
2036         return (nwritten);
2037 }
2038
2039 static void
2040 setbufkva(struct buf *bp, vm_offset_t addr, int maxsize, int gbflags)
2041 {
2042
2043         KASSERT((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2044             bp->b_kvasize == 0, ("call bfreekva(%p)", bp));
2045         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2046                 bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2047         } else if ((gbflags & GB_KVAALLOC) != 0) {
2048                 KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0,
2049                     ("GB_KVAALLOC without GB_UNMAPPED"));
2050                 bp->b_kvaalloc = (caddr_t)addr;
2051                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2052                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2053         }
2054         bp->b_kvasize = maxsize;
2055 }
2056
2057 /*
2058  * Allocate the buffer KVA and set b_kvasize. Also set b_kvabase if
2059  * needed.
2060  */
2061 static int
2062 allocbufkva(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2063 {
2064         vm_offset_t addr;
2065
2066         bfreekva(bp);
2067         addr = 0;
2068
2069         if (vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr)) {
2070                 /*
2071                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2072                  * to defragment the map.
2073                  */
2074                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
2075                 return (1);
2076         }
2077         setbufkva(bp, addr, maxsize, gbflags);
2078         atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2079         return (0);
2080 }
2081
2082 /*
2083  * Ask the bufdaemon for help, or act as bufdaemon itself, when a
2084  * locked vnode is supplied.
2085  */
2086 static void
2087 getnewbuf_bufd_help(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo,
2088     int defrag)
2089 {
2090         struct thread *td;
2091         char *waitmsg;
2092         int cnt, error, flags, norunbuf, wait;
2093
2094         mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2095
2096         if (defrag) {
2097                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2098                 waitmsg = "nbufkv";
2099         } else if (bufspace >= hibufspace) {
2100                 waitmsg = "nbufbs";
2101                 flags = VFS_BIO_NEED_BUFSPACE;
2102         } else {
2103                 waitmsg = "newbuf";
2104                 flags = VFS_BIO_NEED_ANY;
2105         }
2106         atomic_set_int(&needsbuffer, flags);
2107         mtx_unlock(&bqclean);
2108
2109         bd_speedup();   /* heeeelp */
2110         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
2111                 return;
2112
2113         td = curthread;
2114         cnt = 0;
2115         wait = MNT_NOWAIT;
2116         rw_wlock(&nblock);
2117         while ((needsbuffer & flags) != 0) {
2118                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
2119                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
2120                         rw_wunlock(&nblock);
2121                         /*
2122                          * getblk() is called with a vnode locked, and
2123                          * some majority of the dirty buffers may as
2124                          * well belong to the vnode.  Flushing the
2125                          * buffers there would make a progress that
2126                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
2127                          * cannot lock the vnode.
2128                          */
2129                         if (cnt++ > 2)
2130                                 wait = MNT_WAIT;
2131                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "bufd_helper");
2132                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
2133                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
2134                         if (error == 0) {
2135                                 /* play bufdaemon */
2136                                 norunbuf = curthread_pflags_set(TDP_BUFNEED |
2137                                     TDP_NORUNNINGBUF);
2138                                 VOP_FSYNC(vp, wait, td);
2139                                 atomic_add_long(&notbufdflushes, 1);
2140                                 curthread_pflags_restore(norunbuf);
2141                         }
2142                         rw_wlock(&nblock);
2143                         if ((needsbuffer & flags) == 0)
2144                                 break;
2145                 }
2146                 error = rw_sleep(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer), &nblock,
2147                     (PRIBIO + 4) | slpflag, waitmsg, slptimeo);
2148                 if (error != 0)
2149                         break;
2150         }
2151         rw_wunlock(&nblock);
2152 }
2153
2154 static void
2155 getnewbuf_reuse_bp(struct buf *bp, int qindex)
2156 {
2157
2158         CTR6(KTR_BUF, "getnewbuf(%p) vp %p flags %X kvasize %d bufsize %d "
2159             "queue %d (recycling)", bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
2160              bp->b_kvasize, bp->b_bufsize, qindex);
2161         mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2162
2163         /*
2164          * Note: we no longer distinguish between VMIO and non-VMIO
2165          * buffers.
2166          */
2167         KASSERT((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0,
2168             ("delwri buffer %p found in queue %d", bp, qindex));
2169
2170         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
2171                 if (bp->b_flags & B_VMIO) {
2172                         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
2173                         vfs_vmio_release(bp);
2174                 }
2175                 if (bp->b_vp != NULL)
2176                         brelvp(bp);
2177         }
2178
2179         /*
2180          * Get the rest of the buffer freed up.  b_kva* is still valid
2181          * after this operation.
2182          */
2183
2184         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
2185                 crfree(bp->b_rcred);
2186                 bp->b_rcred = NOCRED;
2187         }
2188         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
2189                 crfree(bp->b_wcred);
2190                 bp->b_wcred = NOCRED;
2191         }
2192         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2193                 buf_deallocate(bp);
2194         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2195                 panic("losing buffer 3");
2196         KASSERT(bp->b_vp == NULL, ("bp: %p still has vnode %p.  qindex: %d",
2197             bp, bp->b_vp, qindex));
2198         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
2199             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
2200
2201         if (bp->b_bufsize)
2202                 allocbuf(bp, 0);
2203
2204         bp->b_flags &= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2205         bp->b_ioflags = 0;
2206         bp->b_xflags = 0;
2207         KASSERT((bp->b_flags & B_INFREECNT) == 0,
2208             ("buf %p still counted as free?", bp));
2209         bp->b_vflags = 0;
2210         bp->b_vp = NULL;
2211         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
2212         bp->b_offset = NOOFFSET;
2213         bp->b_iodone = 0;
2214         bp->b_error = 0;
2215         bp->b_resid = 0;
2216         bp->b_bcount = 0;
2217         bp->b_npages = 0;
2218         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
2219         bp->b_bufobj = NULL;
2220         bp->b_pin_count = 0;
2221         bp->b_fsprivate1 = NULL;
2222         bp->b_fsprivate2 = NULL;
2223         bp->b_fsprivate3 = NULL;
2224
2225         LIST_INIT(&bp->b_dep);
2226 }
2227
2228 static int flushingbufs;
2229
2230 static struct buf *
2231 getnewbuf_scan(int maxsize, int defrag, int unmapped, int metadata)
2232 {
2233         struct buf *bp, *nbp;
2234         int nqindex, qindex, pass;
2235
2236         KASSERT(!unmapped || !defrag, ("both unmapped and defrag"));
2237
2238         pass = 1;
2239 restart:
2240         atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
2241
2242         /*
2243          * Setup for scan.  If we do not have enough free buffers,
2244          * we setup a degenerate case that immediately fails.  Note
2245          * that if we are specially marked process, we are allowed to
2246          * dip into our reserves.
2247          *
2248          * The scanning sequence is nominally: EMPTY->EMPTYKVA->CLEAN
2249          * for the allocation of the mapped buffer.  For unmapped, the
2250          * easiest is to start with EMPTY outright.
2251          *
2252          * We start with EMPTYKVA.  If the list is empty we backup to EMPTY.
2253          * However, there are a number of cases (defragging, reusing, ...)
2254          * where we cannot backup.
2255          */
2256         nbp = NULL;
2257         mtx_lock(&bqclean);
2258         if (!defrag && unmapped) {
2259                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2260                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2261         }
2262         if (nbp == NULL) {
2263                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2264                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2265         }
2266
2267         /*
2268          * If no EMPTYKVA buffers and we are either defragging or
2269          * reusing, locate a CLEAN buffer to free or reuse.  If
2270          * bufspace useage is low skip this step so we can allocate a
2271          * new buffer.
2272          */
2273         if (nbp == NULL && (defrag || bufspace >= lobufspace)) {
2274                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2275                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2276         }
2277
2278         /*
2279          * If we could not find or were not allowed to reuse a CLEAN
2280          * buffer, check to see if it is ok to use an EMPTY buffer.
