sys/kern/vfs_bio.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
   5  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
   6  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
  10  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 /*
  35  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
  36  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
  37  * sure that the performance degradation associated with schemes such
  38  * as this is not realized.
  39  *
  40  * Author:  John S. Dyson
  41  * Significant help during the development and debugging phases
  42  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
  43  *
  44  * see man buf(9) for more info.
  45  */
  46
  47 #include <sys/cdefs.h>
  48 __FBSDID("$FreeBSD$");
  49
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/asan.h>
  53 #include <sys/bio.h>
  54 #include <sys/bitset.h>
  55 #include <sys/conf.h>
  56 #include <sys/counter.h>
  57 #include <sys/buf.h>
  58 #include <sys/devicestat.h>
  59 #include <sys/eventhandler.h>
  60 #include <sys/fail.h>
  61 #include <sys/ktr.h>
  62 #include <sys/limits.h>
  63 #include <sys/lock.h>
  64 #include <sys/malloc.h>
  65 #include <sys/mount.h>
  66 #include <sys/mutex.h>
  67 #include <sys/kernel.h>
  68 #include <sys/kthread.h>
  69 #include <sys/proc.h>
  70 #include <sys/racct.h>
  71 #include <sys/refcount.h>
  72 #include <sys/resourcevar.h>
  73 #include <sys/rwlock.h>
  74 #include <sys/smp.h>
  75 #include <sys/sysctl.h>
  76 #include <sys/syscallsubr.h>
  77 #include <sys/vmem.h>
  78 #include <sys/vmmeter.h>
  79 #include <sys/vnode.h>
  80 #include <sys/watchdog.h>
  81 #include <geom/geom.h>
  82 #include <vm/vm.h>
  83 #include <vm/vm_param.h>
  84 #include <vm/vm_kern.h>
  85 #include <vm/vm_object.h>
  86 #include <vm/vm_page.h>
  87 #include <vm/vm_pageout.h>
  88 #include <vm/vm_pager.h>
  89 #include <vm/vm_extern.h>
  90 #include <vm/vm_map.h>
  91 #include <vm/swap_pager.h>
  92
  93 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
  94
  95 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
  96
  97 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
  98         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
  99         .bop_write      =       bufwrite,
 100         .bop_strategy   =       bufstrategy,
 101         .bop_sync       =       bufsync,
 102         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
 103 };
 104
 105 struct bufqueue {
 106         struct mtx_padalign     bq_lock;
 107         TAILQ_HEAD(, buf)       bq_queue;
 108         uint8_t                 bq_index;
 109         uint16_t                bq_subqueue;
 110         int                     bq_len;
 111 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
 112
 113 #define BQ_LOCKPTR(bq)          (&(bq)->bq_lock)
 114 #define BQ_LOCK(bq)             mtx_lock(BQ_LOCKPTR((bq)))
 115 #define BQ_UNLOCK(bq)           mtx_unlock(BQ_LOCKPTR((bq)))
 116 #define BQ_ASSERT_LOCKED(bq)    mtx_assert(BQ_LOCKPTR((bq)), MA_OWNED)
 117
 118 struct bufdomain {
 119         struct bufqueue *bd_subq;
 120         struct bufqueue bd_dirtyq;
 121         struct bufqueue *bd_cleanq;
 122         struct mtx_padalign bd_run_lock;
 123         /* Constants */
 124         long            bd_maxbufspace;
 125         long            bd_hibufspace;
 126         long            bd_lobufspace;
 127         long            bd_bufspacethresh;
 128         int             bd_hifreebuffers;
 129         int             bd_lofreebuffers;
 130         int             bd_hidirtybuffers;
 131         int             bd_lodirtybuffers;
 132         int             bd_dirtybufthresh;
 133         int             bd_lim;
 134         /* atomics */
 135         int             bd_wanted;
 136         bool            bd_shutdown;
 137         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_numdirtybuffers;
 138         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_running;
 139         long __aligned(CACHE_LINE_SIZE) bd_bufspace;
 140         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_freebuffers;
 141 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
 142
 143 #define BD_LOCKPTR(bd)          (&(bd)->bd_cleanq->bq_lock)
 144 #define BD_LOCK(bd)             mtx_lock(BD_LOCKPTR((bd)))
 145 #define BD_UNLOCK(bd)           mtx_unlock(BD_LOCKPTR((bd)))
 146 #define BD_ASSERT_LOCKED(bd)    mtx_assert(BD_LOCKPTR((bd)), MA_OWNED)
 147 #define BD_RUN_LOCKPTR(bd)      (&(bd)->bd_run_lock)
 148 #define BD_RUN_LOCK(bd)         mtx_lock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
 149 #define BD_RUN_UNLOCK(bd)       mtx_unlock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
 150 #define BD_DOMAIN(bd)           (bd - bdomain)
 151
 152 static char *buf;               /* buffer header pool */
 153 static struct buf *
 154 nbufp(unsigned i)
 155 {
 156         return ((struct buf *)(buf + (sizeof(struct buf) +
 157             sizeof(vm_page_t) * atop(maxbcachebuf)) * i));
 158 }
 159
 160 caddr_t __read_mostly unmapped_buf;
 161
 162 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
 163 struct proc *bufdaemonproc;
 164
 165 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
 166 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
 167                 vm_offset_t to);
 168 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
 169 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
 170                 vm_page_t m);
 171 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
 172 static void vfs_setdirty_range(struct buf *bp);
 173 static void vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp);
 174 static void vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int npages);
 175 static void vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int npages, int size);
 176 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
 177                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
 178 static void breada(struct vnode *, daddr_t *, int *, int, struct ucred *, int,
 179                 void (*)(struct buf *));
 180 static int buf_flush(struct vnode *vp, struct bufdomain *, int);
 181 static int flushbufqueues(struct vnode *, struct bufdomain *, int, int);
 182 static void buf_daemon(void);
 183 static __inline void bd_wakeup(void);
 184 static int sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 185 static void bufkva_reclaim(vmem_t *, int);
 186 static void bufkva_free(struct buf *);
 187 static int buf_import(void *, void **, int, int, int);
 188 static void buf_release(void *, void **, int);
 189 static void maxbcachebuf_adjust(void);
 190 static inline struct bufdomain *bufdomain(struct buf *);
 191 static void bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp);
 192 static void bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock);
 193 static int buf_recycle(struct bufdomain *, bool kva);
 194 static void bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int cpu,
 195             const char *lockname);
 196 static void bd_init(struct bufdomain *bd);
 197 static int bd_flushall(struct bufdomain *bd);
 198 static int sysctl_bufdomain_long(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 199 static int sysctl_bufdomain_int(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 200
 201 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 202 int vmiodirenable = TRUE;
 203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
 204     "Use the VM system for directory writes");
 205 long runningbufspace;
 206 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
 207     "Amount of presently outstanding async buffer io");
 208 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
 209     NULL, 0, sysctl_bufspace, "L", "Physical memory used for buffers");
 210 static counter_u64_t bufkvaspace;
 211 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufkvaspace, CTLFLAG_RD, &bufkvaspace,
 212     "Kernel virtual memory used for buffers");
 213 static long maxbufspace;
 214 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace,
 215     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &maxbufspace,
 216     __offsetof(struct bufdomain, bd_maxbufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
 217     "Maximum allowed value of bufspace (including metadata)");
 218 static long bufmallocspace;
 219 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
 220     "Amount of malloced memory for buffers");
 221 static long maxbufmallocspace;
 222 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace,
 223     0, "Maximum amount of malloced memory for buffers");
 224 static long lobufspace;
 225 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lobufspace,
 226     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lobufspace,
 227     __offsetof(struct bufdomain, bd_lobufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
 228     "Minimum amount of buffers we want to have");
 229 long hibufspace;
 230 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hibufspace,
 231     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hibufspace,
 232     __offsetof(struct bufdomain, bd_hibufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
 233     "Maximum allowed value of bufspace (excluding metadata)");
 234 long bufspacethresh;
 235 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspacethresh,
 236     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &bufspacethresh,
 237     __offsetof(struct bufdomain, bd_bufspacethresh), sysctl_bufdomain_long, "L",
 238     "Bufspace consumed before waking the daemon to free some");
 239 static counter_u64_t buffreekvacnt;
 240 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt,
 241     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
 242 static counter_u64_t bufdefragcnt;
 243 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt,
 244     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
 245 static long lorunningspace;
 246 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
 247     CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
 248     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
 249 static long hirunningspace;
 250 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
 251     CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
 252     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
 253 int dirtybufferflushes;
 254 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
 255     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
 256 int bdwriteskip;
 257 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
 258     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
 259 int altbufferflushes;
 260 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
 261     &altbufferflushes, 0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
 262 static int recursiveflushes;
 263 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
 264     &recursiveflushes, 0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
 265 static int sysctl_numdirtybuffers(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 266 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers,
 267     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_numdirtybuffers, "I",
 268     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
 269 static int lodirtybuffers;
 270 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers,
 271     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers,
 272     __offsetof(struct bufdomain, bd_lodirtybuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
 273     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
 274 static int hidirtybuffers;
 275 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers,
 276     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers,
 277     __offsetof(struct bufdomain, bd_hidirtybuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
 278     "When the number of dirty buffers is considered severe");
 279 int dirtybufthresh;
 280 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh,
 281     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
 282     __offsetof(struct bufdomain, bd_dirtybufthresh), sysctl_bufdomain_int, "I",
 283     "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
 284 static int numfreebuffers;
 285 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
 286     "Number of free buffers");
 287 static int lofreebuffers;
 288 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers,
 289     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lofreebuffers,
 290     __offsetof(struct bufdomain, bd_lofreebuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
 291    "Target number of free buffers");
 292 static int hifreebuffers;
 293 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers,
 294     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hifreebuffers,
 295     __offsetof(struct bufdomain, bd_hifreebuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
 296    "Threshold for clean buffer recycling");
 297 static counter_u64_t getnewbufcalls;
 298 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD,
 299    &getnewbufcalls, "Number of calls to getnewbuf");
 300 static counter_u64_t getnewbufrestarts;
 301 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD,
 302     &getnewbufrestarts,
 303     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer acquisition");
 304 static counter_u64_t mappingrestarts;
 305 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RD,
 306     &mappingrestarts,
 307     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
 308     "unmapped buffer");
 309 static counter_u64_t numbufallocfails;
 310 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, numbufallocfails, CTLFLAG_RW,
 311     &numbufallocfails, "Number of times buffer allocations failed");
 312 static int flushbufqtarget = 100;
 313 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
 314     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
 315 static counter_u64_t notbufdflushes;
 316 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes,
 317     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
 318 static long barrierwrites;
 319 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
 320     &barrierwrites, 0, "Number of barrier writes");
 321 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
 322     &unmapped_buf_allowed, 0,
 323     "Permit the use of the unmapped i/o");
 324 int maxbcachebuf = MAXBCACHEBUF;
 325 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbcachebuf, CTLFLAG_RDTUN, &maxbcachebuf, 0,
 326     "Maximum size of a buffer cache block");
 327
 328 /*
 329  * This lock synchronizes access to bd_request.
 330  */
 331 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdlock;
 332
 333 /*
 334  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
 335  * waitrunningbufspace().
 336  */
 337 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line rbreqlock;
 338
 339 /*
 340  * Lock that protects bdirtywait.
 341  */
 342 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdirtylock;
 343
 344 /*
 345  * bufdaemon shutdown request and sleep channel.
 346  */
 347 static bool bd_shutdown;
 348
 349 /*
 350  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
 351  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
 352  * is idling.
 353  */
 354 static int bd_request;
 355
 356 /*
 357  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
 358  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
 359  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
 360  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
 361  */
 362 static int bd_speedupreq;
 363
 364 /*
 365  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
 366  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
 367  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
 368  */
 369 static int runningbufreq;
 370
 371 /*
 372  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
 373  */
 374 static int bdirtywait;
 375
 376 /*
 377  * Definitions for the buffer free lists.
 378  */
 379 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
 380 #define QUEUE_EMPTY     1       /* empty buffer headers */
 381 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
 382 #define QUEUE_CLEAN     3       /* non-B_DELWRI buffers */
 383 #define QUEUE_SENTINEL  4       /* not an queue index, but mark for sentinel */
 384
 385 /* Maximum number of buffer domains. */
 386 #define BUF_DOMAINS     8
 387
 388 struct bufdomainset bdlodirty;          /* Domains > lodirty */
 389 struct bufdomainset bdhidirty;          /* Domains > hidirty */
 390
 391 /* Configured number of clean queues. */
 392 static int __read_mostly buf_domains;
 393
 394 BITSET_DEFINE(bufdomainset, BUF_DOMAINS);
 395 struct bufdomain __exclusive_cache_line bdomain[BUF_DOMAINS];
 396 struct bufqueue __exclusive_cache_line bqempty;
 397
 398 /*
 399  * per-cpu empty buffer cache.
 400  */
 401 uma_zone_t buf_zone;
 402
 403 static int
 404 sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 405 {
 406         long value;
 407         int error;
 408
 409         value = *(long *)arg1;
 410         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
 411         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 412                 return (error);
 413         mtx_lock(&rbreqlock);
 414         if (arg1 == &hirunningspace) {
 415                 if (value < lorunningspace)
 416                         error = EINVAL;
 417                 else
 418                         hirunningspace = value;
 419         } else {
 420                 KASSERT(arg1 == &lorunningspace,
 421                     ("%s: unknown arg1", __func__));
 422                 if (value > hirunningspace)
 423                         error = EINVAL;
 424                 else
 425                         lorunningspace = value;
 426         }
 427         mtx_unlock(&rbreqlock);
 428         return (error);
 429 }
 430
 431 static int
 432 sysctl_bufdomain_int(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 433 {
 434         int error;
 435         int value;
 436         int i;
 437
 438         value = *(int *)arg1;
 439         error = sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req);
 440         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 441                 return (error);
 442         *(int *)arg1 = value;
 443         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
 444                 *(int *)(uintptr_t)(((uintptr_t)&bdomain[i]) + arg2) =
 445                     value / buf_domains;
 446
 447         return (error);
 448 }
 449
 450 static int
 451 sysctl_bufdomain_long(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 452 {
 453         long value;
 454         int error;
 455         int i;
 456
 457         value = *(long *)arg1;
 458         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
 459         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 460                 return (error);
 461         *(long *)arg1 = value;
 462         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
 463                 *(long *)(uintptr_t)(((uintptr_t)&bdomain[i]) + arg2) =
 464                     value / buf_domains;
 465
 466         return (error);
 467 }
 468
 469 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
 470     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
 471 static int
 472 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 473 {
 474         long lvalue;
 475         int ivalue;
 476         int i;
 477
 478         lvalue = 0;
 479         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
 480                 lvalue += bdomain[i].bd_bufspace;
 481         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
 482                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
 483         if (lvalue > INT_MAX)
 484                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
 485                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
 486         ivalue = lvalue;
 487         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
 488 }
 489 #else
 490 static int
 491 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 492 {
 493         long lvalue;
 494         int i;
 495
 496         lvalue = 0;
 497         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
 498                 lvalue += bdomain[i].bd_bufspace;
 499         return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
 500 }
 501 #endif
 502
 503 static int
 504 sysctl_numdirtybuffers(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 505 {
 506         int value;
 507         int i;
 508
 509         value = 0;
 510         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
 511                 value += bdomain[i].bd_numdirtybuffers;
 512         return (sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req));
 513 }
 514
 515 /*
 516  *      bdirtywakeup:
 517  *
 518  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
 519  */
 520 static void
 521 bdirtywakeup(void)
 522 {
 523         mtx_lock(&bdirtylock);
 524         if (bdirtywait) {
 525                 bdirtywait = 0;
 526                 wakeup(&bdirtywait);
 527         }
 528         mtx_unlock(&bdirtylock);
 529 }
 530
 531 /*
 532  *      bd_clear:
 533  *
 534  *      Clear a domain from the appropriate bitsets when dirtybuffers
 535  *      is decremented.