2281          * We can only use an EMPTY buffer if allocating its KVA would
2282          * not otherwise run us out of buffer space.  No KVA is needed
2283          * for the unmapped allocation.
2284          */
2285         if (nbp == NULL && defrag == 0 && (bufspace + maxsize < hibufspace ||
2286             metadata)) {
2287                 nqindex = QUEUE_EMPTY;
2288                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2289         }
2290
2291         /*
2292          * All available buffers might be clean, retry ignoring the
2293          * lobufspace as the last resort.
2294          */
2295         if (nbp == NULL && !TAILQ_EMPTY(&bufqueues[QUEUE_CLEAN])) {
2296                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2297                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2298         }
2299
2300         /*
2301          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
2302          * depending.
2303          */
2304         while ((bp = nbp) != NULL) {
2305                 qindex = nqindex;
2306
2307                 /*
2308                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
2309                  * block or do other fancy things).
2310                  */
2311                 if ((nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist)) == NULL) {
2312                         switch (qindex) {
2313                         case QUEUE_EMPTY:
2314                                 nqindex = QUEUE_EMPTYKVA;
2315                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTYKVA]);
2316                                 if (nbp != NULL)
2317                                         break;
2318                                 /* FALLTHROUGH */
2319                         case QUEUE_EMPTYKVA:
2320                                 nqindex = QUEUE_CLEAN;
2321                                 nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_CLEAN]);
2322                                 if (nbp != NULL)
2323                                         break;
2324                                 /* FALLTHROUGH */
2325                         case QUEUE_CLEAN:
2326                                 if (metadata && pass == 1) {
2327                                         pass = 2;
2328                                         nqindex = QUEUE_EMPTY;
2329                                         nbp = TAILQ_FIRST(
2330                                             &bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
2331                                 }
2332                                 /*
2333                                  * nbp is NULL. 
2334                                  */
2335                                 break;
2336                         }
2337                 }
2338                 /*
2339                  * If we are defragging then we need a buffer with 
2340                  * b_kvasize != 0.  XXX this situation should no longer
2341                  * occur, if defrag is non-zero the buffer's b_kvasize
2342                  * should also be non-zero at this point.  XXX
2343                  */
2344                 if (defrag && bp->b_kvasize == 0) {
2345                         printf("Warning: defrag empty buffer %p\n", bp);
2346                         continue;
2347                 }
2348
2349                 /*
2350                  * Start freeing the bp.  This is somewhat involved.  nbp
2351                  * remains valid only for QUEUE_EMPTY[KVA] bp's.
2352                  */
2353                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2354                         continue;
2355                 /*
2356                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2357                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2358                  */
2359                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) {
2360                         BUF_UNLOCK(bp);
2361                         continue;
2362                 }
2363
2364                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
2365                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
2366
2367                 bremfreel(bp);
2368                 mtx_unlock(&bqclean);
2369                 /*
2370                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
2371                  * the scan from this point on.
2372                  */
2373
2374                 getnewbuf_reuse_bp(bp, qindex);
2375                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2376
2377                 /*
2378                  * If we are defragging then free the buffer.
2379                  */
2380                 if (defrag) {
2381                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2382                         bfreekva(bp);
2383                         brelse(bp);
2384                         defrag = 0;
2385                         goto restart;
2386                 }
2387
2388                 /*
2389                  * Notify any waiters for the buffer lock about
2390                  * identity change by freeing the buffer.
2391                  */
2392                 if (qindex == QUEUE_CLEAN && BUF_LOCKWAITERS(bp)) {
2393                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2394                         bfreekva(bp);
2395                         brelse(bp);
2396                         goto restart;
2397                 }
2398
2399                 if (metadata)
2400                         break;
2401
2402                 /*
2403                  * If we are overcomitted then recover the buffer and its
2404                  * KVM space.  This occurs in rare situations when multiple
2405                  * processes are blocked in getnewbuf() or allocbuf().
2406                  */
2407                 if (bufspace >= hibufspace)
2408                         flushingbufs = 1;
2409                 if (flushingbufs && bp->b_kvasize != 0) {
2410                         bp->b_flags |= B_INVAL;
2411                         bfreekva(bp);
2412                         brelse(bp);
2413                         goto restart;
2414                 }
2415                 if (bufspace < lobufspace)
2416                         flushingbufs = 0;
2417                 break;
2418         }
2419         return (bp);
2420 }
2421
2422 /*
2423  *      getnewbuf:
2424  *
2425  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2426  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2427  *
2428  *      Important:  B_INVAL is not set.  If the caller wishes to throw the
2429  *      buffer away, the caller must set B_INVAL prior to calling brelse().
2430  *
2431  *      We block if:
2432  *              We have insufficient buffer headers
2433  *              We have insufficient buffer space
2434  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
2435  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2436  */
2437 static struct buf *
2438 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int size, int maxsize,
2439     int gbflags)
2440 {
2441         struct buf *bp;
2442         int defrag, metadata;
2443
2444         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2445             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2446         if (!unmapped_buf_allowed)
2447                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2448
2449         defrag = 0;
2450         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2451             vp->v_type == VCHR)
2452                 metadata = 1;
2453         else
2454                 metadata = 0;
2455         /*
2456          * We can't afford to block since we might be holding a vnode lock,
2457          * which may prevent system daemons from running.  We deal with
2458          * low-memory situations by proactively returning memory and running
2459          * async I/O rather then sync I/O.
2460          */
2461         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2462         atomic_subtract_int(&getnewbufrestarts, 1);
2463 restart:
2464         bp = getnewbuf_scan(maxsize, defrag, (gbflags & (GB_UNMAPPED |
2465             GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED, metadata);
2466         if (bp != NULL)
2467                 defrag = 0;
2468
2469         /*
2470          * If we exhausted our list, sleep as appropriate.  We may have to
2471          * wakeup various daemons and write out some dirty buffers.
2472          *
2473          * Generally we are sleeping due to insufficient buffer space.
2474          */
2475         if (bp == NULL) {
2476                 mtx_assert(&bqclean, MA_OWNED);
2477                 getnewbuf_bufd_help(vp, gbflags, slpflag, slptimeo, defrag);
2478                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2479         } else if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == GB_UNMAPPED) {
2480                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2481
2482                 bfreekva(bp);
2483                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
2484                 bp->b_kvabase = bp->b_data = unmapped_buf;
2485                 bp->b_kvasize = maxsize;
2486                 atomic_add_long(&bufspace, bp->b_kvasize);
2487                 atomic_add_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2488                 atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2489         } else {
2490                 mtx_assert(&bqclean, MA_NOTOWNED);
2491
2492                 /*
2493                  * We finally have a valid bp.  We aren't quite out of the
2494                  * woods, we still have to reserve kva space.  In order
2495                  * to keep fragmentation sane we only allocate kva in
2496                  * BKVASIZE chunks.
2497                  */
2498                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2499
2500                 if (maxsize != bp->b_kvasize || (bp->b_flags & (B_UNMAPPED |
2501                     B_KVAALLOC)) == B_UNMAPPED) {
2502                         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2503                                 defrag = 1;
2504                                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2505                                 brelse(bp);
2506                                 goto restart;
2507                         }
2508                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2509                 } else if ((bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0 &&
2510                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == 0) {
2511                         /*
2512                          * If the reused buffer has KVA allocated,
2513                          * reassign b_kvaalloc to b_kvabase.
2514                          */
2515                         bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2516                         bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2517                         atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace,
2518                             bp->b_kvasize);
2519                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2520                 } else if ((bp->b_flags & (B_UNMAPPED | B_KVAALLOC)) == 0 &&
2521                     (gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) == (GB_UNMAPPED |
2522                     GB_KVAALLOC)) {
2523                         /*
2524                          * The case of reused buffer already have KVA
2525                          * mapped, but the request is for unmapped
2526                          * buffer with KVA allocated.
2527                          */
2528                         bp->b_kvaalloc = bp->b_kvabase;
2529                         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2530                         bp->b_flags |= B_UNMAPPED | B_KVAALLOC;
2531                         atomic_add_long(&unmapped_bufspace,
2532                             bp->b_kvasize);
2533                         atomic_add_int(&bufreusecnt, 1);
2534                 }
2535                 if ((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0) {
2536                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
2537                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
2538                         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
2539                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2540                 }
2541         }
2542         return (bp);
2543 }
2544
2545 /*
2546  *      buf_daemon:
2547  *
2548  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2549  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2550  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2551  */
2552
2553 static struct kproc_desc buf_kp = {
2554         "bufdaemon",
2555         buf_daemon,
2556         &bufdaemonproc
2557 };
2558 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2559
2560 static int
2561 buf_flush(int target)
2562 {
2563         int flushed;
2564
2565         flushed = flushbufqueues(target, 0);
2566         if (flushed == 0) {
2567                 /*
2568                  * Could not find any buffers without rollback
2569                  * dependencies, so just write the first one
2570                  * in the hopes of eventually making progress.
2571                  */
2572                 flushed = flushbufqueues(target, 1);
2573         }
2574         return (flushed);
2575 }
2576
2577 static void
2578 buf_daemon()
2579 {
2580         int lodirty;
2581
2582         /*
2583          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
2584          */
2585         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
2586             SHUTDOWN_PRI_LAST);
2587
2588         /*
2589          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
2590          */
2591         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
2592         mtx_lock(&bdlock);
2593         for (;;) {
2594                 bd_request = 0;
2595                 mtx_unlock(&bdlock);
2596
2597                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
2598                 lodirty = lodirtybuffers;
2599                 if (bd_speedupreq) {
2600                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
2601                         bd_speedupreq = 0;
2602                 }
2603                 /*
2604                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
2605                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
2606                  * the I/O system.
2607                  */
2608                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
2609                         if (buf_flush(numdirtybuffers - lodirty) == 0)
2610                                 break;
2611                         kern_yield(PRI_USER);
2612                 }
2613
2614                 /*
2615                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
2616                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
2617                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
2618                  * built up, within reason.
2619                  *
2620                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
2621                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
2622                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
2623                  */
2624                 mtx_lock(&bdlock);
2625                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
2626                         /*
2627                          * We reached our low water mark, reset the
2628                          * request and sleep until we are needed again.
2629                          * The sleep is just so the suspend code works.
2630                          */
2631                         bd_request = 0;
2632                         /*
2633                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
2634                          * changed via sysctl and the explicit transition
2635                          * out of shortfall was missed.
2636                          */
2637                         bdirtywakeup();
2638                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
2639                                 runningwakeup();
2640                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
2641                 } else {
2642                         /*
2643                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
2644                          * still have too many dirty buffers, we
2645                          * have to sleep and try again.  (rare)
2646                          */
2647                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
2648                 }
2649         }
2650 }
2651
2652 /*
2653  *      flushbufqueues:
2654  *
2655  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
2656  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
2657  *      particularly sensitive to.
2658  */
2659 static int flushwithdeps = 0;
2660 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
2661     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
2662
2663 static int
2664 flushbufqueues(int target, int flushdeps)
2665 {
2666         struct buf *sentinel;
2667         struct vnode *vp;
2668         struct mount *mp;
2669         struct buf *bp;
2670         int hasdeps;
2671         int flushed;
2672         int queue;
2673         int error;
2674
2675         flushed = 0;
2676         queue = QUEUE_DIRTY;
2677         bp = NULL;
2678         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
2679         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
2680         mtx_lock(&bqdirty);
2681         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2682         mtx_unlock(&bqdirty);
2683         while (flushed != target) {
2684                 maybe_yield();
2685                 mtx_lock(&bqdirty);
2686                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
2687                 if (bp != NULL) {
2688                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2689                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
2690                             b_freelist);
2691                 } else {
2692                         mtx_unlock(&bqdirty);
2693                         break;
2694                 }
2695                 KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_SENTINEL,
2696                     ("parallel calls to flushbufqueues() bp %p", bp));
2697                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
2698                 mtx_unlock(&bqdirty);
2699                 if (error != 0)
2700                         continue;
2701                 if (bp->b_pin_count > 0) {
2702                         BUF_UNLOCK(bp);
2703                         continue;
2704                 }
2705                 /*
2706                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
2707                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
2708                  */
2709                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
2710                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2711                         BUF_UNLOCK(bp);
2712                         continue;
2713                 }
2714                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2715                         bremfreef(bp);
2716                         brelse(bp);
2717                         flushed++;
2718                         continue;
2719                 }
2720
2721                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
2722                         if (flushdeps == 0) {
2723                                 BUF_UNLOCK(bp);
2724                                 continue;
2725                         }
2726                         hasdeps = 1;
2727                 } else
2728                         hasdeps = 0;
2729                 /*
2730                  * We must hold the lock on a vnode before writing
2731                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
2732                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
2733                  * system.
2734                  *
2735                  * The lock order here is the reverse of the normal
2736                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
2737                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
2738                  */
2739                 vp = bp->b_vp;
2740                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
2741                         BUF_UNLOCK(bp);
2742                         continue;
2743                 }
2744                 error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
2745                 if (error == 0) {
2746                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
2747                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2748                         vfs_bio_awrite(bp);
2749                         vn_finished_write(mp);
2750                         VOP_UNLOCK(vp, 0);
2751                         flushwithdeps += hasdeps;
2752                         flushed++;
2753                         if (runningbufspace > hirunningspace)
2754                                 waitrunningbufspace();
2755                         continue;
2756                 }
2757                 vn_finished_write(mp);
2758                 BUF_UNLOCK(bp);
2759         }
2760         mtx_lock(&bqdirty);
2761         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
2762         mtx_unlock(&bqdirty);
2763         free(sentinel, M_TEMP);
2764         return (flushed);
2765 }
2766
2767 /*
2768  * Check to see if a block is currently memory resident.
2769  */
2770 struct buf *
2771 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
2772 {
2773         struct buf *bp;
2774
2775         BO_RLOCK(bo);
2776         bp = gbincore(bo, blkno);
2777         BO_RUNLOCK(bo);
2778         return (bp);
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Returns true if no I/O is needed to access the
2783  * associated VM object.  This is like incore except
2784  * it also hunts around in the VM system for the data.
2785  */
2786
2787 static int
2788 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
2789 {
2790         vm_object_t obj;
2791         vm_offset_t toff, tinc, size;
2792         vm_page_t m;
2793         vm_ooffset_t off;
2794
2795         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
2796
2797         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
2798                 return 1;
2799         if (vp->v_mount == NULL)
2800                 return 0;
2801         obj = vp->v_object;
2802         if (obj == NULL)
2803                 return (0);
2804
2805         size = PAGE_SIZE;
2806         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
2807                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2808         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2809
2810         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2811         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
2812                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
2813                 if (!m)
2814                         goto notinmem;
2815                 tinc = size;
2816                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
2817                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
2818                 if (vm_page_is_valid(m,
2819                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
2820                         goto notinmem;
2821         }
2822         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2823         return 1;
2824
2825 notinmem:
2826         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2827         return (0);
2828 }
2829
2830 /*
2831  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
2832  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
2833  * to the size of the buffer.
2834  *
2835  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
2836  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
2837  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
2838  *
2839  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
2840  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
2841  */
2842 static void
2843 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
2844 {
2845         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
2846         vm_page_t m;
2847         int i;
2848
2849         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
2850                 return;
2851
2852         foff = bp->b_offset;
2853         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2854             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
2855
2856         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2857         vfs_drain_busy_pages(bp);
2858         vfs_setdirty_locked_object(bp);
2859         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2860                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2861                 eoff = noff;
2862                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
2863                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
2864                 m = bp->b_pages[i];
2865                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
2866                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
2867                 foff = noff;
2868         }
2869         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
2870 }
2871
2872 static void
2873 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
2874 {
2875         vm_object_t object;
2876         int i;
2877
2878         object = bp->b_bufobj->bo_object;
2879         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2880
2881         /*
2882          * We qualify the scan for modified pages on whether the
2883          * object has been flushed yet.