 536  */
 537 static void
 538 bd_clear(struct bufdomain *bd)
 539 {
 540
 541         mtx_lock(&bdirtylock);
 542         if (bd->bd_numdirtybuffers <= bd->bd_lodirtybuffers)
 543                 BIT_CLR(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdlodirty);
 544         if (bd->bd_numdirtybuffers <= bd->bd_hidirtybuffers)
 545                 BIT_CLR(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdhidirty);
 546         mtx_unlock(&bdirtylock);
 547 }
 548
 549 /*
 550  *      bd_set:
 551  *
 552  *      Set a domain in the appropriate bitsets when dirtybuffers
 553  *      is incremented.
 554  */
 555 static void
 556 bd_set(struct bufdomain *bd)
 557 {
 558
 559         mtx_lock(&bdirtylock);
 560         if (bd->bd_numdirtybuffers > bd->bd_lodirtybuffers)
 561                 BIT_SET(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdlodirty);
 562         if (bd->bd_numdirtybuffers > bd->bd_hidirtybuffers)
 563                 BIT_SET(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdhidirty);
 564         mtx_unlock(&bdirtylock);
 565 }
 566
 567 /*
 568  *      bdirtysub:
 569  *
 570  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
 571  *      threads blocked in bwillwrite().
 572  */
 573 static void
 574 bdirtysub(struct buf *bp)
 575 {
 576         struct bufdomain *bd;
 577         int num;
 578
 579         bd = bufdomain(bp);
 580         num = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_numdirtybuffers, -1);
 581         if (num == (bd->bd_lodirtybuffers + bd->bd_hidirtybuffers) / 2)
 582                 bdirtywakeup();
 583         if (num == bd->bd_lodirtybuffers || num == bd->bd_hidirtybuffers)
 584                 bd_clear(bd);
 585 }
 586
 587 /*
 588  *      bdirtyadd:
 589  *
 590  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf
 591  *      daemon if needed.
 592  */
 593 static void
 594 bdirtyadd(struct buf *bp)
 595 {
 596         struct bufdomain *bd;
 597         int num;
 598
 599         /*
 600          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
 601          * buf daemon will keep running until the condition clears.
 602          */
 603         bd = bufdomain(bp);
 604         num = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_numdirtybuffers, 1);
 605         if (num == (bd->bd_lodirtybuffers + bd->bd_hidirtybuffers) / 2)
 606                 bd_wakeup();
 607         if (num == bd->bd_lodirtybuffers || num == bd->bd_hidirtybuffers)
 608                 bd_set(bd);
 609 }
 610
 611 /*
 612  *      bufspace_daemon_wakeup:
 613  *
 614  *      Wakeup the daemons responsible for freeing clean bufs.
 615  */
 616 static void
 617 bufspace_daemon_wakeup(struct bufdomain *bd)
 618 {
 619
 620         /*
 621          * avoid the lock if the daemon is running.
 622          */
 623         if (atomic_fetchadd_int(&bd->bd_running, 1) == 0) {
 624                 BD_RUN_LOCK(bd);
 625                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
 626                 wakeup(&bd->bd_running);
 627                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
 628         }
 629 }
 630
 631 /*
 632  *      bufspace_adjust:
 633  *
 634  *      Adjust the reported bufspace for a KVA managed buffer, possibly
 635  *      waking any waiters.
 636  */
 637 static void
 638 bufspace_adjust(struct buf *bp, int bufsize)
 639 {
 640         struct bufdomain *bd;
 641         long space;
 642         int diff;
 643
 644         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0,
 645             ("bufspace_adjust: malloc buf %p", bp));
 646         bd = bufdomain(bp);
 647         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
 648         if (diff < 0) {
 649                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, -diff);
 650         } else if (diff > 0) {
 651                 space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, diff);
 652                 /* Wake up the daemon on the transition. */
 653                 if (space < bd->bd_bufspacethresh &&
 654                     space + diff >= bd->bd_bufspacethresh)
 655                         bufspace_daemon_wakeup(bd);
 656         }
 657         bp->b_bufsize = bufsize;
 658 }
 659
 660 /*
 661  *      bufspace_reserve:
 662  *
 663  *      Reserve bufspace before calling allocbuf().  metadata has a
 664  *      different space limit than data.
 665  */
 666 static int
 667 bufspace_reserve(struct bufdomain *bd, int size, bool metadata)
 668 {
 669         long limit, new;
 670         long space;
 671
 672         if (metadata)
 673                 limit = bd->bd_maxbufspace;
 674         else
 675                 limit = bd->bd_hibufspace;
 676         space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, size);
 677         new = space + size;
 678         if (new > limit) {
 679                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
 680                 return (ENOSPC);
 681         }
 682
 683         /* Wake up the daemon on the transition. */
 684         if (space < bd->bd_bufspacethresh && new >= bd->bd_bufspacethresh)
 685                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
 686
 687         return (0);
 688 }
 689
 690 /*
 691  *      bufspace_release:
 692  *
 693  *      Release reserved bufspace after bufspace_adjust() has consumed it.
 694  */
 695 static void
 696 bufspace_release(struct bufdomain *bd, int size)
 697 {
 698
 699         atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
 700 }
 701
 702 /*
 703  *      bufspace_wait:
 704  *
 705  *      Wait for bufspace, acting as the buf daemon if a locked vnode is
 706  *      supplied.  bd_wanted must be set prior to polling for space.  The
 707  *      operation must be re-tried on return.
 708  */
 709 static void
 710 bufspace_wait(struct bufdomain *bd, struct vnode *vp, int gbflags,
 711     int slpflag, int slptimeo)
 712 {
 713         struct thread *td;
 714         int error, fl, norunbuf;
 715
 716         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
 717                 return;
 718
 719         td = curthread;
 720         BD_LOCK(bd);
 721         while (bd->bd_wanted) {
 722                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
 723                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
 724                         BD_UNLOCK(bd);
 725                         /*
 726                          * getblk() is called with a vnode locked, and
 727                          * some majority of the dirty buffers may as
 728                          * well belong to the vnode.  Flushing the
 729                          * buffers there would make a progress that
 730                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
 731                          * cannot lock the vnode.
 732                          */
 733                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
 734                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
 735
 736                         /*
 737                          * Play bufdaemon.  The getnewbuf() function
 738                          * may be called while the thread owns lock
 739                          * for another dirty buffer for the same
 740                          * vnode, which makes it impossible to use
 741                          * VOP_FSYNC() there, due to the buffer lock
 742                          * recursion.
 743                          */
 744                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
 745                         fl = buf_flush(vp, bd, flushbufqtarget);
 746                         td->td_pflags &= norunbuf;
 747                         BD_LOCK(bd);
 748                         if (fl != 0)
 749                                 continue;
 750                         if (bd->bd_wanted == 0)
 751                                 break;
 752                 }
 753                 error = msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
 754                     (PRIBIO + 4) | slpflag, "newbuf", slptimeo);
 755                 if (error != 0)
 756                         break;
 757         }
 758         BD_UNLOCK(bd);
 759 }
 760
 761 static void
 762 bufspace_daemon_shutdown(void *arg, int howto __unused)
 763 {
 764         struct bufdomain *bd = arg;
 765         int error;
 766
 767         if (KERNEL_PANICKED())
 768                 return;
 769
 770         BD_RUN_LOCK(bd);
 771         bd->bd_shutdown = true;
 772         wakeup(&bd->bd_running);
 773         error = msleep(&bd->bd_shutdown, BD_RUN_LOCKPTR(bd), 0,
 774             "bufspace_shutdown", 60 * hz);
 775         BD_RUN_UNLOCK(bd);
 776         if (error != 0)
 777                 printf("bufspacedaemon wait error: %d\n", error);
 778 }
 779
 780 /*
 781  *      bufspace_daemon:
 782  *
 783  *      buffer space management daemon.  Tries to maintain some marginal
 784  *      amount of free buffer space so that requesting processes neither
 785  *      block nor work to reclaim buffers.
 786  */
 787 static void
 788 bufspace_daemon(void *arg)
 789 {
 790         struct bufdomain *bd = arg;
 791
 792         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, bufspace_daemon_shutdown, bd,
 793             SHUTDOWN_PRI_LAST + 100);
 794
 795         BD_RUN_LOCK(bd);
 796         while (!bd->bd_shutdown) {
 797                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
 798
 799                 /*
 800                  * Free buffers from the clean queue until we meet our
 801                  * targets.
 802                  *
 803                  * Theory of operation:  The buffer cache is most efficient
 804                  * when some free buffer headers and space are always
 805                  * available to getnewbuf().  This daemon attempts to prevent
 806                  * the excessive blocking and synchronization associated
 807                  * with shortfall.  It goes through three phases according
 808                  * demand:
 809                  *
 810                  * 1)   The daemon wakes up voluntarily once per-second
 811                  *      during idle periods when the counters are below
 812                  *      the wakeup thresholds (bufspacethresh, lofreebuffers).
 813                  *
 814                  * 2)   The daemon wakes up as we cross the thresholds
 815                  *      ahead of any potential blocking.  This may bounce
 816                  *      slightly according to the rate of consumption and
 817                  *      release.
 818                  *
 819                  * 3)   The daemon and consumers are starved for working
 820                  *      clean buffers.  This is the 'bufspace' sleep below
 821                  *      which will inefficiently trade bufs with bqrelse
 822                  *      until we return to condition 2.
 823                  */
 824                 while (bd->bd_bufspace > bd->bd_lobufspace ||
 825                     bd->bd_freebuffers < bd->bd_hifreebuffers) {
 826                         if (buf_recycle(bd, false) != 0) {
 827                                 if (bd_flushall(bd))
 828                                         continue;
 829                                 /*
 830                                  * Speedup dirty if we've run out of clean
 831                                  * buffers.  This is possible in particular
 832                                  * because softdep may held many bufs locked
 833                                  * pending writes to other bufs which are
 834                                  * marked for delayed write, exhausting
 835                                  * clean space until they are written.
 836                                  */
 837                                 bd_speedup();
 838                                 BD_LOCK(bd);
 839                                 if (bd->bd_wanted) {
 840                                         msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
 841                                             PRIBIO|PDROP, "bufspace", hz/10);
 842                                 } else
 843                                         BD_UNLOCK(bd);
 844                         }
 845                         maybe_yield();
 846                 }
 847
 848                 /*
 849                  * Re-check our limits and sleep.  bd_running must be
 850                  * cleared prior to checking the limits to avoid missed
 851                  * wakeups.  The waker will adjust one of bufspace or
 852                  * freebuffers prior to checking bd_running.
 853                  */
 854                 BD_RUN_LOCK(bd);
 855                 if (bd->bd_shutdown)
 856                         break;
 857                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 0);
 858                 if (bd->bd_bufspace < bd->bd_bufspacethresh &&
 859                     bd->bd_freebuffers > bd->bd_lofreebuffers) {
 860                         msleep(&bd->bd_running, BD_RUN_LOCKPTR(bd),
 861                             PRIBIO, "-", hz);
 862                 } else {
 863                         /* Avoid spurious wakeups while running. */
 864                         atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
 865                 }
 866         }
 867         wakeup(&bd->bd_shutdown);
 868         BD_RUN_UNLOCK(bd);
 869         kthread_exit();
 870 }
 871
 872 /*
 873  *      bufmallocadjust:
 874  *
 875  *      Adjust the reported bufspace for a malloc managed buffer, possibly
 876  *      waking any waiters.
 877  */
 878 static void
 879 bufmallocadjust(struct buf *bp, int bufsize)
 880 {
 881         int diff;
 882
 883         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) != 0,
 884             ("bufmallocadjust: non-malloc buf %p", bp));
 885         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
 886         if (diff < 0)
 887                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, -diff);
 888         else
 889                 atomic_add_long(&bufmallocspace, diff);
 890         bp->b_bufsize = bufsize;
 891 }
 892
 893 /*
 894  *      runningwakeup:
 895  *
 896  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
 897  *      below lorunningspace.
 898  */
 899 static void
 900 runningwakeup(void)
 901 {
 902
 903         mtx_lock(&rbreqlock);
 904         if (runningbufreq) {
 905                 runningbufreq = 0;
 906                 wakeup(&runningbufreq);
 907         }
 908         mtx_unlock(&rbreqlock);
 909 }
 910
 911 /*
 912  *      runningbufwakeup:
 913  *
 914  *      Decrement the outstanding write count according.
 915  */
 916 void
 917 runningbufwakeup(struct buf *bp)
 918 {
 919         long space, bspace;
 920
 921         bspace = bp->b_runningbufspace;
 922         if (bspace == 0)
 923                 return;
 924         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
 925         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
 926             space, bspace));
 927         bp->b_runningbufspace = 0;
 928         /*
 929          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
 930          * the threshold to falling below it.
 931          */
 932         if (space < lorunningspace)
 933                 return;
 934         if (space - bspace > lorunningspace)
 935                 return;
 936         runningwakeup();
 937 }
 938
 939 /*
 940  *      waitrunningbufspace()
 941  *
 942  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
 943  *      running.  This routine is used in async-write situations to
 944  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
 945  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
 946  *
 947  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits
 948  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
 949  *      caller's write has reached the device.
 950  */
 951 void
 952 waitrunningbufspace(void)
 953 {
 954
 955         mtx_lock(&rbreqlock);
 956         while (runningbufspace > hirunningspace) {
 957                 runningbufreq = 1;
 958                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
 959         }
 960         mtx_unlock(&rbreqlock);
 961 }
 962
 963 /*
 964  *      vfs_buf_test_cache:
 965  *
 966  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
 967  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
 968  *      valid data.
 969  */
 970 static __inline void
 971 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp, vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off,
 972     vm_offset_t size, vm_page_t m)
 973 {
 974
 975         /*
 976          * This function and its results are protected by higher level
 977          * synchronization requiring vnode and buf locks to page in and
 978          * validate pages.
 979          */
 980         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
 981                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
 982                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
 983                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
 984         }
 985 }
 986
 987 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
 988 static void
 989 bd_wakeup(void)
 990 {
 991
 992         mtx_lock(&bdlock);
 993         if (bd_request == 0) {
 994                 bd_request = 1;
 995                 wakeup(&bd_request);
 996         }
 997         mtx_unlock(&bdlock);
 998 }
 999
1000 /*
1001  * Adjust the maxbcachbuf tunable.
1002  */
1003 static void
1004 maxbcachebuf_adjust(void)
1005 {
1006         int i;
1007
1008         /*
1009          * maxbcachebuf must be a power of 2 >= MAXBSIZE.
1010          */
1011         i = 2;
1012         while (i * 2 <= maxbcachebuf)
1013                 i *= 2;
1014         maxbcachebuf = i;
1015         if (maxbcachebuf < MAXBSIZE)
1016                 maxbcachebuf = MAXBSIZE;
1017         if (maxbcachebuf > maxphys)
1018                 maxbcachebuf = maxphys;
1019         if (bootverbose != 0 && maxbcachebuf != MAXBCACHEBUF)
1020                 printf("maxbcachebuf=%d\n", maxbcachebuf);
1021 }
1022
1023 /*
1024  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
1025  */
1026 void
1027 bd_speedup(void)
1028 {
1029         int needwake;
1030
1031         mtx_lock(&bdlock);
1032         needwake = 0;
1033         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
1034                 needwake = 1;
1035         bd_speedupreq = 1;
1036         bd_request = 1;
1037         if (needwake)
1038                 wakeup(&bd_request);
1039         mtx_unlock(&bdlock);
1040 }
1041
1042 #ifdef __i386__
1043 #define TRANSIENT_DENOM 5
1044 #else
1045 #define TRANSIENT_DENOM 10
1046 #endif
1047
1048 /*
1049  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
1050  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
1051  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
1052  * being reserved at this time.
1053  */
1054 caddr_t
1055 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
1056 {
1057         int tuned_nbuf;
1058         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
1059
1060 #ifdef KASAN
1061         /*
1062          * With KASAN enabled, the kernel map is shadowed.  Account for this
1063          * when sizing maps based on the amount of physical memory available.
1064          */
1065         physmem_est = (physmem_est * KASAN_SHADOW_SCALE) /
1066             (KASAN_SHADOW_SCALE + 1);
1067 #endif
1068
1069         /*
1070          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
1071          * PAGE_SIZE is >= 1K)
1072          */
1073         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
1074
1075         maxbcachebuf_adjust();
1076         /*
1077          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
1078          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
1079          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
1080          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
1081          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
1082          * maxbcache bytes.
1083          *
1084          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
1085          */
1086         if (nbuf == 0) {
1087                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
1088
1089                 nbuf = 50;
1090                 if (physmem_est > 4096)
1091                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
1092                             65536 / factor);
1093                 if (physmem_est > 65536)
1094                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
1095                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
1096
1097                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
1098                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
1099                 tuned_nbuf = 1;
1100         } else
1101                 tuned_nbuf = 0;
1102
1103         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
1104         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
1105         if (nbuf > maxbuf) {
1106                 if (!tuned_nbuf)
1107                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
1108                             maxbuf);
1109                 nbuf = maxbuf;
1110         }
1111
1112         /*
1113          * Ideal allocation size for the transient bio submap is 10%
1114          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
1115          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
1116          *
1117          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
1118          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
1119          * maximum buffer map extent on the platform.
1120          *
1121          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
1122          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
1123          * with ample KVA space.
1124          */
1125         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
1126                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
1127                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
1128                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
1129                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
1130                         /*
1131                          * There is more KVA than memory.  Do not
1132                          * adjust buffer map size, and assign the rest
1133                          * of maxbuf to transient map.
1134                          */
1135                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
1136                 } else {
1137                         /*
1138                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
1139                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
1140                          * the buffer map to the transient bio map.
1141                          */
1142                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
1143                         buf_sz -= biotmap_sz;
1144                 }
1145                 if (biotmap_sz / INT_MAX > maxphys)
1146                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
1147                 else
1148                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / maxphys;
1149                 /*
1150                  * Artificially limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
1151                  * using the transient mapping.
1152                  */
1153                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
1154                         bio_transient_maxcnt = 1024;
1155                 if (tuned_nbuf)
1156                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
1157         }
1158
1159         if (nswbuf == 0) {
1160                 nswbuf = min(nbuf / 4, 256);
1161                 if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
1162                         nswbuf = NSWBUF_MIN;
1163         }
1164
1165         /*
1166          * Reserve space for the buffer cache buffers
1167          */
1168         buf = (char *)v;
1169         v = (caddr_t)buf + (sizeof(struct buf) + sizeof(vm_page_t) *
1170             atop(maxbcachebuf)) * nbuf;
1171
1172         return (v);
1173 }
1174
1175 /*
1176  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple
1177  * references.
1178  */
1179 static const char buf_wmesg[] = "bufwait";
1180
1181 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
1182 void
1183 bufinit(void)
1184 {
1185         struct buf *bp;
1186         int i;
1187
1188         KASSERT(maxbcachebuf >= MAXBSIZE,
1189             ("maxbcachebuf (%d) must be >= MAXBSIZE (%d)\n", maxbcachebuf,
1190             MAXBSIZE));
1191         bq_init(&bqempty, QUEUE_EMPTY, -1, "bufq empty lock");
1192         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
1193         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
1194         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
1195
1196         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(maxphys);
1197
1198         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
1199         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
1200                 bp = nbufp(i);
1201                 bzero(bp, sizeof(*bp) + sizeof(vm_page_t) * atop(maxbcachebuf));
1202                 bp->b_flags = B_INVAL;
1203                 bp->b_rcred = NOCRED;
1204                 bp->b_wcred = NOCRED;
1205                 bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1206                 bp->b_domain = -1;
1207                 bp->b_subqueue = mp_maxid + 1;
1208                 bp->b_xflags = 0;
1209                 bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1210                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1211                 BUF_LOCKINIT(bp, buf_wmesg);
1212                 bq_insert(&bqempty, bp, false);
1213         }
1214
1215         /*
1216          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are
1217          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
1218          * is nominally used by metadata.  hibufspace is the nominal maximum
1219          * used by most other requests.  The differential is required to
1220          * ensure that metadata deadlocks don't occur.
1221          *
1222          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
1223          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
1224          * by the system. XXX This is less true with vmem.  We could use
1225          * PAGE_SIZE.
1226          */
1227         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
1228         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - maxbcachebuf * 10);
1229         lobufspace = (hibufspace / 20) * 19; /* 95% */
1230         bufspacethresh = lobufspace + (hibufspace - lobufspace) / 2;
1231
1232         /*
1233          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
1234          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
1235          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
1236          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
1237          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
1238          * hirunningspace.
1239          */
1240         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, maxbcachebuf),
1241             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
1242         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, maxbcachebuf);
1243
1244         /*
1245          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
1246          * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
1247          * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
1248          * The malloc scheme improves memory utilization significantly on
1249          * average (small) directories.
1250          */
1251         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
1252
1253         /*
1254          * Reduce the chance of a deadlock occurring by limiting the number
1255          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
1256          */
1257         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
1258         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
1259         /*
1260          * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers
1261          * cannot eat up all available buffer space.  This occurs when our
1262          * minimum cannot be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our
1263          * buffer space assuming BKVASIZE'd buffers.
1264          */
1265         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
1266                 hidirtybuffers >>= 1;
1267         }
1268         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
1269
1270         /*
1271          * lofreebuffers should be sufficient to avoid stalling waiting on
1272          * buf headers under heavy utilization.  The bufs in per-cpu caches
1273          * are counted as free but will be unavailable to threads executing
1274          * on other cpus.
1275          *
1276          * hifreebuffers is the free target for the bufspace daemon.  This
1277          * should be set appropriately to limit work per-iteration.
1278          */
1279         lofreebuffers = MIN((nbuf / 25) + (20 * mp_ncpus), 128 * mp_ncpus);
1280         hifreebuffers = (3 * lofreebuffers) / 2;
1281         numfreebuffers = nbuf;
1282
1283         /* Setup the kva and free list allocators. */
1284         vmem_set_reclaim(buffer_arena, bufkva_reclaim);
1285         buf_zone = uma_zcache_create("buf free cache",
1286             sizeof(struct buf) + sizeof(vm_page_t) * atop(maxbcachebuf),
1287             NULL, NULL, NULL, NULL, buf_import, buf_release, NULL, 0);
1288
1289         /*
1290          * Size the clean queue according to the amount of buffer space.
1291          * One queue per-256mb up to the max.  More queues gives better
1292          * concurrency but less accurate LRU.
1293          */
1294         buf_domains = MIN(howmany(maxbufspace, 256*1024*1024), BUF_DOMAINS);
1295         for (i = 0 ; i < buf_domains; i++) {
1296                 struct bufdomain *bd;
1297
1298                 bd = &bdomain[i];
1299                 bd_init(bd);
1300                 bd->bd_freebuffers = nbuf / buf_domains;
1301                 bd->bd_hifreebuffers = hifreebuffers / buf_domains;
1302                 bd->bd_lofreebuffers = lofreebuffers / buf_domains;
1303                 bd->bd_bufspace = 0;
1304                 bd->bd_maxbufspace = maxbufspace / buf_domains;
1305                 bd->bd_hibufspace = hibufspace / buf_domains;
1306                 bd->bd_lobufspace = lobufspace / buf_domains;
1307                 bd->bd_bufspacethresh = bufspacethresh / buf_domains;
1308                 bd->bd_numdirtybuffers = 0;
1309                 bd->bd_hidirtybuffers = hidirtybuffers / buf_domains;
1310                 bd->bd_lodirtybuffers = lodirtybuffers / buf_domains;
1311                 bd->bd_dirtybufthresh = dirtybufthresh / buf_domains;
1312                 /* Don't allow more than 2% of bufs in the per-cpu caches. */
1313                 bd->bd_lim = nbuf / buf_domains / 50 / mp_ncpus;
1314         }
1315         getnewbufcalls = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1316         getnewbufrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1317         mappingrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1318         numbufallocfails = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1319         notbufdflushes = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1320         buffreekvacnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1321         bufdefragcnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1322         bufkvaspace = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1323 }
1324
1325 #ifdef INVARIANTS
1326 static inline void
1327 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
1328 {
1329
1330         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
1331             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
1332         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
1333             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
1334         KASSERT(bp->b_data < unmapped_buf || bp->b_data >= unmapped_buf +
1335             maxphys, ("b_data + b_offset unmapped %p", bp));
1336 }
1337
1338 static inline void
1339 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
1340 {
1341
1342         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
1343             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
1344 }
1345
1346 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
1347 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
1348 #else
1349 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
1350 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
1351 #endif
1352
1353 static int
1354 isbufbusy(struct buf *bp)
1355 {
1356         if (((bp->b_flags & B_INVAL) == 0 && BUF_ISLOCKED(bp)) ||
1357             ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_INVAL)) == B_DELWRI))
1358                 return (1);
1359         return (0);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Shutdown the system cleanly to prepare for reboot, halt, or power off.
1364  */
1365 void
1366 bufshutdown(int show_busybufs)
1367 {
1368         static int first_buf_printf = 1;
1369         struct buf *bp;
1370         int i, iter, nbusy, pbusy;
1371 #ifndef PREEMPTION
1372         int subiter;
1373 #endif
1374
1375         /*
1376          * Sync filesystems for shutdown
1377          */
1378         wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1379         kern_sync(curthread);
1380
1381         /*
1382          * With soft updates, some buffers that are
1383          * written will be remarked as dirty until other
1384          * buffers are written.
1385          */
1386         for (iter = pbusy = 0; iter < 20; iter++) {
1387                 nbusy = 0;
1388                 for (i = nbuf - 1; i >= 0; i--) {
1389                         bp = nbufp(i);
1390                         if (isbufbusy(bp))
1391                                 nbusy++;
1392                 }
1393                 if (nbusy == 0) {
1394                         if (first_buf_printf)
1395                                 printf("All buffers synced.");
1396                         break;
1397                 }
1398                 if (first_buf_printf) {
1399                         printf("Syncing disks, buffers remaining... ");
1400                         first_buf_printf = 0;
1401                 }
1402                 printf("%d ", nbusy);
1403                 if (nbusy < pbusy)
1404                         iter = 0;
1405                 pbusy = nbusy;
1406
1407                 wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1408                 kern_sync(curthread);
1409
1410 #ifdef PREEMPTION
1411                 /*
1412                  * Spin for a while to allow interrupt threads to run.
1413                  */
1414                 DELAY(50000 * iter);
1415 #else
1416                 /*
1417                  * Context switch several times to allow interrupt
1418                  * threads to run.
1419                  */
1420                 for (subiter = 0; subiter < 50 * iter; subiter++) {
1421                         thread_lock(curthread);
1422                         mi_switch(SW_VOL);
1423                         DELAY(1000);
1424                 }
1425 #endif
1426         }
1427         printf("\n");
1428         /*
1429          * Count only busy local buffers to prevent forcing
1430          * a fsck if we're just a client of a wedged NFS server
1431          */
1432         nbusy = 0;
1433         for (i = nbuf - 1; i >= 0; i--) {
1434                 bp = nbufp(i);
1435                 if (isbufbusy(bp)) {
1436 #if 0
1437 /* XXX: This is bogus.  We should probably have a BO_REMOTE flag instead */
1438                         if (bp->b_dev == NULL) {
1439                                 TAILQ_REMOVE(&mountlist,
1440                                     bp->b_vp->v_mount, mnt_list);
1441                                 continue;
1442                         }
1443 #endif
1444                         nbusy++;
1445                         if (show_busybufs > 0) {
1446                                 printf(
1447             "%d: buf:%p, vnode:%p, flags:%0x, blkno:%jd, lblkno:%jd, buflock:",
1448                                     nbusy, bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1449                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
1450                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
1451                                 BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
1452                                 if (show_busybufs > 1)
1453                                         vn_printf(bp->b_vp,
1454                                             "vnode content: ");
1455                         }
1456                 }
1457         }
1458         if (nbusy) {
1459                 /*
1460                  * Failed to sync all blocks. Indicate this and don't
1461                  * unmount filesystems (thus forcing an fsck on reboot).
1462                  */
1463                 printf("Giving up on %d buffers\n", nbusy);
1464                 DELAY(5000000); /* 5 seconds */
1465                 swapoff_all();
1466         } else {
1467                 if (!first_buf_printf)
1468                         printf("Final sync complete\n");
1469
1470                 /*
1471                  * Unmount filesystems and perform swapoff, to quiesce
1472                  * the system as much as possible.  In particular, no
1473                  * I/O should be initiated from top levels since it
1474                  * might be abruptly terminated by reset, or otherwise
1475                  * erronously handled because other parts of the
1476                  * system are disabled.
1477                  *
1478                  * Swapoff before unmount, because file-backed swap is
1479                  * non-operational after unmount of the underlying
1480                  * filesystem.
1481                  */
1482                 if (!KERNEL_PANICKED()) {
1483                         swapoff_all();
1484                         vfs_unmountall();
1485                 }
1486         }
1487         DELAY(100000);          /* wait for console output to finish */
1488 }
1489
1490 static void
1491 bpmap_qenter(struct buf *bp)
1492 {
1493
1494         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1495
1496         /*
1497          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
1498          * bp->b_offset may be offset into the first page.
1499          */
1500         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
1501         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
1502         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
1503             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
1504 }
1505
1506 static inline struct bufdomain *
1507 bufdomain(struct buf *bp)
1508 {
1509
1510         return (&bdomain[bp->b_domain]);
1511 }
1512
1513 static struct bufqueue *
1514 bufqueue(struct buf *bp)
1515 {
1516
1517         switch (bp->b_qindex) {
1518         case QUEUE_NONE:
1519                 /* FALLTHROUGH */
1520         case QUEUE_SENTINEL:
1521                 return (NULL);
1522         case QUEUE_EMPTY:
1523                 return (&bqempty);
1524         case QUEUE_DIRTY:
1525                 return (&bufdomain(bp)->bd_dirtyq);
1526         case QUEUE_CLEAN:
1527                 return (&bufdomain(bp)->bd_subq[bp->b_subqueue]);
1528         default:
1529                 break;
1530         }
1531         panic("bufqueue(%p): Unhandled type %d\n", bp, bp->b_qindex);
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Return the locked bufqueue that bp is a member of.
1536  */
1537 static struct bufqueue *
1538 bufqueue_acquire(struct buf *bp)
1539 {
1540         struct bufqueue *bq, *nbq;
1541
1542         /*
1543          * bp can be pushed from a per-cpu queue to the
1544          * cleanq while we're waiting on the lock.  Retry
1545          * if the queues don't match.
1546          */
1547         bq = bufqueue(bp);
1548         BQ_LOCK(bq);
1549         for (;;) {
1550                 nbq = bufqueue(bp);
1551                 if (bq == nbq)
1552                         break;
1553                 BQ_UNLOCK(bq);
1554                 BQ_LOCK(nbq);
1555                 bq = nbq;
1556         }
1557         return (bq);
1558 }
1559
1560 /*
1561  *      binsfree:
1562  *
1563  *      Insert the buffer into the appropriate free list.  Requires a
1564  *      locked buffer on entry and buffer is unlocked before return.
1565  */
1566 static void
1567 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
1568 {
1569         struct bufdomain *bd;
1570         struct bufqueue *bq;
1571
1572         KASSERT(qindex == QUEUE_CLEAN || qindex == QUEUE_DIRTY,
1573             ("binsfree: Invalid qindex %d", qindex));
1574         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1575
1576         /*
1577          * Handle delayed bremfree() processing.