2884          */
2885         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
2886                 vm_offset_t boffset;
2887                 vm_offset_t eoffset;
2888
2889                 /*
2890                  * test the pages to see if they have been modified directly
2891                  * by users through the VM system.
2892                  */
2893                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
2894                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
2895
2896                 /*
2897                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
2898                  * (eoffset - boffset) bytes.
2899                  */
2900
2901                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2902                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
2903                                 break;
2904                 }
2905                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2906
2907                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
2908                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
2909                                 break;
2910                         }
2911                 }
2912                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
2913
2914                 /*
2915                  * Fit it to the buffer.
2916                  */
2917
2918                 if (eoffset > bp->b_bcount)
2919                         eoffset = bp->b_bcount;
2920
2921                 /*
2922                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
2923                  * dirty range.
2924                  */
2925
2926                 if (boffset < eoffset) {
2927                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
2928                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
2929                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
2930                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
2931                 }
2932         }
2933 }
2934
2935 /*
2936  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer. It handles the
2937  * cases of both B_UNMAPPED buffer, and buffer with the preallocated
2938  * KVA which is not mapped (B_KVAALLOC).
2939  */
2940 static void
2941 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
2942 {
2943         struct buf *scratch_bp;
2944         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
2945         off_t offset;
2946
2947         need_mapping = (bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0 &&
2948             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
2949         need_kva = (bp->b_flags & (B_KVAALLOC | B_UNMAPPED)) == B_UNMAPPED &&
2950             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
2951         if (!need_mapping && !need_kva)
2952                 return;
2953
2954         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2955
2956         if (need_mapping && (bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0) {
2957                 /*
2958                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
2959                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
2960                  * allocated space.
2961                  */
2962                 bp->b_flags &= ~B_KVAALLOC;
2963                 KASSERT(bp->b_kvaalloc != 0, ("kvaalloc == 0"));
2964                 bp->b_kvabase = bp->b_kvaalloc;
2965                 atomic_subtract_long(&unmapped_bufspace, bp->b_kvasize);
2966                 goto has_addr;
2967         }
2968
2969         /*
2970          * Calculate the amount of the address space we would reserve
2971          * if the buffer was mapped.
2972          */
2973         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
2974         KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
2975         offset = blkno * bsize;
2976         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
2977         maxsize = imax(maxsize, bsize);
2978
2979 mapping_loop:
2980         if (allocbufkva(bp, maxsize, gbflags)) {
2981                 /*
2982                  * Request defragmentation. getnewbuf() returns us the
2983                  * allocated space by the scratch buffer KVA.
2984                  */
2985                 scratch_bp = getnewbuf(bp->b_vp, 0, 0, size, maxsize, gbflags |
2986                     (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC));
2987                 if (scratch_bp == NULL) {
2988                         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
2989                                 /*
2990                                  * XXXKIB: defragmentation cannot
2991                                  * succeed, not sure what else to do.
2992                                  */
2993                                 panic("GB_NOWAIT_BD and B_UNMAPPED %p", bp);
2994                         }
2995                         atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
2996                         goto mapping_loop;
2997                 }
2998                 KASSERT((scratch_bp->b_flags & B_KVAALLOC) != 0,
2999                     ("scratch bp !B_KVAALLOC %p", scratch_bp));
3000                 setbufkva(bp, (vm_offset_t)scratch_bp->b_kvaalloc,
3001                     scratch_bp->b_kvasize, gbflags);
3002
3003                 /* Get rid of the scratch buffer. */
3004                 scratch_bp->b_kvasize = 0;
3005                 scratch_bp->b_flags |= B_INVAL;
3006                 scratch_bp->b_flags &= ~(B_UNMAPPED | B_KVAALLOC);
3007                 brelse(scratch_bp);
3008         }
3009         if (!need_mapping)
3010                 return;
3011
3012 has_addr:
3013         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3014         bp->b_data = bp->b_saveaddr; /* b_offset is handled by bpmap_qenter */
3015         bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
3016         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3017         bpmap_qenter(bp);
3018 }
3019
3020 /*
3021  *      getblk:
3022  *
3023  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3024  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3025  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3026  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3027  *      READ.
3028  *
3029  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3030  *      an existing buffer.
3031  *
3032  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3033  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3034  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3035  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3036  *
3037  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3038  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3039  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3040  *      backing VM.
3041  *
3042  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3043  *      B_CACHE bit is clear.
3044  *      
3045  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3046  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3047  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3048  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3049  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3050  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3051  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3052  *      a write attempt or if it was a successfull read.  If the caller 
3053  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3054  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3055  */
3056 struct buf *
3057 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3058     int flags)
3059 {
3060         struct buf *bp;
3061         struct bufobj *bo;
3062         int bsize, error, maxsize, vmio;
3063         off_t offset;
3064
3065         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3066         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3067             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3068         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3069         if (size > MAXBSIZE)
3070                 panic("getblk: size(%d) > MAXBSIZE(%d)\n", size, MAXBSIZE);
3071         if (!unmapped_buf_allowed)
3072                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3073
3074         bo = &vp->v_bufobj;
3075 loop:
3076         BO_RLOCK(bo);
3077         bp = gbincore(bo, blkno);
3078         if (bp != NULL) {
3079                 int lockflags;
3080                 /*
3081                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3082                  * it must be on a queue.
3083                  */
3084                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3085
3086                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3087                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3088
3089                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3090                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3091
3092                 /*
3093                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3094                  * the buffer changed identities.
3095                  */
3096                 if (error == ENOLCK)
3097                         goto loop;
3098                 /* We timed out or were interrupted. */
3099                 else if (error)
3100                         return (NULL);
3101                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3102                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3103                         goto end;
3104
3105                 /*
3106                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3107                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3108                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3109                  * backing VM cache.
3110                  */
3111                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3112                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3113                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3114                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3115                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3116                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3117                 else
3118                         bremfree(bp);
3119
3120                 /*
3121                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3122                  */
3123                 if (bp->b_bcount != size) {
3124                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3125                             (size > bp->b_kvasize)) {
3126                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3127                                         /*
3128                                          * If buffer is pinned and caller does
3129                                          * not want sleep  waiting for it to be
3130                                          * unpinned, bail out
3131                                          * */
3132                                         if (bp->b_pin_count > 0) {
3133                                                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT) {
3134                                                         bqrelse(bp);
3135                                                         return (NULL);
3136                                                 } else {
3137                                                         bunpin_wait(bp);
3138                                                 }
3139                                         }
3140                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3141                                         bwrite(bp);
3142                                 } else {
3143                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3144                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3145                                                 brelse(bp);
3146                                         } else {
3147                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3148                                                 bwrite(bp);
3149                                         }
3150                                 }
3151                                 goto loop;
3152                         }
3153                 }
3154
3155                 /*
3156                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3157                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3158                  * reservation is requested.
3159                  */
3160                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3161
3162                 /*
3163                  * If the size is inconsistant in the VMIO case, we can resize
3164                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3165                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3166                  * unchanged from its previous state.
3167                  */
3168                 if (bp->b_bcount != size)
3169                         allocbuf(bp, size);
3170
3171                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3172                     ("getblk: no buffer offset"));
3173
3174                 /*
3175                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3176                  * be committed before we can return the buffer in
3177                  * order to prevent the caller from issuing a read
3178                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3179                  * it.
3180                  *
3181                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3182                  * operate properly either because they assume they
3183                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3184                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3185                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3186                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3187                  * preventing further loops.
3188                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3189                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3190                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3191                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3192                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3193                  * after the write.
3194                  *
3195                  * We might be able to do something fancy, like setting
3196                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3197                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3198                  * confusing.  This is much easier.
3199                  */
3200
3201                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3202                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3203                         bwrite(bp);
3204                         goto loop;
3205                 }
3206                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3207         } else {
3208                 /*
3209                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3210                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3211                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3212                  */
3213                 BO_RUNLOCK(bo);
3214                 /*
3215                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3216                  * here.
3217                  */
3218                 if (flags & GB_NOCREAT)
3219                         return NULL;
3220                 if (numfreebuffers == 0 && TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3221                         return NULL;
3222
3223                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3224                 KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3225                 offset = blkno * bsize;
3226                 vmio = vp->v_object != NULL;
3227                 if (vmio) {
3228                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3229                 } else {
3230                         maxsize = size;
3231                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3232                         flags &= ~GB_UNMAPPED;
3233                 }
3234                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3235
3236                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, size, maxsize, flags);
3237                 if (bp == NULL) {
3238                         if (slpflag || slptimeo)
3239                                 return NULL;
3240                         goto loop;
3241                 }
3242
3243                 /*
3244                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3245                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3246                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3247                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3248                  * throw away the one we just created.
3249                  *
3250                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3251                  * with the vp especially considering limitations in
3252                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3253                  * lblkno's.
3254                  */
3255                 BO_LOCK(bo);
3256                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3257                         BO_UNLOCK(bo);
3258                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3259                         brelse(bp);
3260                         goto loop;
3261                 }
3262
3263                 /*
3264                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3265                  * be found by incore.
3266                  */
3267                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3268                 bp->b_offset = offset;
3269                 bgetvp(vp, bp);
3270                 BO_UNLOCK(bo);
3271
3272                 /*
3273                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3274                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3275                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3276                  * backing store for validity.
3277                  */
3278
3279                 if (vmio) {
3280                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3281                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3282                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3283                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3284                 } else {
3285                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3286                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3287                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3288                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3289                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3290                 }
3291
3292                 allocbuf(bp, size);
3293                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3294         }
3295         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3296         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3297 end:
3298         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3299             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3300         return (bp);
3301 }
3302
3303 /*
3304  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3305  * set to B_INVAL.
3306  */
3307 struct buf *
3308 geteblk(int size, int flags)
3309 {
3310         struct buf *bp;
3311         int maxsize;
3312
3313         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3314         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, size, maxsize, flags)) == NULL) {
3315                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3316                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3317                         return (NULL);
3318         }
3319         allocbuf(bp, size);
3320         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3321         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3322         return (bp);
3323 }
3324
3325
3326 /*
3327  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3328  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3329  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3330  * resize a buffer up or down.
3331  *
3332  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3333  * deadlock or inconsistant data situations.  Tread lightly!!! 
3334  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3335  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3336  *
3337  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3338  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3339  */
3340
3341 int
3342 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3343 {
3344         int newbsize, mbsize;
3345         int i;
3346
3347         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3348
3349         if (bp->b_kvasize < size)
3350                 panic("allocbuf: buffer too small");
3351
3352         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3353                 caddr_t origbuf;
3354                 int origbufsize;
3355                 /*
3356                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3357                  * mess with B_CACHE.
3358                  */
3359                 mbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3360                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3361                         newbsize = mbsize;
3362                 else
3363                         newbsize = round_page(size);
3364
3365                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3366                         /*
3367                          * malloced buffers are not shrunk
3368                          */
3369                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3370                                 if (newbsize) {
3371                                         bp->b_bcount = size;
3372                                 } else {
3373                                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3374                                         if (bp->b_bufsize) {
3375                                                 atomic_subtract_long(
3376                                                     &bufmallocspace,
3377                                                     bp->b_bufsize);
3378                                                 bufspacewakeup();
3379                                                 bp->b_bufsize = 0;
3380                                         }
3381                                         bp->b_saveaddr = bp->b_kvabase;
3382                                         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
3383                                         bp->b_bcount = 0;
3384                                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3385                                 }
3386                                 return 1;
3387                         }               
3388                         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3389                 } else if (newbsize > bp->b_bufsize) {
3390                         /*
3391                          * We only use malloced memory on the first allocation.
3392                          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3393                          * grows.
3394                          */
3395                         /*
3396                          * There is a potential smp race here that could lead
3397                          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3398                          * is probably extremely rare and not worth worrying
3399                          * over.
3400                          */
3401                         if ( (bufmallocspace < maxbufmallocspace) &&
3402                                 (bp->b_bufsize == 0) &&
3403                                 (mbsize <= PAGE_SIZE/2)) {
3404
3405                                 bp->b_data = malloc(mbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3406                                 bp->b_bufsize = mbsize;
3407                                 bp->b_bcount = size;
3408                                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3409                                 atomic_add_long(&bufmallocspace, mbsize);
3410                                 return 1;
3411                         }
3412                         origbuf = NULL;
3413                         origbufsize = 0;
3414                         /*
3415                          * If the buffer is growing on its other-than-first allocation,
3416                          * then we revert to the page-allocation scheme.
3417                          */
3418                         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3419                                 origbuf = bp->b_data;
3420                                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3421                                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3422                                 if (bp->b_bufsize) {
3423                                         atomic_subtract_long(&bufmallocspace,
3424                                             bp->b_bufsize);
3425                                         bufspacewakeup();
3426                                         bp->b_bufsize = 0;
3427                                 }
3428                                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3429                                 newbsize = round_page(newbsize);
3430                         }
3431                         vm_hold_load_pages(
3432                             bp,
3433                             (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3434                             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3435                         if (origbuf) {
3436                                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3437                                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3438                         }
3439                 }
3440         } else {
3441                 int desiredpages;
3442
3443                 newbsize = (size + DEV_BSIZE - 1) & ~(DEV_BSIZE - 1);
3444                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3445                         num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3446
3447                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3448                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3449                 /*
3450                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3451                  * 0-length.
3452                  */
3453                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3454                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3455
3456                 if (newbsize < bp->b_bufsize) {
3457                         /*
3458                          * DEV_BSIZE aligned new buffer size is less then the
3459                          * DEV_BSIZE aligned existing buffer size.  Figure out
3460                          * if we have to remove any pages.
3461                          */
3462                         if (desiredpages < bp->b_npages) {
3463                                 vm_page_t m;
3464
3465                                 if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3466                                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3467                                         pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page(
3468                                             (vm_offset_t)bp->b_data) +
3469                                             (desiredpages << PAGE_SHIFT),
3470                                             (bp->b_npages - desiredpages));
3471                                 } else
3472                                         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3473                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3474                                 for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3475                                         /*
3476                                          * the page is not freed here -- it
3477                                          * is the responsibility of 
3478                                          * vnode_pager_setsize
3479                                          */
3480                                         m = bp->b_pages[i];
3481                                         KASSERT(m != bogus_page,
3482                                             ("allocbuf: bogus page found"));
3483                                         while (vm_page_sleep_if_busy(m,
3484                                             "biodep"))
3485                                                 continue;
3486
3487                                         bp->b_pages[i] = NULL;
3488                                         vm_page_lock(m);
3489                                         vm_page_unwire(m, PQ_INACTIVE);
3490                                         vm_page_unlock(m);
3491                                 }
3492                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3493                                 bp->b_npages = desiredpages;
3494                         }
3495                 } else if (size > bp->b_bcount) {
3496                         /*
3497                          * We are growing the buffer, possibly in a 
3498                          * byte-granular fashion.
3499                          */
3500                         vm_object_t obj;
3501                         vm_offset_t toff;
3502                         vm_offset_t tinc;
3503
3504                         /*
3505                          * Step 1, bring in the VM pages from the object, 
3506                          * allocating them if necessary.  We must clear
3507                          * B_CACHE if these pages are not valid for the 
3508                          * range covered by the buffer.