1578          */
1579         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1580                 if (bp->b_qindex == qindex) {
1581                         bp->b_flags |= B_REUSE;
1582                         bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1583                         BUF_UNLOCK(bp);
1584                         return;
1585                 }
1586                 bq = bufqueue_acquire(bp);
1587                 bq_remove(bq, bp);
1588                 BQ_UNLOCK(bq);
1589         }
1590         bd = bufdomain(bp);
1591         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1592                 if (bd->bd_lim != 0)
1593                         bq = &bd->bd_subq[PCPU_GET(cpuid)];
1594                 else
1595                         bq = bd->bd_cleanq;
1596         } else
1597                 bq = &bd->bd_dirtyq;
1598         bq_insert(bq, bp, true);
1599 }
1600
1601 /*
1602  * buf_free:
1603  *
1604  *      Free a buffer to the buf zone once it no longer has valid contents.
1605  */
1606 static void
1607 buf_free(struct buf *bp)
1608 {
1609
1610         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1611                 bremfreef(bp);
1612         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1613                 panic("losing buffer 1");
1614         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1615                 crfree(bp->b_rcred);
1616                 bp->b_rcred = NOCRED;
1617         }
1618         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1619                 crfree(bp->b_wcred);
1620                 bp->b_wcred = NOCRED;
1621         }
1622         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1623                 buf_deallocate(bp);
1624         bufkva_free(bp);
1625         atomic_add_int(&bufdomain(bp)->bd_freebuffers, 1);
1626         MPASS((bp->b_flags & B_MAXPHYS) == 0);
1627         BUF_UNLOCK(bp);
1628         uma_zfree(buf_zone, bp);
1629 }
1630
1631 /*
1632  * buf_import:
1633  *
1634  *      Import bufs into the uma cache from the buf list.  The system still
1635  *      expects a static array of bufs and much of the synchronization
1636  *      around bufs assumes type stable storage.  As a result, UMA is used
1637  *      only as a per-cpu cache of bufs still maintained on a global list.
1638  */
1639 static int
1640 buf_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain, int flags)
1641 {
1642         struct buf *bp;
1643         int i;
1644
1645         BQ_LOCK(&bqempty);
1646         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1647                 bp = TAILQ_FIRST(&bqempty.bq_queue);
1648                 if (bp == NULL)
1649                         break;
1650                 bq_remove(&bqempty, bp);
1651                 store[i] = bp;
1652         }
1653         BQ_UNLOCK(&bqempty);
1654
1655         return (i);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * buf_release:
1660  *
1661  *      Release bufs from the uma cache back to the buffer queues.
1662  */
1663 static void
1664 buf_release(void *arg, void **store, int cnt)
1665 {
1666         struct bufqueue *bq;
1667         struct buf *bp;
1668         int i;
1669
1670         bq = &bqempty;
1671         BQ_LOCK(bq);
1672         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1673                 bp = store[i];
1674                 /* Inline bq_insert() to batch locking. */
1675                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1676                 bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1677                 bq->bq_len++;
1678                 bp->b_qindex = bq->bq_index;
1679         }
1680         BQ_UNLOCK(bq);
1681 }
1682
1683 /*
1684  * buf_alloc:
1685  *
1686  *      Allocate an empty buffer header.
1687  */
1688 static struct buf *
1689 buf_alloc(struct bufdomain *bd)
1690 {
1691         struct buf *bp;
1692         int freebufs, error;
1693
1694         /*
1695          * We can only run out of bufs in the buf zone if the average buf
1696          * is less than BKVASIZE.  In this case the actual wait/block will
1697          * come from buf_reycle() failing to flush one of these small bufs.
1698          */
1699         bp = NULL;
1700         freebufs = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_freebuffers, -1);
1701         if (freebufs > 0)
1702                 bp = uma_zalloc(buf_zone, M_NOWAIT);
1703         if (bp == NULL) {
1704                 atomic_add_int(&bd->bd_freebuffers, 1);
1705                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1706                 counter_u64_add(numbufallocfails, 1);
1707                 return (NULL);
1708         }
1709         /*
1710          * Wake-up the bufspace daemon on transition below threshold.
1711          */
1712         if (freebufs == bd->bd_lofreebuffers)
1713                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1714
1715         error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWITNESS, NULL);
1716         KASSERT(error == 0, ("%s: BUF_LOCK on free buf %p: %d.", __func__, bp,
1717             error));
1718         (void)error;
1719
1720         KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1721             ("bp: %p still has vnode %p.", bp, bp->b_vp));
1722         KASSERT((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == 0,
1723             ("invalid buffer %p flags %#x", bp, bp->b_flags));
1724         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1725             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
1726         KASSERT(bp->b_npages == 0,
1727             ("bp: %p still has %d vm pages\n", bp, bp->b_npages));
1728         KASSERT(bp->b_kvasize == 0, ("bp: %p still has kva\n", bp));
1729         KASSERT(bp->b_bufsize == 0, ("bp: %p still has bufspace\n", bp));
1730         MPASS((bp->b_flags & B_MAXPHYS) == 0);
1731
1732         bp->b_domain = BD_DOMAIN(bd);
1733         bp->b_flags = 0;
1734         bp->b_ioflags = 0;
1735         bp->b_xflags = 0;
1736         bp->b_vflags = 0;
1737         bp->b_vp = NULL;
1738         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1739         bp->b_offset = NOOFFSET;
1740         bp->b_iodone = 0;
1741         bp->b_error = 0;
1742         bp->b_resid = 0;
1743         bp->b_bcount = 0;
1744         bp->b_npages = 0;
1745         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1746         bp->b_bufobj = NULL;
1747         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1748         bp->b_fsprivate1 = NULL;
1749         bp->b_fsprivate2 = NULL;
1750         bp->b_fsprivate3 = NULL;
1751         LIST_INIT(&bp->b_dep);
1752
1753         return (bp);
1754 }
1755
1756 /*
1757  *      buf_recycle:
1758  *
1759  *      Free a buffer from the given bufqueue.  kva controls whether the
1760  *      freed buf must own some kva resources.  This is used for
1761  *      defragmenting.
1762  */
1763 static int
1764 buf_recycle(struct bufdomain *bd, bool kva)
1765 {
1766         struct bufqueue *bq;
1767         struct buf *bp, *nbp;
1768
1769         if (kva)
1770                 counter_u64_add(bufdefragcnt, 1);
1771         nbp = NULL;
1772         bq = bd->bd_cleanq;
1773         BQ_LOCK(bq);
1774         KASSERT(BQ_LOCKPTR(bq) == BD_LOCKPTR(bd),
1775             ("buf_recycle: Locks don't match"));
1776         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1777
1778         /*
1779          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1780          * depending.
1781          */
1782         while ((bp = nbp) != NULL) {
1783                 /*
1784                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
1785                  * release the bqlock).
1786                  */
1787                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1788
1789                 /*
1790                  * If we are defragging then we need a buffer with
1791                  * some kva to reclaim.
1792                  */
1793                 if (kva && bp->b_kvasize == 0)
1794                         continue;
1795
1796                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1797                         continue;
1798
1799                 /*
1800                  * Implement a second chance algorithm for frequently
1801                  * accessed buffers.
1802                  */
1803                 if ((bp->b_flags & B_REUSE) != 0) {
1804                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1805                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1806                         bp->b_flags &= ~B_REUSE;
1807                         BUF_UNLOCK(bp);
1808                         continue;
1809                 }
1810
1811                 /*
1812                  * Skip buffers with background writes in progress.
1813                  */
1814                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0) {
1815                         BUF_UNLOCK(bp);
1816                         continue;
1817                 }
1818
1819                 KASSERT(bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN,
1820                     ("buf_recycle: inconsistent queue %d bp %p",
1821                     bp->b_qindex, bp));
1822                 KASSERT(bp->b_domain == BD_DOMAIN(bd),
1823                     ("getnewbuf: queue domain %d doesn't match request %d",
1824                     bp->b_domain, (int)BD_DOMAIN(bd)));
1825                 /*
1826                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1827                  * the scan from this point on.
1828                  */
1829                 bq_remove(bq, bp);
1830                 BQ_UNLOCK(bq);
1831
1832                 /*
1833                  * Requeue the background write buffer with error and
1834                  * restart the scan.
1835                  */
1836                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDERR) != 0) {
1837                         bqrelse(bp);
1838                         BQ_LOCK(bq);
1839                         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1840                         continue;
1841                 }
1842                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1843                 brelse(bp);
1844                 return (0);
1845         }
1846         bd->bd_wanted = 1;
1847         BQ_UNLOCK(bq);
1848
1849         return (ENOBUFS);
1850 }
1851
1852 /*
1853  *      bremfree:
1854  *
1855  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1856  *
1857  */
1858 void
1859 bremfree(struct buf *bp)
1860 {
1861
1862         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1863         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1864             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1865         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1866             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1867         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1868
1869         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1870 }
1871
1872 /*
1873  *      bremfreef:
1874  *
1875  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1876  *      it abuses the b_freelist pointer.
1877  */
1878 void
1879 bremfreef(struct buf *bp)
1880 {
1881         struct bufqueue *bq;
1882
1883         bq = bufqueue_acquire(bp);
1884         bq_remove(bq, bp);
1885         BQ_UNLOCK(bq);
1886 }
1887
1888 static void
1889 bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int subqueue, const char *lockname)
1890 {
1891
1892         mtx_init(&bq->bq_lock, lockname, NULL, MTX_DEF);
1893         TAILQ_INIT(&bq->bq_queue);
1894         bq->bq_len = 0;
1895         bq->bq_index = qindex;
1896         bq->bq_subqueue = subqueue;
1897 }
1898
1899 static void
1900 bd_init(struct bufdomain *bd)
1901 {
1902         int i;
1903
1904         /* Per-CPU clean buf queues, plus one global queue. */
1905         bd->bd_subq = mallocarray(mp_maxid + 2, sizeof(struct bufqueue),
1906             M_BIOBUF, M_WAITOK | M_ZERO);
1907         bd->bd_cleanq = &bd->bd_subq[mp_maxid + 1];
1908         bq_init(bd->bd_cleanq, QUEUE_CLEAN, mp_maxid + 1, "bufq clean lock");
1909         bq_init(&bd->bd_dirtyq, QUEUE_DIRTY, -1, "bufq dirty lock");
1910         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
1911                 bq_init(&bd->bd_subq[i], QUEUE_CLEAN, i,
1912                     "bufq clean subqueue lock");
1913         mtx_init(&bd->bd_run_lock, "bufspace daemon run lock", NULL, MTX_DEF);
1914 }
1915
1916 /*
1917  *      bq_remove:
1918  *
1919  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1920  *      correct qlock held.
1921  */
1922 static void
1923 bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp)
1924 {
1925
1926         CTR3(KTR_BUF, "bq_remove(%p) vp %p flags %X",
1927             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1928         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1929             ("bq_remove: buffer %p not on a queue.", bp));
1930         KASSERT(bufqueue(bp) == bq,
1931             ("bq_remove: Remove buffer %p from wrong queue.", bp));
1932
1933         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1934         if (bp->b_qindex != QUEUE_EMPTY) {
1935                 BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1936         }
1937         KASSERT(bq->bq_len >= 1,
1938             ("queue %d underflow", bp->b_qindex));
1939         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1940         bq->bq_len--;
1941         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1942         bp->b_flags &= ~(B_REMFREE | B_REUSE);
1943 }
1944
1945 static void
1946 bd_flush(struct bufdomain *bd, struct bufqueue *bq)
1947 {
1948         struct buf *bp;
1949
1950         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1951         if (bq != bd->bd_cleanq) {
1952                 BD_LOCK(bd);
1953                 while ((bp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue)) != NULL) {
1954                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1955                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bd->bd_cleanq->bq_queue, bp,
1956                             b_freelist);
1957                         bp->b_subqueue = bd->bd_cleanq->bq_subqueue;
1958                 }
1959                 bd->bd_cleanq->bq_len += bq->bq_len;
1960                 bq->bq_len = 0;
1961         }
1962         if (bd->bd_wanted) {
1963                 bd->bd_wanted = 0;
1964                 wakeup(&bd->bd_wanted);
1965         }
1966         if (bq != bd->bd_cleanq)
1967                 BD_UNLOCK(bd);
1968 }
1969
1970 static int
1971 bd_flushall(struct bufdomain *bd)
1972 {
1973         struct bufqueue *bq;
1974         int flushed;
1975         int i;
1976
1977         if (bd->bd_lim == 0)
1978                 return (0);
1979         flushed = 0;
1980         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1981                 bq = &bd->bd_subq[i];
1982                 if (bq->bq_len == 0)
1983                         continue;
1984                 BQ_LOCK(bq);
1985                 bd_flush(bd, bq);
1986                 BQ_UNLOCK(bq);
1987                 flushed++;
1988         }
1989
1990         return (flushed);
1991 }
1992
1993 static void
1994 bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock)
1995 {
1996         struct bufdomain *bd;
1997
1998         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1999                 panic("bq_insert: free buffer %p onto another queue?", bp);
2000
2001         bd = bufdomain(bp);
2002         if (bp->b_flags & B_AGE) {
2003                 /* Place this buf directly on the real queue. */
2004                 if (bq->bq_index == QUEUE_CLEAN)
2005                         bq = bd->bd_cleanq;
2006                 BQ_LOCK(bq);
2007                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
2008         } else {
2009                 BQ_LOCK(bq);
2010                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
2011         }
2012         bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
2013         bq->bq_len++;
2014         bp->b_qindex = bq->bq_index;
2015         bp->b_subqueue = bq->bq_subqueue;
2016
2017         /*
2018          * Unlock before we notify so that we don't wakeup a waiter that
2019          * fails a trylock on the buf and sleeps again.
2020          */
2021         if (unlock)
2022                 BUF_UNLOCK(bp);
2023
2024         if (bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN) {
2025                 /*
2026                  * Flush the per-cpu queue and notify any waiters.
2027                  */
2028                 if (bd->bd_wanted || (bq != bd->bd_cleanq &&
2029                     bq->bq_len >= bd->bd_lim))
2030                         bd_flush(bd, bq);
2031         }
2032         BQ_UNLOCK(bq);
2033 }
2034
2035 /*
2036  *      bufkva_free:
2037  *
2038  *      Free the kva allocation for a buffer.
2039  *
2040  */
2041 static void
2042 bufkva_free(struct buf *bp)
2043 {
2044
2045 #ifdef INVARIANTS
2046         if (bp->b_kvasize == 0) {
2047                 KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
2048                     bp->b_data == unmapped_buf,
2049                     ("Leaked KVA space on %p", bp));
2050         } else if (buf_mapped(bp))
2051                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2052         else
2053                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2054 #endif
2055         if (bp->b_kvasize == 0)
2056                 return;
2057
2058         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
2059         counter_u64_add(bufkvaspace, -bp->b_kvasize);
2060         counter_u64_add(buffreekvacnt, 1);
2061         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2062         bp->b_kvasize = 0;
2063 }
2064
2065 /*
2066  *      bufkva_alloc:
2067  *
2068  *      Allocate the buffer KVA and set b_kvasize and b_kvabase.
2069  */
2070 static int
2071 bufkva_alloc(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2072 {
2073         vm_offset_t addr;
2074         int error;
2075
2076         KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0 || (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0,
2077             ("Invalid gbflags 0x%x in %s", gbflags, __func__));
2078         MPASS((bp->b_flags & B_MAXPHYS) == 0);
2079         KASSERT(maxsize <= maxbcachebuf,
2080             ("bufkva_alloc kva too large %d %u", maxsize, maxbcachebuf));
2081
2082         bufkva_free(bp);
2083
2084         addr = 0;
2085         error = vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr);
2086         if (error != 0) {
2087                 /*
2088                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2089                  * to defragment the map.