3509                          */
3510
3511                         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3512
3513                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3514                         while (bp->b_npages < desiredpages) {
3515                                 vm_page_t m;
3516
3517                                 /*
3518                                  * We must allocate system pages since blocking
3519                                  * here could interfere with paging I/O, no
3520                                  * matter which process we are.
3521                                  *
3522                                  * Only exclusive busy can be tested here.
3523                                  * Blocking on shared busy might lead to
3524                                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3525                                  * pages are vfs_busy_pages().
3526                                  */
3527                                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) +
3528                                     bp->b_npages, VM_ALLOC_NOBUSY |
3529                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
3530                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3531                                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
3532                                 if (m->valid == 0)
3533                                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3534                                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
3535                                 ++bp->b_npages;
3536                         }
3537
3538                         /*
3539                          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3540                          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3541                          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3542                          * byte-granular range ( bcount and size ), new the
3543                          * aligned range ( newbsize ).
3544                          *
3545                          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3546                          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3547                          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3548                          * fails with NFS if the server or some other client
3549                          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3550                          * B_CACHE may remain set! XXX
3551                          */
3552
3553                         toff = bp->b_bcount;
3554                         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3555
3556                         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3557                                 vm_pindex_t pi;
3558
3559                                 if (tinc > (size - toff))
3560                                         tinc = size - toff;
3561
3562                                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> 
3563                                     PAGE_SHIFT;
3564
3565                                 vfs_buf_test_cache(
3566                                     bp, 
3567                                     bp->b_offset,
3568                                     toff, 
3569                                     tinc, 
3570                                     bp->b_pages[pi]
3571                                 );
3572                                 toff += tinc;
3573                                 tinc = PAGE_SIZE;
3574                         }
3575                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3576
3577                         /*
3578                          * Step 3, fixup the KVM pmap.
3579                          */
3580                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0)
3581                                 bpmap_qenter(bp);
3582                         else
3583                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3584                 }
3585         }
3586         if (newbsize < bp->b_bufsize)
3587                 bufspacewakeup();
3588         bp->b_bufsize = newbsize;       /* actual buffer allocation     */
3589         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size        */
3590         return 1;
3591 }
3592
3593 extern int inflight_transient_maps;
3594
3595 void
3596 biodone(struct bio *bp)
3597 {
3598         struct mtx *mtxp;
3599         void (*done)(struct bio *);
3600         vm_offset_t start, end;
3601
3602         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3603                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
3604                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
3605                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3606                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3607                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3608                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
3609                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3610         }
3611         done = bp->bio_done;
3612         if (done == NULL) {
3613                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3614                 mtx_lock(mtxp);
3615                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3616                 wakeup(bp);
3617                 mtx_unlock(mtxp);
3618         } else {
3619                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3620                 done(bp);
3621         }
3622 }
3623
3624 /*
3625  * Wait for a BIO to finish.
3626  */
3627 int
3628 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3629 {
3630         struct mtx *mtxp;
3631
3632         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3633         mtx_lock(mtxp);
3634         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3635                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
3636         mtx_unlock(mtxp);
3637         if (bp->bio_error != 0)
3638                 return (bp->bio_error);
3639         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3640                 return (0);
3641         return (EIO);
3642 }
3643
3644 void
3645 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3646 {
3647         
3648         if (error) {
3649                 bp->bio_error = error;
3650                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3651         }
3652         if (stat != NULL)
3653                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3654         biodone(bp);
3655 }
3656
3657 /*
3658  *      bufwait:
3659  *
3660  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3661  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3662  *      error and cleared.
3663  */
3664 int
3665 bufwait(struct buf *bp)
3666 {
3667         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3668                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3669         else
3670                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3671         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3672                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3673                 return (EINTR);
3674         }
3675         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3676                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3677         } else {
3678                 return (0);
3679         }
3680 }
3681
3682  /*
3683   * Call back function from struct bio back up to struct buf.
3684   */
3685 static void
3686 bufdonebio(struct bio *bip)
3687 {
3688         struct buf *bp;
3689
3690         bp = bip->bio_caller2;
3691         bp->b_resid = bip->bio_resid;
3692         bp->b_ioflags = bip->bio_flags;
3693         bp->b_error = bip->bio_error;
3694         if (bp->b_error)
3695                 bp->b_ioflags |= BIO_ERROR;
3696         bufdone(bp);
3697         g_destroy_bio(bip);
3698 }
3699
3700 void
3701 dev_strategy(struct cdev *dev, struct buf *bp)
3702 {
3703         struct cdevsw *csw;
3704         int ref;
3705
3706         KASSERT(dev->si_refcount > 0,
3707             ("dev_strategy on un-referenced struct cdev *(%s) %p",
3708             devtoname(dev), dev));
3709
3710         csw = dev_refthread(dev, &ref);
3711         dev_strategy_csw(dev, csw, bp);
3712         dev_relthread(dev, ref);
3713 }
3714
3715 void
3716 dev_strategy_csw(struct cdev *dev, struct cdevsw *csw, struct buf *bp)
3717 {
3718         struct bio *bip;
3719
3720         KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ || bp->b_iocmd == BIO_WRITE,
3721             ("b_iocmd botch"));
3722         KASSERT(((dev->si_flags & SI_ETERNAL) != 0 && csw != NULL) ||
3723             dev->si_threadcount > 0,
3724             ("dev_strategy_csw threadcount cdev *(%s) %p", devtoname(dev),
3725             dev));
3726         if (csw == NULL) {
3727                 bp->b_error = ENXIO;
3728                 bp->b_ioflags = BIO_ERROR;
3729                 bufdone(bp);
3730                 return;
3731         }
3732         for (;;) {
3733                 bip = g_new_bio();
3734                 if (bip != NULL)
3735                         break;
3736                 /* Try again later */
3737                 tsleep(&bp, PRIBIO, "dev_strat", hz/10);
3738         }
3739         bip->bio_cmd = bp->b_iocmd;
3740         bip->bio_offset = bp->b_iooffset;
3741         bip->bio_length = bp->b_bcount;
3742         bip->bio_bcount = bp->b_bcount; /* XXX: remove */
3743         bdata2bio(bp, bip);
3744         bip->bio_done = bufdonebio;
3745         bip->bio_caller2 = bp;
3746         bip->bio_dev = dev;
3747         (*csw->d_strategy)(bip);
3748 }
3749
3750 /*
3751  *      bufdone:
3752  *
3753  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3754  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3755  *      not allowed.
3756  *
3757  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
3758  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
3759  *      assuming B_INVAL is clear.
3760  *
3761  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
3762  *      read error occured, or if the op was a write.  B_CACHE is never
3763  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
3764  *
3765  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
3766  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existance
3767  *      in the biodone routine.
3768  */
3769 void
3770 bufdone(struct buf *bp)
3771 {
3772         struct bufobj *dropobj;
3773         void    (*biodone)(struct buf *);
3774
3775         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3776         dropobj = NULL;
3777
3778         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
3779         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3780
3781         runningbufwakeup(bp);
3782         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
3783                 dropobj = bp->b_bufobj;
3784         /* call optional completion function if requested */
3785         if (bp->b_iodone != NULL) {
3786                 biodone = bp->b_iodone;
3787                 bp->b_iodone = NULL;
3788                 (*biodone) (bp);
3789                 if (dropobj)
3790                         bufobj_wdrop(dropobj);
3791                 return;
3792         }
3793
3794         bufdone_finish(bp);
3795
3796         if (dropobj)
3797                 bufobj_wdrop(dropobj);
3798 }
3799
3800 void
3801 bufdone_finish(struct buf *bp)
3802 {
3803         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3804
3805         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
3806                 buf_complete(bp);
3807
3808         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
3809                 vm_ooffset_t foff;
3810                 vm_page_t m;
3811                 vm_object_t obj;
3812                 struct vnode *vp;
3813                 int bogus, i, iosize;
3814
3815                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3816                 KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
3817                     ("biodone_finish: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
3818                     obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
3819
3820                 vp = bp->b_vp;
3821                 KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
3822                     ("biodone_finish: vnode %p has zero hold count", vp));
3823                 KASSERT(vp->v_object != NULL,
3824                     ("biodone_finish: vnode %p has no vm_object", vp));
3825
3826                 foff = bp->b_offset;
3827                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3828                     ("biodone_finish: bp %p has no buffer offset", bp));
3829
3830                 /*
3831                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
3832                  * occured.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
3833                  * routines.