2090                  */
2091                 return (error);
2092         }
2093         bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2094         bp->b_kvasize = maxsize;
2095         counter_u64_add(bufkvaspace, bp->b_kvasize);
2096         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0) {
2097                 bp->b_data = unmapped_buf;
2098                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2099         } else {
2100                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2101                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2102         }
2103         return (0);
2104 }
2105
2106 /*
2107  *      bufkva_reclaim:
2108  *
2109  *      Reclaim buffer kva by freeing buffers holding kva.  This is a vmem
2110  *      callback that fires to avoid returning failure.
2111  */
2112 static void
2113 bufkva_reclaim(vmem_t *vmem, int flags)
2114 {
2115         bool done;
2116         int q;
2117         int i;
2118
2119         done = false;
2120         for (i = 0; i < 5; i++) {
2121                 for (q = 0; q < buf_domains; q++)
2122                         if (buf_recycle(&bdomain[q], true) != 0)
2123                                 done = true;
2124                 if (done)
2125                         break;
2126         }
2127         return;
2128 }
2129
2130 /*
2131  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
2132  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
2133  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
2134  */
2135 static void
2136 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize, int cnt,
2137     struct ucred * cred, int flags, void (*ckhashfunc)(struct buf *))
2138 {
2139         struct buf *rabp;
2140         struct thread *td;
2141         int i;
2142
2143         td = curthread;
2144
2145         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
2146                 if (inmem(vp, *rablkno))
2147                         continue;
2148                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
2149                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) != 0) {
2150                         brelse(rabp);
2151                         continue;
2152                 }
2153 #ifdef RACCT
2154                 if (racct_enable) {
2155                         PROC_LOCK(curproc);
2156                         racct_add_buf(curproc, rabp, 0);
2157                         PROC_UNLOCK(curproc);
2158                 }
2159 #endif /* RACCT */
2160                 td->td_ru.ru_inblock++;
2161                 rabp->b_flags |= B_ASYNC;
2162                 rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
2163                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2164                         rabp->b_flags |= B_CKHASH;
2165                         rabp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2166                 }
2167                 rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2168                 rabp->b_iocmd = BIO_READ;
2169                 if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2170                         rabp->b_rcred = crhold(cred);
2171                 vfs_busy_pages(rabp, 0);
2172                 BUF_KERNPROC(rabp);
2173                 rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
2174                 bstrategy(rabp);
2175         }
2176 }
2177
2178 /*
2179  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
2180  *
2181  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
2182  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
2183  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
2184  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2185  *
2186  * Always return a NULL buffer pointer (in bpp) when returning an error.
2187  *
2188  * The blkno parameter is the logical block being requested. Normally
2189  * the mapping of logical block number to disk block address is done
2190  * by calling VOP_BMAP(). However, if the mapping is already known, the
2191  * disk block address can be passed using the dblkno parameter. If the
2192  * disk block address is not known, then the same value should be passed
2193  * for blkno and dblkno.
2194  */
2195 int
2196 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, daddr_t dblkno, int size,
2197     daddr_t *rablkno, int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags,
2198     void (*ckhashfunc)(struct buf *), struct buf **bpp)
2199 {
2200         struct buf *bp;
2201         struct thread *td;
2202         int error, readwait, rv;
2203
2204         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
2205         td = curthread;
2206         /*
2207          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT or GB_SPARSE flags
2208          * are specified.
2209          */
2210         error = getblkx(vp, blkno, dblkno, size, 0, 0, flags, &bp);
2211         if (error != 0) {
2212                 *bpp = NULL;
2213                 return (error);
2214         }
2215         KASSERT(blkno == bp->b_lblkno,
2216             ("getblkx returned buffer for blkno %jd instead of blkno %jd",
2217             (intmax_t)bp->b_lblkno, (intmax_t)blkno));
2218         flags &= ~GB_NOSPARSE;
2219         *bpp = bp;
2220
2221         /*
2222          * If not found in cache, do some I/O
2223          */
2224         readwait = 0;
2225         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
2226 #ifdef RACCT
2227                 if (racct_enable) {
2228                         PROC_LOCK(td->td_proc);
2229                         racct_add_buf(td->td_proc, bp, 0);
2230                         PROC_UNLOCK(td->td_proc);
2231                 }
2232 #endif /* RACCT */
2233                 td->td_ru.ru_inblock++;
2234                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
2235                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
2236                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2237                         bp->b_flags |= B_CKHASH;
2238                         bp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2239                 }
2240                 if ((flags & GB_CVTENXIO) != 0)
2241                         bp->b_xflags |= BX_CVTENXIO;
2242                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2243                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2244                         bp->b_rcred = crhold(cred);
2245                 vfs_busy_pages(bp, 0);
2246                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2247                 bstrategy(bp);
2248                 ++readwait;
2249         }
2250
2251         /*
2252          * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2253          */
2254         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred, flags, ckhashfunc);
2255
2256         rv = 0;
2257         if (readwait) {
2258                 rv = bufwait(bp);
2259                 if (rv != 0) {
2260                         brelse(bp);
2261                         *bpp = NULL;
2262                 }
2263         }
2264         return (rv);
2265 }
2266
2267 /*
2268  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
2269  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
2270  * is invalid.
2271  *
2272  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
2273  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
2274  * now so we set it generally.  This could be set either here
2275  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
2276  * here.
2277  */
2278 int
2279 bufwrite(struct buf *bp)
2280 {
2281         int oldflags;
2282         struct vnode *vp;
2283         long space;
2284         int vp_md;
2285
2286         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2287         if ((bp->b_bufobj->bo_flag & BO_DEAD) != 0) {
2288                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF;
2289                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2290                 brelse(bp);
2291                 return (ENXIO);
2292         }
2293         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2294                 brelse(bp);
2295                 return (0);
2296         }
2297
2298         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
2299                 atomic_add_long(&barrierwrites, 1);
2300
2301         oldflags = bp->b_flags;
2302
2303         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
2304             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
2305
2306         vp = bp->b_vp;
2307         if (vp)
2308                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
2309         else
2310                 vp_md = 0;
2311
2312         /*
2313          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
2314          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
2315          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
2316          * falsely indicating that the bufobj is clean.
2317          */
2318         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
2319         bundirty(bp);
2320
2321         bp->b_flags &= ~B_DONE;
2322         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2323         bp->b_flags |= B_CACHE;
2324         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2325
2326         vfs_busy_pages(bp, 1);
2327
2328         /*
2329          * Normal bwrites pipeline writes
2330          */
2331         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
2332         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
2333
2334 #ifdef RACCT
2335         if (racct_enable) {
2336                 PROC_LOCK(curproc);
2337                 racct_add_buf(curproc, bp, 1);
2338                 PROC_UNLOCK(curproc);
2339         }
2340 #endif /* RACCT */
2341         curthread->td_ru.ru_oublock++;
2342         if (oldflags & B_ASYNC)
2343                 BUF_KERNPROC(bp);
2344         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2345         buf_track(bp, __func__);
2346         bstrategy(bp);
2347
2348         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
2349                 int rtval = bufwait(bp);
2350                 brelse(bp);
2351                 return (rtval);
2352         } else if (space > hirunningspace) {
2353                 /*
2354                  * don't allow the async write to saturate the I/O
2355                  * system.  We will not deadlock here because
2356                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
2357                  * to complete. We do not block here if it is the update
2358                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
2359                  * to deadlock.
2360                  */
2361                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
2362                         waitrunningbufspace();
2363         }
2364
2365         return (0);
2366 }
2367
2368 void
2369 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
2370 {
2371         struct buf *nbp;
2372         struct bufdomain *bd;
2373
2374         bd = &bdomain[bo->bo_domain];
2375         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > bd->bd_dirtybufthresh + 10) {
2376                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
2377                 altbufferflushes++;
2378         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > bd->bd_dirtybufthresh) {
2379                 BO_LOCK(bo);
2380                 /*
2381                  * Try to find a buffer to flush.
2382                  */
2383                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
2384                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
2385                             BUF_LOCK(nbp,
2386                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
2387                                 continue;
2388                         if (bp == nbp)
2389                                 panic("bdwrite: found ourselves");
2390                         BO_UNLOCK(bo);
2391                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
2392                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
2393                                 BO_LOCK(bo);
2394                                 BUF_UNLOCK(nbp);
2395                                 continue;
2396                         }
2397                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
2398                                 vfs_bio_awrite(nbp);
2399                         } else {
2400                                 bremfree(nbp);
2401                                 bawrite(nbp);
2402                         }
2403                         dirtybufferflushes++;
2404                         break;
2405                 }
2406                 if (nbp == NULL)
2407                         BO_UNLOCK(bo);
2408         }
2409 }
2410
2411 /*
2412  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
2413  * anything if the buffer is marked invalid.
2414  *
2415  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
2416  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
2417  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
2418  * out synchronously.
2419  */
2420 void
2421 bdwrite(struct buf *bp)
2422 {
2423         struct thread *td = curthread;
2424         struct vnode *vp;
2425         struct bufobj *bo;
2426
2427         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2428         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2429         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
2430             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
2431
2432         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2433                 brelse(bp);
2434                 return;
2435         }
2436
2437         /*
2438          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
2439          * If we are wildly over our limit, then force a complete
2440          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
2441          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
2442          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
2443          */
2444         vp = bp->b_vp;
2445         bo = bp->b_bufobj;
2446         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
2447                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
2448                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
2449                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
2450         } else
2451                 recursiveflushes++;
2452
2453         bdirty(bp);
2454         /*
2455          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
2456          * true even of NFS now.
2457          */
2458         bp->b_flags |= B_CACHE;
2459
2460         /*
2461          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
2462          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
2463          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
2464          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
2465          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
2466          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
2467          * the bmap then...  So, this is important to do.
2468          */
2469         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
2470                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
2471         }
2472
2473         buf_track(bp, __func__);
2474
2475         /*
2476          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
2477          * pages.
2478          *
2479          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
2480          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
2481          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
2482          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
2483          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
2484          * or perhaps the cluster will be completed.
2485          */
2486         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
2487         bqrelse(bp);
2488
2489         /*
2490          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
2491          * due to the softdep code.
2492          */
2493 }
2494
2495 /*
2496  *      bdirty:
2497  *
2498  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
2499  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to
2500  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
2501  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
2502  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).
2503  *
2504  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
2505  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
2506  *      should only be called if the buffer is known-good.
2507  *
2508  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2509  *      count.
2510  *
2511  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2512  */
2513 void
2514 bdirty(struct buf *bp)
2515 {
2516
2517         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
2518             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2519         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2520         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2521             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2522         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
2523         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2524
2525         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2526                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
2527                 reassignbuf(bp);
2528                 bdirtyadd(bp);
2529         }
2530 }
2531
2532 /*
2533  *      bundirty:
2534  *
2535  *      Clear B_DELWRI for buffer.
2536  *
2537  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2538  *      count.
2539  *
2540  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2541  */
2542
2543 void
2544 bundirty(struct buf *bp)
2545 {
2546
2547         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2548         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2549         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2550             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2551
2552         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2553                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
2554                 reassignbuf(bp);
2555                 bdirtysub(bp);
2556         }
2557         /*
2558          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
2559          */
2560         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
2561 }
2562
2563 /*
2564  *      bawrite:
2565  *
2566  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
2567  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
2568  *
2569  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling
2570  *      B_INVAL buffers.  Not us.
2571  */
2572 void
2573 bawrite(struct buf *bp)
2574 {
2575
2576         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2577         (void) bwrite(bp);
2578 }
2579
2580 /*
2581  *      babarrierwrite:
2582  *
2583  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
2584  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
2585  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
2586  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2587  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2588  */
2589 void
2590 babarrierwrite(struct buf *bp)
2591 {
2592
2593         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
2594         (void) bwrite(bp);
2595 }
2596
2597 /*
2598  *      bbarrierwrite:
2599  *
2600  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
2601  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
2602  *      this buffer and all buffers written before it are committed to
2603  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2604  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2605  */
2606 int
2607 bbarrierwrite(struct buf *bp)
2608 {
2609
2610         bp->b_flags |= B_BARRIER;
2611         return (bwrite(bp));
2612 }
2613
2614 /*
2615  *      bwillwrite:
2616  *
2617  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
2618  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
2619  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
2620  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
2621  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
2622  */
2623 void
2624 bwillwrite(void)
2625 {
2626
2627         if (buf_dirty_count_severe()) {
2628                 mtx_lock(&bdirtylock);
2629                 while (buf_dirty_count_severe()) {
2630                         bdirtywait = 1;
2631                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
2632                             "flswai", 0);
2633                 }
2634                 mtx_unlock(&bdirtylock);
2635         }
2636 }
2637
2638 /*
2639  * Return true if we have too many dirty buffers.
2640  */
2641 int
2642 buf_dirty_count_severe(void)
2643 {
2644
2645         return (!BIT_EMPTY(BUF_DOMAINS, &bdhidirty));
2646 }
2647
2648 /*
2649  *      brelse:
2650  *
2651  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
2652  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
2653  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
2654  */
2655 void
2656 brelse(struct buf *bp)
2657 {
2658         struct mount *v_mnt;
2659         int qindex;
2660
2661         /*
2662          * Many functions erroneously call brelse with a NULL bp under rare
2663          * error conditions. Simply return when called with a NULL bp.
2664          */
2665         if (bp == NULL)
2666                 return;
2667         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
2668             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2669         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2670             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2671         KASSERT((bp->b_flags & B_VMIO) != 0 || (bp->b_flags & B_NOREUSE) == 0,
2672             ("brelse: non-VMIO buffer marked NOREUSE"));
2673
2674         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2675                 /*
2676                  * Do not process, in particular, do not handle the
2677                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
2678                  */
2679                 BUF_UNLOCK(bp);
2680                 return;
2681         }
2682
2683         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2684                 bqrelse(bp);
2685                 return;
2686         }
2687
2688         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
2689                 bp->b_flags &= ~B_IOSTARTED;
2690         } else {
2691                 KASSERT((bp->b_flags & B_IOSTARTED) == 0,
2692                     ("brelse: SU io not finished bp %p", bp));
2693         }
2694
2695         if ((bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG | BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2696                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2697                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2698                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2699                 bdirty(bp);
2700         }
2701
2702         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2703             (bp->b_flags & B_INVALONERR)) {
2704                 /*
2705                  * Forced invalidation of dirty buffer contents, to be used
2706                  * after a failed write in the rare case that the loss of the
2707                  * contents is acceptable.  The buffer is invalidated and
2708                  * freed.
2709                  */
2710                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF | B_NOCACHE;
2711                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_CACHE);
2712         }
2713
2714         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2715             (bp->b_error != ENXIO || !LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) &&
2716             !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
2717                 /*
2718                  * Failed write, redirty.  All errors except ENXIO (which
2719                  * means the device is gone) are treated as being
2720                  * transient.
2721                  *
2722                  * XXX Treating EIO as transient is not correct; the
2723                  * contract with the local storage device drivers is that
2724                  * they will only return EIO once the I/O is no longer
2725                  * retriable.  Network I/O also respects this through the
2726                  * guarantees of TCP and/or the internal retries of NFS.
2727                  * ENOMEM might be transient, but we also have no way of
2728                  * knowing when its ok to retry/reschedule.  In general,
2729                  * this entire case should be made obsolete through better
2730                  * error handling/recovery and resource scheduling.
2731                  *
2732                  * Do this also for buffers that failed with ENXIO, but have
2733                  * non-empty dependencies - the soft updates code might need
2734                  * to access the buffer to untangle them.
2735                  *
2736                  * Must clear BIO_ERROR to prevent pages from being scrapped.
2737                  */
2738                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2739                 bdirty(bp);
2740         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
2741             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
2742                 /*
2743                  * Either a failed read I/O, or we were asked to free or not
2744                  * cache the buffer, or we failed to write to a device that's
2745                  * no longer present.
2746                  */
2747                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2748                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2749                         buf_deallocate(bp);
2750                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2751                         bdirtysub(bp);
2752                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
2753                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2754                         allocbuf(bp, 0);
2755                         if (bp->b_vp)
2756                                 brelvp(bp);
2757                 }
2758         }
2759
2760         /*
2761          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_truncate()
2762          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
2763          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
2764          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
2765          *
2766          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_truncate(), even
2767          * if B_DELWRI is set.
2768          */
2769         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2770                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
2771
2772         /*
2773          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
2774          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
2775          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
2776          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
2777          *
2778          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
2779          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
2780          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
2781          *
2782          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
2783          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
2784          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
2785          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
2786          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
2787          * background write.
2788          */
2789
2790         v_mnt = bp->b_vp != NULL ? bp->b_vp->v_mount : NULL;
2791
2792         if ((bp->b_flags & B_VMIO) && (bp->b_flags & B_NOCACHE ||
2793             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR && bp->b_iocmd == BIO_READ)) &&
2794             (v_mnt == NULL || (v_mnt->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) == 0 ||
2795             vn_isdisk(bp->b_vp) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
2796                 vfs_vmio_invalidate(bp);
2797                 allocbuf(bp, 0);
2798         }
2799
2800         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0 ||
2801             (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == B_NOREUSE) {
2802                 allocbuf(bp, 0);
2803                 bp->b_flags &= ~B_NOREUSE;
2804                 if (bp->b_vp != NULL)
2805                         brelvp(bp);
2806         }
2807
2808         /*
2809          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
2810          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
2811          * doesn't find it.
2812          */
2813         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
2814             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
2815                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2816         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2817                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2818                         bundirty(bp);
2819                 if (bp->b_vp)
2820                         brelvp(bp);
2821         }
2822
2823         buf_track(bp, __func__);
2824
2825         /* buffers with no memory */
2826         if (bp->b_bufsize == 0) {
2827                 buf_free(bp);
2828                 return;
2829         }
2830         /* buffers with junk contents */
2831         if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
2832             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
2833                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
2834                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2835                         panic("losing buffer 2");
2836                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2837                 bp->b_flags |= B_AGE;
2838         /* remaining buffers */
2839         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2840                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2841         else
2842                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2843
2844         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2845                 panic("brelse: not dirty");
2846
2847         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
2848         bp->b_xflags &= ~(BX_CVTENXIO);
2849         /* binsfree unlocks bp. */
2850         binsfree(bp, qindex);
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
2855  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
2856  *
2857  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
2858  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
2859  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
2860  * again soon.
2861  *
2862  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
2863  */
2864 void
2865 bqrelse(struct buf *bp)
2866 {
2867         int qindex;
2868
2869         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2870         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2871             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2872
2873         qindex = QUEUE_NONE;
2874         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2875                 /* do not release to free list */
2876                 BUF_UNLOCK(bp);
2877                 return;
2878         }
2879         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
2880         bp->b_xflags &= ~(BX_CVTENXIO);
2881
2882         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
2883                 bp->b_flags &= ~B_IOSTARTED;
2884         } else {
2885                 KASSERT((bp->b_flags & B_IOSTARTED) == 0,
2886                     ("bqrelse: SU io not finished bp %p", bp));
2887         }
2888
2889         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2890                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
2891                         bremfreef(bp);
2892                 goto out;
2893         }
2894
2895         /* buffers with stale but valid contents */
2896         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 || (bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG |
2897             BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2898                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2899                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2900                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2901                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2902         } else {
2903                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
2904                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2905                         panic("bqrelse: not dirty");
2906                 if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0) {
2907                         brelse(bp);
2908                         return;
2909                 }
2910                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2911         }
2912         buf_track(bp, __func__);
2913         /* binsfree unlocks bp. */
2914         binsfree(bp, qindex);
2915         return;
2916
2917 out:
2918         buf_track(bp, __func__);
2919         /* unlock */
2920         BUF_UNLOCK(bp);
2921 }
2922
2923 /*
2924  * Complete I/O to a VMIO backed page.  Validate the pages as appropriate,
2925  * restore bogus pages.
2926  */
2927 static void
2928 vfs_vmio_iodone(struct buf *bp)
2929 {
2930         vm_ooffset_t foff;
2931         vm_page_t m;
2932         vm_object_t obj;
2933         struct vnode *vp __unused;
2934         int i, iosize, resid;
2935         bool bogus;
2936
2937         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2938         KASSERT(blockcount_read(&obj->paging_in_progress) >= bp->b_npages,
2939             ("vfs_vmio_iodone: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
2940             blockcount_read(&obj->paging_in_progress), bp->b_npages));
2941
2942         vp = bp->b_vp;
2943         VNPASS(vp->v_holdcnt > 0, vp);
2944         VNPASS(vp->v_object != NULL, vp);
2945
2946         foff = bp->b_offset;
2947         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2948             ("vfs_vmio_iodone: bp %p has no buffer offset", bp));
2949
2950         bogus = false;
2951         iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2952         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2953                 resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2954                 if (resid > iosize)
2955                         resid = iosize;
2956
2957                 /*
2958                  * cleanup bogus pages, restoring the originals
2959                  */
2960                 m = bp->b_pages[i];
2961                 if (m == bogus_page) {
2962                         bogus = true;
2963                         m = vm_page_relookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2964                         if (m == NULL)
2965                                 panic("biodone: page disappeared!");
2966                         bp->b_pages[i] = m;
2967                 } else if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && resid > 0) {
2968                         /*
2969                          * In the write case, the valid and clean bits are
2970                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we
2971                          * only need to do this here in the read case.
2972                          */
2973                         KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff & PAGE_MASK,
2974                             resid)) == 0, ("vfs_vmio_iodone: page %p "
2975                             "has unexpected dirty bits", m));
2976                         vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
2977                 }
2978                 KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
2979                     ("vfs_vmio_iodone: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
2980                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
2981
2982                 vm_page_sunbusy(m);
2983                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2984                 iosize -= resid;
2985         }
2986         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
2987         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
2988                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2989                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
2990                     bp->b_pages, bp->b_npages);
2991         }
2992 }
2993
2994 /*
2995  * Perform page invalidation when a buffer is released.  The fully invalid
2996  * pages will be reclaimed later in vfs_vmio_truncate().
2997  */
2998 static void
2999 vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp)
3000 {
3001         vm_object_t obj;
3002         vm_page_t m;
3003         int flags, i, resid, poffset, presid;
3004
3005         if (buf_mapped(bp)) {
3006                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3007                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
3008         } else
3009                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3010         /*
3011          * Get the base offset and length of the buffer.  Note that
3012          * in the VMIO case if the buffer block size is not
3013          * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
3014          * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
3015          *
3016          * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not
3017          * supported due to the page granularity bits (m->valid,
3018          * m->dirty, etc...).
3019          *
3020          * See man buf(9) for more information
3021          */
3022         flags = (bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0 ? VPR_NOREUSE : 0;
3023         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3024         resid = bp->b_bufsize;
3025         poffset = bp->b_offset & PAGE_MASK;
3026         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3027         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3028                 m = bp->b_pages[i];
3029                 if (m == bogus_page)
3030                         panic("vfs_vmio_invalidate: Unexpected bogus page.");
3031                 bp->b_pages[i] = NULL;
3032
3033                 presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
3034                     (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
3035                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
3036                 vm_page_busy_acquire(m, VM_ALLOC_SBUSY);
3037                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
3038                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
3039                 vm_page_sunbusy(m);
3040                 vm_page_release_locked(m, flags);
3041                 resid -= presid;
3042                 poffset = 0;
3043         }
3044         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3045         bp->b_npages = 0;
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Page-granular truncation of an existing VMIO buffer.
3050  */
3051 static void
3052 vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int desiredpages)
3053 {
3054         vm_object_t obj;
3055         vm_page_t m;
3056         int flags, i;
3057
3058         if (bp->b_npages == desiredpages)
3059                 return;
3060
3061         if (buf_mapped(bp)) {
3062                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3063                 pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
3064                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), bp->b_npages - desiredpages);
3065         } else
3066                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3067
3068         /*
3069          * The object lock is needed only if we will attempt to free pages.
3070          */
3071         flags = (bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0 ? VPR_NOREUSE : 0;
3072         if ((bp->b_flags & B_DIRECT) != 0) {
3073                 flags |= VPR_TRYFREE;
3074                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3075                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3076         } else {
3077                 obj = NULL;
3078         }
3079         for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
3080                 m = bp->b_pages[i];
3081                 KASSERT(m != bogus_page, ("allocbuf: bogus page found"));
3082                 bp->b_pages[i] = NULL;
3083                 if (obj != NULL)
3084                         vm_page_release_locked(m, flags);
3085                 else
3086                         vm_page_release(m, flags);
3087         }
3088         if (obj != NULL)
3089                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3090         bp->b_npages = desiredpages;
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Byte granular extension of VMIO buffers.
3095  */
3096 static void
3097 vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int desiredpages, int size)
3098 {
3099         /*
3100          * We are growing the buffer, possibly in a
3101          * byte-granular fashion.
3102          */
3103         vm_object_t obj;
3104         vm_offset_t toff;
3105         vm_offset_t tinc;
3106         vm_page_t m;
3107
3108         /*
3109          * Step 1, bring in the VM pages from the object, allocating
3110          * them if necessary.  We must clear B_CACHE if these pages
3111          * are not valid for the range covered by the buffer.
3112          */
3113         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3114         if (bp->b_npages < desiredpages) {
3115                 KASSERT(desiredpages <= atop(maxbcachebuf),
3116                     ("vfs_vmio_extend past maxbcachebuf %p %d %u",
3117                     bp, desiredpages, maxbcachebuf));
3118
3119                 /*
3120                  * We must allocate system pages since blocking
3121                  * here could interfere with paging I/O, no
3122                  * matter which process we are.
3123                  *
3124                  * Only exclusive busy can be tested here.
3125                  * Blocking on shared busy might lead to
3126                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3127                  * pages are vfs_busy_pages().
3128                  */
3129                 (void)vm_page_grab_pages_unlocked(obj,
3130                     OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages,
3131                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3132                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED,
3133                     &bp->b_pages[bp->b_npages], desiredpages - bp->b_npages);
3134                 bp->b_npages = desiredpages;
3135         }
3136
3137         /*
3138          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3139          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3140          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3141          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3142          * aligned range ( newbsize ).
3143          *
3144          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3145          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3146          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3147          * fails with NFS if the server or some other client
3148          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized,
3149          * B_CACHE may remain set! XXX
3150          */
3151         toff = bp->b_bcount;
3152         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3153         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3154                 vm_pindex_t pi;
3155
3156                 if (tinc > (size - toff))
3157                         tinc = size - toff;
3158                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> PAGE_SHIFT;
3159                 m = bp->b_pages[pi];
3160                 vfs_buf_test_cache(bp, bp->b_offset, toff, tinc, m);
3161                 toff += tinc;
3162                 tinc = PAGE_SIZE;
3163         }
3164
3165         /*
3166          * Step 3, fixup the KVA pmap.
3167          */
3168         if (buf_mapped(bp))
3169                 bpmap_qenter(bp);
3170         else
3171                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3172 }
3173
3174 /*
3175  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
3176  * write.
3177  */
3178 static int
3179 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
3180 {
3181         struct buf *bpa;
3182         int match;
3183
3184         match = 0;
3185
3186         /* If the buf isn't in core skip it */
3187         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
3188                 return (0);
3189
3190         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
3191         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
3192                 return (0);
3193
3194         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
3195         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
3196             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
3197                 goto done;
3198
3199         if (bpa->b_bufsize != size)
3200                 goto done;
3201
3202         /*
3203          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
3204          * block has been mapped.
3205          */
3206         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
3207                 match = 1;
3208 done:
3209         BUF_UNLOCK(bpa);
3210         return (match);
3211 }
3212
3213 /*
3214  *      vfs_bio_awrite:
3215  *
3216  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
3217  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
3218  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the
3219  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
3220  */
3221 int
3222 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
3223 {
3224         struct bufobj *bo;
3225         int i;
3226         int j;
3227         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
3228         struct vnode *vp = bp->b_vp;
3229         int ncl;
3230         int nwritten;
3231         int size;
3232         int maxcl;
3233         int gbflags;
3234
3235         bo = &vp->v_bufobj;
3236         gbflags = (bp->b_data == unmapped_buf) ? GB_UNMAPPED : 0;
3237         /*
3238          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
3239          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
3240          * rather then at the beginning.
3241          */
3242         if ((vp->v_type == VREG) &&
3243             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
3244             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
3245                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3246                 maxcl = maxphys / size;
3247
3248                 BO_RLOCK(bo);
3249                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
3250                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
3251                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3252                                 break;
3253
3254                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++)
3255                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
3256                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3257                                 break;
3258                 BO_RUNLOCK(bo);
3259                 --j;
3260                 ncl = i + j;
3261                 /*
3262                  * this is a possible cluster write
3263                  */
3264                 if (ncl != 1) {
3265                         BUF_UNLOCK(bp);
3266                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
3267                             gbflags);
3268                         return (nwritten);
3269                 }
3270         }
3271         bremfree(bp);
3272         bp->b_flags |= B_ASYNC;
3273         /*
3274          * default (old) behavior, writing out only one block
3275          *
3276          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
3277          */
3278         nwritten = bp->b_bufsize;
3279         (void) bwrite(bp);
3280
3281         return (nwritten);
3282 }
3283
3284 /*
3285  *      getnewbuf_kva:
3286  *
3287  *      Allocate KVA for an empty buf header according to gbflags.
3288  */
3289 static int
3290 getnewbuf_kva(struct buf *bp, int gbflags, int maxsize)
3291 {
3292
3293         if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_UNMAPPED) {
3294                 /*
3295                  * In order to keep fragmentation sane we only allocate kva
3296                  * in BKVASIZE chunks.  XXX with vmem we can do page size.
3297                  */
3298                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3299
3300                 if (maxsize != bp->b_kvasize &&
3301                     bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags))
3302                         return (ENOSPC);
3303         }
3304         return (0);
3305 }
3306
3307 /*
3308  *      getnewbuf:
3309  *
3310  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
3311  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
3312  *
3313  *      We block if:
3314  *              We have insufficient buffer headers
3315  *              We have insufficient buffer space
3316  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
3317  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
3318  *
3319  *      The caller is responsible for releasing the reserved bufspace after
3320  *      allocbuf() is called.
3321  */
3322 static struct buf *
3323 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int maxsize, int gbflags)
3324 {
3325         struct bufdomain *bd;
3326         struct buf *bp;
3327         bool metadata, reserved;
3328
3329         bp = NULL;
3330         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3331             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3332         if (!unmapped_buf_allowed)
3333                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3334
3335         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
3336             vp->v_type == VCHR)
3337                 metadata = true;
3338         else
3339                 metadata = false;
3340         if (vp == NULL)
3341                 bd = &bdomain[0];
3342         else
3343                 bd = &bdomain[vp->v_bufobj.bo_domain];
3344
3345         counter_u64_add(getnewbufcalls, 1);
3346         reserved = false;
3347         do {
3348                 if (reserved == false &&
3349                     bufspace_reserve(bd, maxsize, metadata) != 0) {
3350                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3351                         continue;
3352                 }
3353                 reserved = true;
3354                 if ((bp = buf_alloc(bd)) == NULL) {
3355                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3356                         continue;
3357                 }
3358                 if (getnewbuf_kva(bp, gbflags, maxsize) == 0)
3359                         return (bp);
3360                 break;
3361         } while (buf_recycle(bd, false) == 0);
3362
3363         if (reserved)
3364                 bufspace_release(bd, maxsize);
3365         if (bp != NULL) {
3366                 bp->b_flags |= B_INVAL;
3367                 brelse(bp);
3368         }
3369         bufspace_wait(bd, vp, gbflags, slpflag, slptimeo);
3370
3371         return (NULL);
3372 }
3373
3374 /*
3375  *      buf_daemon:
3376  *
3377  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
3378  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
3379  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
3380  */
3381 static struct kproc_desc buf_kp = {
3382         "bufdaemon",
3383         buf_daemon,
3384         &bufdaemonproc
3385 };
3386 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
3387
3388 static int
3389 buf_flush(struct vnode *vp, struct bufdomain *bd, int target)
3390 {
3391         int flushed;
3392
3393         flushed = flushbufqueues(vp, bd, target, 0);
3394         if (flushed == 0) {
3395                 /*
3396                  * Could not find any buffers without rollback
3397                  * dependencies, so just write the first one
3398                  * in the hopes of eventually making progress.