3834                  */
3835                 iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
3836                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
3837                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
3838                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
3839                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3840                 }
3841                 bogus = 0;
3842                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3843                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3844                         int bogusflag = 0;
3845                         int resid;
3846
3847                         resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
3848                         if (resid > iosize)
3849                                 resid = iosize;
3850
3851                         /*
3852                          * cleanup bogus pages, restoring the originals
3853                          */
3854                         m = bp->b_pages[i];
3855                         if (m == bogus_page) {
3856                                 bogus = bogusflag = 1;
3857                                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
3858                                 if (m == NULL)
3859                                         panic("biodone: page disappeared!");
3860                                 bp->b_pages[i] = m;
3861                         }
3862                         KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
3863                             ("biodone_finish: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
3864                             (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
3865
3866                         /*
3867                          * In the write case, the valid and clean bits are
3868                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
3869                          * only need to do this here in the read case.
3870                          */
3871                         if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && !bogusflag && resid > 0) {
3872                                 KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff &
3873                                     PAGE_MASK, resid)) == 0, ("bufdone_finish:"
3874                                     " page %p has unexpected dirty bits", m));
3875                                 vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
3876                         }
3877
3878                         vm_page_sunbusy(m);
3879                         vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3880                         foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3881                         iosize -= resid;
3882                 }
3883                 vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3884                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3885                 if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3886                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3887                         pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3888                             bp->b_pages, bp->b_npages);
3889                 }
3890         }
3891
3892         /*
3893          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
3894          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
3895          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
3896          */
3897
3898         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
3899                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
3900                         brelse(bp);
3901                 else
3902                         bqrelse(bp);
3903         } else
3904                 bdone(bp);
3905 }
3906
3907 /*
3908  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
3909  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
3910  * consistant.
3911  */
3912 void
3913 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
3914 {
3915         int i;
3916         vm_object_t obj;
3917         vm_page_t m;
3918
3919         runningbufwakeup(bp);
3920         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
3921                 return;
3922
3923         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3924         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3925         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3926                 m = bp->b_pages[i];
3927                 if (m == bogus_page) {
3928                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
3929                         if (!m)
3930                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
3931                         bp->b_pages[i] = m;
3932                         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
3933                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3934                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
3935                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
3936                         } else
3937                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3938                 }
3939                 vm_object_pip_subtract(obj, 1);
3940                 vm_page_sunbusy(m);
3941         }
3942         vm_object_pip_wakeupn(obj, 0);
3943         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3944 }
3945
3946 /*
3947  * vfs_page_set_valid:
3948  *
3949  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
3950  *      range is restricted to the buffer's size.
3951  *
3952  *      This routine is typically called after a read completes.
3953  */
3954 static void
3955 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3956 {
3957         vm_ooffset_t eoff;
3958
3959         /*
3960          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
3961          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
3962          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
3963          * allocation size of the buffer.
3964          */
3965         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
3966         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3967                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3968
3969         /*
3970          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
3971          * entire page.
3972          */
3973         if (eoff > off)
3974                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
3975 }
3976
3977 /*
3978  * vfs_page_set_validclean:
3979  *
3980  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
3981  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
3982  */
3983 static void
3984 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
3985 {
3986         vm_ooffset_t soff, eoff;
3987
3988         /*
3989          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
3990          * page boundry or cross the end of the buffer.  The end of the
3991          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
3992          * of the buffer.
3993          */
3994         soff = off;
3995         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3996         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
3997                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
3998
3999         /*
4000          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4001          * entire page.
4002          */
4003         if (eoff > soff) {
4004                 vm_page_set_validclean(
4005                     m,
4006                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4007                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4008                 );
4009         }
4010 }
4011
4012 /*
4013  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
4014  * exclusive busy, drain it.
4015  */
4016 void
4017 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
4018 {
4019         vm_page_t m;
4020         int i, last_busied;
4021
4022         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
4023         last_busied = 0;
4024         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4025                 m = bp->b_pages[i];
4026                 if (vm_page_xbusied(m)) {
4027                         for (; last_busied < i; last_busied++)
4028                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
4029                         while (vm_page_xbusied(m)) {
4030                                 vm_page_lock(m);
4031                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4032                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage");
4033                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4034                         }
4035                 }
4036         }
4037         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4038                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4039 }
4040
4041 /*
4042  * This routine is called before a device strategy routine.
4043  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4044  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4045  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4046  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4047  * inconsistant.
4048  *
4049  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4050  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistant state
4051  * and should be ignored.
4052  */
4053 void
4054 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4055 {
4056         int i, bogus;
4057         vm_object_t obj;
4058         vm_ooffset_t foff;
4059         vm_page_t m;
4060
4061         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4062                 return;
4063
4064         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4065         foff = bp->b_offset;
4066         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4067             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4068         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4069         vfs_drain_busy_pages(bp);
4070         if (bp->b_bufsize != 0)
4071                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4072         bogus = 0;
4073         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4074                 m = bp->b_pages[i];
4075
4076                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4077                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4078                         vm_page_sbusy(m);
4079                 }
4080                 /*
4081                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4082                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4083                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4084                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4085                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4086                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4087                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4088                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4089                  * first place ).  The replacement prevents the read
4090                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4091                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4092                  * It may not work properly with small-block devices.
4093                  * We need to find a better way.
4094                  */
4095                 if (clear_modify) {
4096                         pmap_remove_write(m);
4097                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4098                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4099                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4100                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4101                         bogus++;
4102                 }
4103                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4104         }
4105         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4106         if (bogus && (bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4107                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4108                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4109                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4110         }
4111 }
4112
4113 /*
4114  *      vfs_bio_set_valid:
4115  *
4116  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4117  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4118  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4119  *      page.
4120  */
4121 void   
4122 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4123 {
4124         int i, n;
4125         vm_page_t m;
4126
4127         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4128                 return;
4129
4130         /*
4131          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4132          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4133          * first page that can be validated.
4134          */
4135         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4136         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4137
4138         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4139         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4140                 m = bp->b_pages[i];
4141                 if (n > size)
4142                         n = size;
4143                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4144                 base += n;
4145                 size -= n;
4146                 n = PAGE_SIZE;
4147         }
4148         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4149 }
4150
4151 /*
4152  *      vfs_bio_clrbuf:
4153  *
4154  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4155  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4156  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4157  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4158  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4159  *
4160  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4161  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4162  */
4163 void
4164 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4165 {
4166         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4167
4168         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4169                 clrbuf(bp);
4170                 return;
4171         }
4172         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4173         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4174         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4175         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4176             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4177                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4178                         goto unlock;
4179                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4180                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4181                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4182                         goto unlock;
4183                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4184                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4185                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4186                         goto unlock;
4187                 }
4188         }
4189         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4190         slide = 0;
4191         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4192                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4193                 ea = slide & PAGE_MASK;
4194                 if (ea == 0)
4195                         ea = PAGE_SIZE;
4196                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4197                         continue;
4198                 j = sa / DEV_BSIZE;
4199                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4200                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4201                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4202                         continue;
4203                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4204                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4205                 else {
4206                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4207                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4208                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4209                                             sa, DEV_BSIZE);
4210                                 }
4211                         }
4212                 }
4213                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4214         }
4215 unlock:
4216         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4217         bp->b_resid = 0;
4218 }
4219
4220 void
4221 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4222 {
4223         vm_page_t m;
4224         int i, n;
4225
4226         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) == 0) {
4227                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4228                 bzero(bp->b_data + base, size);
4229         } else {
4230                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4231                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4232                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4233                         m = bp->b_pages[i];
4234                         if (n > size)
4235                                 n = size;
4236                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4237                         base += n;
4238                         size -= n;
4239                         n = PAGE_SIZE;
4240                 }
4241         }
4242 }
4243
4244 /*
4245  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4246  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4247  * not associated with a file object.