3399                  */
3400                 if (vp != NULL && target > 2)
3401                         target /= 2;
3402                 flushbufqueues(vp, bd, target, 1);
3403         }
3404         return (flushed);
3405 }
3406
3407 static void
3408 buf_daemon_shutdown(void *arg __unused, int howto __unused)
3409 {
3410         int error;
3411
3412         if (KERNEL_PANICKED())
3413                 return;
3414
3415         mtx_lock(&bdlock);
3416         bd_shutdown = true;
3417         wakeup(&bd_request);
3418         error = msleep(&bd_shutdown, &bdlock, 0, "buf_daemon_shutdown",
3419             60 * hz);
3420         mtx_unlock(&bdlock);
3421         if (error != 0)
3422                 printf("bufdaemon wait error: %d\n", error);
3423 }
3424
3425 static void
3426 buf_daemon(void)
3427 {
3428         struct bufdomain *bd;
3429         int speedupreq;
3430         int lodirty;
3431         int i;
3432
3433         /*
3434          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
3435          */
3436         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, buf_daemon_shutdown, NULL,
3437             SHUTDOWN_PRI_LAST + 100);
3438
3439         /*
3440          * Start the buf clean daemons as children threads.
3441          */
3442         for (i = 0 ; i < buf_domains; i++) {
3443                 int error;
3444
3445                 error = kthread_add((void (*)(void *))bufspace_daemon,
3446                     &bdomain[i], curproc, NULL, 0, 0, "bufspacedaemon-%d", i);
3447                 if (error)
3448                         panic("error %d spawning bufspace daemon", error);
3449         }
3450
3451         /*
3452          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
3453          */
3454         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
3455         mtx_lock(&bdlock);
3456         while (!bd_shutdown) {
3457                 bd_request = 0;
3458                 mtx_unlock(&bdlock);
3459
3460                 /*
3461                  * Save speedupreq for this pass and reset to capture new
3462                  * requests.
3463                  */
3464                 speedupreq = bd_speedupreq;
3465                 bd_speedupreq = 0;
3466
3467                 /*
3468                  * Flush each domain sequentially according to its level and
3469                  * the speedup request.
3470                  */
3471                 for (i = 0; i < buf_domains; i++) {
3472                         bd = &bdomain[i];
3473                         if (speedupreq)
3474                                 lodirty = bd->bd_numdirtybuffers / 2;
3475                         else
3476                                 lodirty = bd->bd_lodirtybuffers;
3477                         while (bd->bd_numdirtybuffers > lodirty) {
3478                                 if (buf_flush(NULL, bd,
3479                                     bd->bd_numdirtybuffers - lodirty) == 0)
3480                                         break;
3481                                 kern_yield(PRI_USER);
3482                         }
3483                 }
3484
3485                 /*
3486                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
3487                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
3488                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
3489                  * built up, within reason.
3490                  *
3491                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
3492                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
3493                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
3494                  */
3495                 mtx_lock(&bdlock);
3496                 if (bd_shutdown)
3497                         break;
3498                 if (BIT_EMPTY(BUF_DOMAINS, &bdlodirty)) {
3499                         /*
3500                          * We reached our low water mark, reset the
3501                          * request and sleep until we are needed again.
3502                          * The sleep is just so the suspend code works.
3503                          */
3504                         bd_request = 0;
3505                         /*
3506                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
3507                          * changed via sysctl and the explicit transition
3508                          * out of shortfall was missed.
3509                          */
3510                         bdirtywakeup();
3511                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
3512                                 runningwakeup();
3513                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
3514                 } else {
3515                         /*
3516                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
3517                          * still have too many dirty buffers, we
3518                          * have to sleep and try again.  (rare)
3519                          */
3520                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
3521                 }
3522         }
3523         wakeup(&bd_shutdown);
3524         mtx_unlock(&bdlock);
3525         kthread_exit();
3526 }
3527
3528 /*
3529  *      flushbufqueues:
3530  *
3531  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
3532  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is
3533  *      particularly sensitive to.
3534  */
3535 static int flushwithdeps = 0;
3536 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
3537     &flushwithdeps, 0,
3538     "Number of buffers flushed with dependencies that require rollbacks");
3539
3540 static int
3541 flushbufqueues(struct vnode *lvp, struct bufdomain *bd, int target,
3542     int flushdeps)
3543 {
3544         struct bufqueue *bq;
3545         struct buf *sentinel;
3546         struct vnode *vp;
3547         struct mount *mp;
3548         struct buf *bp;
3549         int hasdeps;
3550         int flushed;
3551         int error;
3552         bool unlock;
3553
3554         flushed = 0;
3555         bq = &bd->bd_dirtyq;
3556         bp = NULL;
3557         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3558         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
3559         BQ_LOCK(bq);
3560         TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3561         BQ_UNLOCK(bq);
3562         while (flushed != target) {
3563                 maybe_yield();
3564                 BQ_LOCK(bq);
3565                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
3566                 if (bp != NULL) {
3567                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3568                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bq->bq_queue, bp, sentinel,
3569                             b_freelist);
3570                 } else {
3571                         BQ_UNLOCK(bq);
3572                         break;
3573                 }
3574                 /*
3575                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
3576                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
3577                  *
3578                  * Only flush the buffers that belong to the
3579                  * vnode locked by the curthread.
3580                  */
3581                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL || (lvp != NULL &&
3582                     bp->b_vp != lvp)) {
3583                         BQ_UNLOCK(bq);
3584                         continue;
3585                 }
3586                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
3587                 BQ_UNLOCK(bq);
3588                 if (error != 0)
3589                         continue;
3590
3591                 /*
3592                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
3593                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
3594                  */
3595                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
3596                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
3597                         BUF_UNLOCK(bp);
3598                         continue;
3599                 }
3600                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
3601                         bremfreef(bp);
3602                         brelse(bp);
3603                         flushed++;
3604                         continue;
3605                 }
3606
3607                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
3608                         if (flushdeps == 0) {
3609                                 BUF_UNLOCK(bp);
3610                                 continue;
3611                         }
3612                         hasdeps = 1;
3613                 } else
3614                         hasdeps = 0;
3615                 /*
3616                  * We must hold the lock on a vnode before writing
3617                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
3618                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
3619                  * system.
3620                  *
3621                  * The lock order here is the reverse of the normal
3622                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
3623                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
3624                  */
3625                 vp = bp->b_vp;
3626                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
3627                         BUF_UNLOCK(bp);
3628                         continue;
3629                 }
3630                 if (lvp == NULL) {
3631                         unlock = true;
3632                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
3633                 } else {
3634                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
3635                         unlock = false;
3636                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
3637                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
3638                 }
3639                 if (error == 0) {
3640                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
3641                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3642                         if (curproc == bufdaemonproc) {
3643                                 vfs_bio_awrite(bp);
3644                         } else {
3645                                 bremfree(bp);
3646                                 bwrite(bp);
3647                                 counter_u64_add(notbufdflushes, 1);
3648                         }
3649                         vn_finished_write(mp);
3650                         if (unlock)
3651                                 VOP_UNLOCK(vp);
3652                         flushwithdeps += hasdeps;
3653                         flushed++;
3654
3655                         /*
3656                          * Sleeping on runningbufspace while holding
3657                          * vnode lock leads to deadlock.
3658                          */
3659                         if (curproc == bufdaemonproc &&
3660                             runningbufspace > hirunningspace)
3661                                 waitrunningbufspace();
3662                         continue;
3663                 }
3664                 vn_finished_write(mp);
3665                 BUF_UNLOCK(bp);
3666         }
3667         BQ_LOCK(bq);
3668         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3669         BQ_UNLOCK(bq);
3670         free(sentinel, M_TEMP);
3671         return (flushed);
3672 }
3673
3674 /*
3675  * Check to see if a block is currently memory resident.
3676  */
3677 struct buf *
3678 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
3679 {
3680         return (gbincore_unlocked(bo, blkno));
3681 }
3682
3683 /*
3684  * Returns true if no I/O is needed to access the
3685  * associated VM object.  This is like incore except
3686  * it also hunts around in the VM system for the data.
3687  */
3688 bool
3689 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
3690 {
3691         vm_object_t obj;
3692         vm_offset_t toff, tinc, size;
3693         vm_page_t m, n;
3694         vm_ooffset_t off;
3695         int valid;
3696
3697         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
3698
3699         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
3700                 return (true);
3701         if (vp->v_mount == NULL)
3702                 return (false);
3703         obj = vp->v_object;
3704         if (obj == NULL)
3705                 return (false);
3706
3707         size = PAGE_SIZE;
3708         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
3709                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3710         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3711
3712         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
3713                 m = vm_page_lookup_unlocked(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
3714 recheck:
3715                 if (m == NULL)
3716                         return (false);
3717
3718                 tinc = size;
3719                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
3720                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
3721                 /*
3722                  * Consider page validity only if page mapping didn't change
3723                  * during the check.
3724                  */
3725                 valid = vm_page_is_valid(m,
3726                     (vm_offset_t)((toff + off) & PAGE_MASK), tinc);
3727                 n = vm_page_lookup_unlocked(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
3728                 if (m != n) {
3729                         m = n;
3730                         goto recheck;
3731                 }
3732                 if (!valid)
3733                         return (false);
3734         }
3735         return (true);
3736 }
3737
3738 /*
3739  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
3740  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
3741  * to the size of the buffer.
3742  *
3743  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3744  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3745  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3746  *
3747  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3748  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3749  */
3750 static void
3751 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
3752 {
3753         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3754         vm_page_t m;
3755         int i;
3756
3757         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3758                 return;
3759
3760         foff = bp->b_offset;
3761         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3762             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
3763
3764         vfs_busy_pages_acquire(bp);
3765         vfs_setdirty_range(bp);
3766         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3767                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3768                 eoff = noff;
3769                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3770                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3771                 m = bp->b_pages[i];
3772                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3773                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3774                 foff = noff;
3775         }
3776         vfs_busy_pages_release(bp);
3777 }
3778
3779 static void
3780 vfs_setdirty_range(struct buf *bp)
3781 {
3782         vm_offset_t boffset;
3783         vm_offset_t eoffset;
3784         int i;
3785
3786         /*
3787          * test the pages to see if they have been modified directly
3788          * by users through the VM system.
3789          */
3790         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
3791                 vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
3792
3793         /*
3794          * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
3795          * (eoffset - boffset) bytes.
3796          */
3797
3798         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3799                 if (bp->b_pages[i]->dirty)
3800                         break;
3801         }
3802         boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3803
3804         for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
3805                 if (bp->b_pages[i]->dirty) {
3806                         break;
3807                 }
3808         }
3809         eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3810
3811         /*
3812          * Fit it to the buffer.
3813          */
3814
3815         if (eoffset > bp->b_bcount)
3816                 eoffset = bp->b_bcount;
3817
3818         /*
3819          * If we have a good dirty range, merge with the existing
3820          * dirty range.
3821          */
3822
3823         if (boffset < eoffset) {
3824                 if (bp->b_dirtyoff > boffset)
3825                         bp->b_dirtyoff = boffset;
3826                 if (bp->b_dirtyend < eoffset)
3827                         bp->b_dirtyend = eoffset;
3828         }
3829 }
3830
3831 /*
3832  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer.
3833  * If an unmapped buffer is provided but a mapped buffer is requested, take
3834  * also care to properly setup mappings between pages and KVA.
3835  */
3836 static void
3837 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
3838 {
3839         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
3840         off_t offset;
3841
3842         need_mapping = bp->b_data == unmapped_buf &&
3843             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
3844         need_kva = bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
3845             bp->b_data == unmapped_buf &&
3846             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
3847         if (!need_mapping && !need_kva)
3848                 return;
3849
3850         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3851
3852         if (need_mapping && bp->b_kvabase != unmapped_buf) {
3853                 /*
3854                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
3855                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
3856                  * allocated space.
3857                  */
3858                 goto has_addr;
3859         }
3860
3861         /*
3862          * Calculate the amount of the address space we would reserve
3863          * if the buffer was mapped.
3864          */
3865         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
3866         KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3867         offset = blkno * bsize;
3868         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3869         maxsize = imax(maxsize, bsize);
3870
3871         while (bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags) != 0) {
3872                 if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3873                         /*
3874                          * XXXKIB: defragmentation cannot
3875                          * succeed, not sure what else to do.
3876                          */
3877                         panic("GB_NOWAIT_BD and GB_UNMAPPED %p", bp);
3878                 }
3879                 counter_u64_add(mappingrestarts, 1);
3880                 bufspace_wait(bufdomain(bp), bp->b_vp, gbflags, 0, 0);
3881         }
3882 has_addr:
3883         if (need_mapping) {
3884                 /* b_offset is handled by bpmap_qenter. */
3885                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3886                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3887                 bpmap_qenter(bp);
3888         }
3889 }
3890
3891 struct buf *
3892 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3893     int flags)
3894 {
3895         struct buf *bp;
3896         int error;
3897
3898         error = getblkx(vp, blkno, blkno, size, slpflag, slptimeo, flags, &bp);
3899         if (error != 0)
3900                 return (NULL);
3901         return (bp);
3902 }
3903
3904 /*
3905  *      getblkx:
3906  *
3907  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3908  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3909  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on
3910  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3911  *      READ.
3912  *
3913  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3914  *      an existing buffer.
3915  *
3916  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3917  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3918  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3919  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3920  *
3921  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3922  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3923  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3924  *      backing VM.
3925  *
3926  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whose
3927  *      B_CACHE bit is clear.
3928  *
3929  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3930  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3931  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3932  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3933  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O,
3934  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3935  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3936  *      a write attempt or if it was a successful read.  If the caller
3937  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3938  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3939  *
3940  *      The blkno parameter is the logical block being requested. Normally
3941  *      the mapping of logical block number to disk block address is done
3942  *      by calling VOP_BMAP(). However, if the mapping is already known, the
3943  *      disk block address can be passed using the dblkno parameter. If the
3944  *      disk block address is not known, then the same value should be passed
3945  *      for blkno and dblkno.
3946  */
3947 int
3948 getblkx(struct vnode *vp, daddr_t blkno, daddr_t dblkno, int size, int slpflag,
3949     int slptimeo, int flags, struct buf **bpp)
3950 {
3951         struct buf *bp;
3952         struct bufobj *bo;
3953         daddr_t d_blkno;
3954         int bsize, error, maxsize, vmio;
3955         off_t offset;
3956
3957         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3958         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3959             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3960         if (vp->v_type != VCHR)
3961                 ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3962         if (size > maxbcachebuf)
3963                 panic("getblk: size(%d) > maxbcachebuf(%d)\n", size,
3964                     maxbcachebuf);
3965         if (!unmapped_buf_allowed)
3966                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3967
3968         bo = &vp->v_bufobj;
3969         d_blkno = dblkno;
3970
3971         /* Attempt lockless lookup first. */
3972         bp = gbincore_unlocked(bo, blkno);
3973         if (bp == NULL)
3974                 goto newbuf_unlocked;
3975
3976         error = BUF_TIMELOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL, "getblku", 0,
3977             0);
3978         if (error != 0)
3979                 goto loop;
3980
3981         /* Verify buf identify has not changed since lookup. */
3982         if (bp->b_bufobj == bo && bp->b_lblkno == blkno)
3983                 goto foundbuf_fastpath;
3984
3985         /* It changed, fallback to locked lookup. */
3986         BUF_UNLOCK_RAW(bp);
3987
3988 loop:
3989         BO_RLOCK(bo);
3990         bp = gbincore(bo, blkno);
3991         if (bp != NULL) {
3992                 int lockflags;
3993
3994                 /*
3995                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3996                  * it must be on a queue.