4248  */
4249 static void
4250 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4251 {
4252         vm_offset_t pg;
4253         vm_page_t p;
4254         int index;
4255
4256         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4257
4258         to = round_page(to);
4259         from = round_page(from);
4260         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4261
4262         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4263 tryagain:
4264                 /*
4265                  * note: must allocate system pages since blocking here
4266                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4267                  * process we are.
4268                  */
4269                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4270                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4271                 if (p == NULL) {
4272                         VM_WAIT;
4273                         goto tryagain;
4274                 }
4275                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4276                 bp->b_pages[index] = p;
4277         }
4278         bp->b_npages = index;
4279 }
4280
4281 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4282 static void
4283 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4284 {
4285         vm_offset_t from;
4286         vm_page_t p;
4287         int index, newnpages;
4288
4289         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4290
4291         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4292         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4293         if (bp->b_npages > newnpages)
4294                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4295         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4296                 p = bp->b_pages[index];
4297                 bp->b_pages[index] = NULL;
4298                 if (vm_page_sbusied(p))
4299                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4300                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4301                 p->wire_count--;
4302                 vm_page_free(p);
4303                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4304         }
4305         bp->b_npages = newnpages;
4306 }
4307
4308 /*
4309  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4310  *
4311  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4312  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4313  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4314  *
4315  * Note that even if the caller determines that the address space should
4316  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4317  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4318  * check the return value.
4319  */
4320 int
4321 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4322 {
4323         caddr_t kva;
4324         vm_prot_t prot;
4325         int pidx;
4326
4327         if (bp->b_bufsize < 0)
4328                 return (-1);
4329         prot = VM_PROT_READ;
4330         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4331                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4332         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4333             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4334             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4335                 return (-1);
4336         bp->b_npages = pidx;
4337         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4338                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_saveaddr, bp->b_pages, pidx);
4339                 kva = bp->b_saveaddr;
4340                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4341                 bp->b_data = kva + (((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK);
4342                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4343         } else {
4344                 bp->b_flags |= B_UNMAPPED;
4345                 bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4346                 bp->b_saveaddr = bp->b_data;
4347                 bp->b_data = unmapped_buf;
4348         }
4349         return(0);
4350 }
4351
4352 /*
4353  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4354  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4355  */
4356 void
4357 vunmapbuf(struct buf *bp)
4358 {
4359         int npages;
4360
4361         npages = bp->b_npages;
4362         if (bp->b_flags & B_UNMAPPED)
4363                 bp->b_flags &= ~B_UNMAPPED;
4364         else
4365                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4366         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4367         
4368         bp->b_data = bp->b_saveaddr;
4369 }
4370
4371 void
4372 bdone(struct buf *bp)
4373 {
4374         struct mtx *mtxp;
4375
4376         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4377         mtx_lock(mtxp);
4378         bp->b_flags |= B_DONE;
4379         wakeup(bp);
4380         mtx_unlock(mtxp);
4381 }
4382
4383 void
4384 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4385 {
4386         struct mtx *mtxp;
4387
4388         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4389         mtx_lock(mtxp);
4390         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4391                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4392         mtx_unlock(mtxp);
4393 }
4394
4395 int
4396 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4397 {
4398
4399         return (VOP_FSYNC(bo->__bo_vnode, waitfor, curthread));
4400 }
4401
4402 void
4403 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4404 {
4405         int i = 0;
4406         struct vnode *vp;
4407
4408         vp = bp->b_vp;
4409         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4410         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4411             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4412         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4413         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4414 }
4415
4416 void
4417 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4418 {
4419
4420         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4421         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4422         bo->bo_numoutput++;
4423 }
4424
4425 void
4426 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4427 {
4428
4429         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4430         BO_LOCK(bo);
4431         bo->bo_numoutput++;
4432         BO_UNLOCK(bo);
4433 }
4434
4435 void
4436 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4437 {
4438
4439         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4440         BO_LOCK(bo);
4441         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4442         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4443                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4444                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4445         }
4446         BO_UNLOCK(bo);
4447 }
4448
4449 int
4450 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4451 {
4452         int error;
4453
4454         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4455         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4456         error = 0;
4457         while (bo->bo_numoutput) {
4458                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4459                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4460                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4461                 if (error)
4462                         break;
4463         }
4464         return (error);
4465 }
4466
4467 void
4468 bpin(struct buf *bp)
4469 {
4470         struct mtx *mtxp;
4471
4472         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4473         mtx_lock(mtxp);
4474         bp->b_pin_count++;
4475         mtx_unlock(mtxp);
4476 }
4477
4478 void
4479 bunpin(struct buf *bp)
4480 {
4481         struct mtx *mtxp;
4482
4483         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4484         mtx_lock(mtxp);
4485         if (--bp->b_pin_count == 0)
4486                 wakeup(bp);
4487         mtx_unlock(mtxp);
4488 }
4489
4490 void
4491 bunpin_wait(struct buf *bp)
4492 {
4493         struct mtx *mtxp;
4494
4495         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4496         mtx_lock(mtxp);
4497         while (bp->b_pin_count > 0)
4498                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, "bwunpin", 0);
4499         mtx_unlock(mtxp);
4500 }
4501
4502 /*
4503  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4504  */
4505 void
4506 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4507 {
4508
4509         if ((bp->b_flags & B_UNMAPPED) != 0) {
4510                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4511                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4512                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4513                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4514                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4515                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4516                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4517                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4518                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4519                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4520         } else {
4521                 bip->bio_data = bp->b_data;
4522                 bip->bio_ma = NULL;
4523         }
4524 }
4525
4526 #include "opt_ddb.h"
4527 #ifdef DDB
4528 #include <ddb/ddb.h>
4529
4530 /* DDB command to show buffer data */
4531 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4532 {
4533         /* get args */
4534         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4535
4536         if (!have_addr) {
4537                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4538                 return;
4539         }
4540
4541         db_printf("buf at %p\n", bp);
4542         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4543             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4544             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4545         db_printf(
4546             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4547             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4548             "b_dep = %p\n",
4549             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4550             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4551             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4552         if (bp->b_npages) {
4553                 int i;
4554                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4555                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4556                         vm_page_t m;
4557                         m = bp->b_pages[i];
4558                         db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", (void *)m->object,
4559                             (u_long)m->pindex, (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4560                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4561                                 db_printf(",");
4562                 }
4563                 db_printf("\n");
4564         }
4565         db_printf(" ");
4566         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4567 }
4568
4569 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4570 {
4571         struct buf *bp;
4572         int i;
4573
4574         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4575                 bp = &buf[i];
4576                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4577                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4578                         db_printf("\n");
4579                 }
4580         }
4581 }
4582
4583 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4584 {
4585         struct vnode *vp;
4586         struct buf *bp;
4587
4588         if (!have_addr) {
4589                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4590                 return;
4591         }
4592         vp = (struct vnode *)addr;
4593         db_printf("Clean buffers:\n");
4594         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4595                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4596                 db_printf("\n");
4597         }
4598         db_printf("Dirty buffers:\n");
4599         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4600                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4601                 db_printf("\n");
4602         }
4603 }
4604
4605 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4606 {
4607         struct buf *bp;
4608         int i, used = 0, nfree = 0;
4609
4610         if (have_addr) {
4611                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4612                 return;
4613         }
4614
4615         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4616                 bp = &buf[i];
4617                 if ((bp->b_flags & B_INFREECNT) != 0)
4618                         nfree++;
4619                 else
4620                         used++;
4621         }
4622
4623         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4624             nfree + used);
4625         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4626 }
4627 #endif /* DDB */