3997                  */
3998                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_INTERLOCK |
3999                     ((flags & GB_LOCK_NOWAIT) != 0 ? LK_NOWAIT : LK_SLEEPFAIL);
4000 #ifdef WITNESS
4001                 lockflags |= (flags & GB_NOWITNESS) != 0 ? LK_NOWITNESS : 0;
4002 #endif
4003
4004                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
4005                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
4006
4007                 /*
4008                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
4009                  * the buffer changed identities.
4010                  */
4011                 if (error == ENOLCK)
4012                         goto loop;
4013                 /* We timed out or were interrupted. */
4014                 else if (error != 0)
4015                         return (error);
4016
4017 foundbuf_fastpath:
4018                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
4019                 if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
4020                         goto end;
4021
4022                 /*
4023                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is
4024                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
4025                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
4026                  * backing VM cache.
4027                  */
4028                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
4029                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
4030                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
4031                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4032                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
4033                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
4034                 else
4035                         bremfree(bp);
4036
4037                 /*
4038                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
4039                  */
4040                 if (bp->b_bcount != size) {
4041                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
4042                             (size > bp->b_kvasize)) {
4043                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
4044                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
4045                                         bwrite(bp);
4046                                 } else {
4047                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
4048                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
4049                                                 brelse(bp);
4050                                         } else {
4051                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
4052                                                 bwrite(bp);
4053                                         }
4054                                 }
4055                                 goto loop;
4056                         }
4057                 }
4058
4059                 /*
4060                  * Handle the case of unmapped buffer which should
4061                  * become mapped, or the buffer for which KVA
4062                  * reservation is requested.
4063                  */
4064                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
4065
4066                 /*
4067                  * If the size is inconsistent in the VMIO case, we can resize
4068                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
4069                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
4070                  * unchanged from its previous state.
4071                  */
4072                 allocbuf(bp, size);
4073
4074                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4075                     ("getblk: no buffer offset"));
4076
4077                 /*
4078                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
4079                  * be committed before we can return the buffer in
4080                  * order to prevent the caller from issuing a read
4081                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
4082                  * it.
4083                  *
4084                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
4085                  * operate properly either because they assume they
4086                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
4087                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due
4088                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
4089                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
4090                  * preventing further loops.
4091                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
4092                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
4093                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
4094                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
4095                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
4096                  * after the write.
4097                  *
4098                  * We might be able to do something fancy, like setting
4099                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
4100                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
4101                  * confusing.  This is much easier.
4102                  */
4103
4104                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
4105                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
4106                         bwrite(bp);
4107                         goto loop;
4108                 }
4109                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
4110         } else {
4111                 /*
4112                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
4113                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
4114                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
4115                  */
4116                 BO_RUNLOCK(bo);
4117 newbuf_unlocked:
4118                 /*
4119                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
4120                  * here.
4121                  */
4122                 if (flags & GB_NOCREAT)
4123                         return (EEXIST);
4124
4125                 bsize = vn_isdisk(vp) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
4126                 KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
4127                 offset = blkno * bsize;
4128                 vmio = vp->v_object != NULL;
4129                 if (vmio) {
4130                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
4131                 } else {
4132                         maxsize = size;
4133                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
4134                         flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
4135                 }
4136                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
4137                 if ((flags & GB_NOSPARSE) != 0 && vmio &&
4138                     !vn_isdisk(vp)) {
4139                         error = VOP_BMAP(vp, blkno, NULL, &d_blkno, 0, 0);
4140                         KASSERT(error != EOPNOTSUPP,
4141                             ("GB_NOSPARSE from fs not supporting bmap, vp %p",
4142                             vp));
4143                         if (error != 0)
4144                                 return (error);
4145                         if (d_blkno == -1)
4146                                 return (EJUSTRETURN);
4147                 }
4148
4149                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, maxsize, flags);
4150                 if (bp == NULL) {
4151                         if (slpflag || slptimeo)
4152                                 return (ETIMEDOUT);
4153                         /*
4154                          * XXX This is here until the sleep path is diagnosed
4155                          * enough to work under very low memory conditions.
4156                          *
4157                          * There's an issue on low memory, 4BSD+non-preempt
4158                          * systems (eg MIPS routers with 32MB RAM) where buffer
4159                          * exhaustion occurs without sleeping for buffer
4160                          * reclaimation.  This just sticks in a loop and
4161                          * constantly attempts to allocate a buffer, which
4162                          * hits exhaustion and tries to wakeup bufdaemon.
4163                          * This never happens because we never yield.
4164                          *
4165                          * The real solution is to identify and fix these cases
4166                          * so we aren't effectively busy-waiting in a loop
4167                          * until the reclaimation path has cycles to run.
4168                          */
4169                         kern_yield(PRI_USER);
4170                         goto loop;
4171                 }
4172
4173                 /*
4174                  * This code is used to make sure that a buffer is not
4175                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
4176                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
4177                  * If the buffer is created out from under us, we have to
4178                  * throw away the one we just created.
4179                  *
4180                  * Note: this must occur before we associate the buffer
4181                  * with the vp especially considering limitations in
4182                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
4183                  * lblkno's.
4184                  */
4185                 BO_LOCK(bo);
4186                 if (gbincore(bo, blkno)) {
4187                         BO_UNLOCK(bo);
4188                         bp->b_flags |= B_INVAL;
4189                         bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4190                         brelse(bp);
4191                         goto loop;
4192                 }
4193
4194                 /*
4195                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
4196                  * be found by incore.
4197                  */
4198                 bp->b_lblkno = blkno;
4199                 bp->b_blkno = d_blkno;
4200                 bp->b_offset = offset;
4201                 bgetvp(vp, bp);
4202                 BO_UNLOCK(bo);
4203
4204                 /*
4205                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
4206                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
4207                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
4208                  * backing store for validity.
4209                  */
4210
4211                 if (vmio) {
4212                         bp->b_flags |= B_VMIO;
4213                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
4214                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
4215                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
4216                 } else {
4217                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
4218                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
4219                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
4220                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
4221                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4222                 }
4223
4224                 allocbuf(bp, size);
4225                 bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4226                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
4227         }
4228         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
4229 end:
4230         buf_track(bp, __func__);
4231         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
4232             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
4233         *bpp = bp;
4234         return (0);
4235 }
4236
4237 /*
4238  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
4239  * set to B_INVAL.
4240  */
4241 struct buf *
4242 geteblk(int size, int flags)
4243 {
4244         struct buf *bp;
4245         int maxsize;
4246
4247         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
4248         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, maxsize, flags)) == NULL) {
4249                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
4250                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
4251                         return (NULL);
4252         }
4253         allocbuf(bp, size);
4254         bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4255         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
4256         return (bp);
4257 }
4258
4259 /*
4260  * Truncate the backing store for a non-vmio buffer.
4261  */
4262 static void
4263 vfs_nonvmio_truncate(struct buf *bp, int newbsize)
4264 {
4265
4266         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4267                 /*
4268                  * malloced buffers are not shrunk
4269                  */
4270                 if (newbsize == 0) {
4271                         bufmallocadjust(bp, 0);
4272                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
4273                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4274                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4275                 }
4276                 return;
4277         }
4278         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
4279         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4280 }
4281
4282 /*
4283  * Extend the backing for a non-VMIO buffer.
4284  */
4285 static void
4286 vfs_nonvmio_extend(struct buf *bp, int newbsize)
4287 {
4288         caddr_t origbuf;
4289         int origbufsize;
4290
4291         /*
4292          * We only use malloced memory on the first allocation.
4293          * and revert to page-allocated memory when the buffer
4294          * grows.
4295          *
4296          * There is a potential smp race here that could lead
4297          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
4298          * is probably extremely rare and not worth worrying
4299          * over.
4300          */
4301         if (bp->b_bufsize == 0 && newbsize <= PAGE_SIZE/2 &&
4302             bufmallocspace < maxbufmallocspace) {
4303                 bp->b_data = malloc(newbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
4304                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
4305                 bufmallocadjust(bp, newbsize);
4306                 return;
4307         }
4308
4309         /*
4310          * If the buffer is growing on its other-than-first
4311          * allocation then we revert to the page-allocation
4312          * scheme.
4313          */
4314         origbuf = NULL;
4315         origbufsize = 0;
4316         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4317                 origbuf = bp->b_data;
4318                 origbufsize = bp->b_bufsize;
4319                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
4320                 bufmallocadjust(bp, 0);
4321                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4322                 newbsize = round_page(newbsize);
4323         }
4324         vm_hold_load_pages(bp, (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
4325             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
4326         if (origbuf != NULL) {
4327                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
4328                 free(origbuf, M_BIOBUF);
4329         }
4330         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4331 }
4332
4333 /*
4334  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
4335  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
4336  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
4337  * resize a buffer up or down.
4338  *
4339  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
4340  * deadlock or inconsistent data situations.  Tread lightly!!!
4341  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by
4342  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
4343  *
4344  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
4345  * B_CACHE for the non-VMIO case.
4346  */
4347 int
4348 allocbuf(struct buf *bp, int size)
4349 {
4350         int newbsize;
4351
4352         if (bp->b_bcount == size)
4353                 return (1);
4354
4355         KASSERT(bp->b_kvasize == 0 || bp->b_kvasize >= size,
4356             ("allocbuf: buffer too small %p %#x %#x",
4357             bp, bp->b_kvasize, size));
4358
4359         newbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
4360         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
4361                 if ((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0)
4362                         newbsize = round_page(newbsize);
4363                 /*
4364                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
4365                  * mess with B_CACHE.
4366                  */
4367                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4368                         vfs_nonvmio_truncate(bp, newbsize);
4369                 else if (newbsize > bp->b_bufsize)
4370                         vfs_nonvmio_extend(bp, newbsize);
4371         } else {
4372                 int desiredpages;
4373
4374                 desiredpages = size == 0 ? 0 :
4375                     num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
4376
4377                 KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0,
4378                     ("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced %p", bp));
4379
4380                 /*
4381                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
4382                  * 0-length.
4383                  */
4384                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
4385                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4386
4387                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4388                         vfs_vmio_truncate(bp, desiredpages);
4389                 /* XXX This looks as if it should be newbsize > b_bufsize */
4390                 else if (size > bp->b_bcount)
4391                         vfs_vmio_extend(bp, desiredpages, size);
4392                 bufspace_adjust(bp, newbsize);
4393         }
4394         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size. */
4395         return (1);
4396 }
4397
4398 extern int inflight_transient_maps;
4399
4400 static struct bio_queue nondump_bios;
4401
4402 void
4403 biodone(struct bio *bp)
4404 {
4405         struct mtx *mtxp;
4406         void (*done)(struct bio *);
4407         vm_offset_t start, end;
4408
4409         biotrack(bp, __func__);
4410
4411         /*
4412          * Avoid completing I/O when dumping after a panic since that may
4413          * result in a deadlock in the filesystem or pager code.  Note that
4414          * this doesn't affect dumps that were started manually since we aim
4415          * to keep the system usable after it has been resumed.
4416          */
4417         if (__predict_false(dumping && SCHEDULER_STOPPED())) {
4418                 TAILQ_INSERT_HEAD(&nondump_bios, bp, bio_queue);
4419                 return;
4420         }
4421         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
4422                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
4423                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4424                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
4425                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
4426                 bp->bio_data = unmapped_buf;
4427                 pmap_qremove(start, atop(end - start));
4428                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
4429                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
4430         }
4431         done = bp->bio_done;
4432         if (done == NULL) {
4433                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4434                 mtx_lock(mtxp);
4435                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
4436                 wakeup(bp);
4437                 mtx_unlock(mtxp);
4438         } else
4439                 done(bp);
4440 }
4441
4442 /*
4443  * Wait for a BIO to finish.
4444  */
4445 int
4446 biowait(struct bio *bp, const char *wmesg)
4447 {
4448         struct mtx *mtxp;
4449
4450         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4451         mtx_lock(mtxp);
4452         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
4453                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wmesg, 0);
4454         mtx_unlock(mtxp);
4455         if (bp->bio_error != 0)
4456                 return (bp->bio_error);
4457         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
4458                 return (0);
4459         return (EIO);
4460 }
4461
4462 void
4463 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
4464 {
4465
4466         if (error) {
4467                 bp->bio_error = error;
4468                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
4469         }
4470         if (stat != NULL)
4471                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
4472         biodone(bp);
4473 }
4474
4475 #if defined(BUF_TRACKING) || defined(FULL_BUF_TRACKING)
4476 void
4477 biotrack_buf(struct bio *bp, const char *location)
4478 {
4479
4480         buf_track(bp->bio_track_bp, location);
4481 }
4482 #endif
4483
4484 /*
4485  *      bufwait:
4486  *
4487  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
4488  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
4489  *      error and cleared.
4490  */
4491 int
4492 bufwait(struct buf *bp)
4493 {
4494         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4495                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
4496         else
4497                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
4498         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
4499                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
4500                 return (EINTR);
4501         }
4502         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
4503                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
4504         } else {
4505                 return (0);
4506         }
4507 }
4508
4509 /*
4510  *      bufdone:
4511  *
4512  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
4513  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
4514  *      not allowed.
4515  *
4516  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
4517  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk()
4518  *      assuming B_INVAL is clear.
4519  *
4520  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
4521  *      read error occurred, or if the op was a write.  B_CACHE is never
4522  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
4523  *
4524  *      bufdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
4525  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existence
4526  *      in the biodone routine.
4527  */
4528 void
4529 bufdone(struct buf *bp)
4530 {
4531         struct bufobj *dropobj;
4532         void    (*biodone)(struct buf *);
4533
4534         buf_track(bp, __func__);
4535         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
4536         dropobj = NULL;
4537
4538         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
4539
4540         runningbufwakeup(bp);
4541         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
4542                 dropobj = bp->b_bufobj;
4543         /* call optional completion function if requested */
4544         if (bp->b_iodone != NULL) {
4545                 biodone = bp->b_iodone;
4546                 bp->b_iodone = NULL;
4547                 (*biodone) (bp);
4548                 if (dropobj)
4549                         bufobj_wdrop(dropobj);
4550                 return;
4551         }
4552         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4553                 /*
4554                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
4555                  * occurred.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
4556                  * routines.
4557                  */
4558                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
4559                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
4560                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4561                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4562                 vfs_vmio_iodone(bp);
4563         }
4564         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
4565                 buf_complete(bp);
4566         if ((bp->b_flags & B_CKHASH) != 0) {
4567                 KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ,
4568                     ("bufdone: b_iocmd %d not BIO_READ", bp->b_iocmd));
4569                 KASSERT(buf_mapped(bp), ("bufdone: bp %p not mapped", bp));
4570                 (*bp->b_ckhashcalc)(bp);
4571         }
4572         /*
4573          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
4574          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
4575          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
4576          */
4577         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
4578                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) ||
4579                     (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4580                         brelse(bp);
4581                 else
4582                         bqrelse(bp);
4583         } else
4584                 bdone(bp);
4585         if (dropobj)
4586                 bufobj_wdrop(dropobj);
4587 }
4588
4589 /*
4590  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
4591  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4592  * consistent.
4593  */
4594 void
4595 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4596 {
4597         int i;
4598         vm_object_t obj;
4599         vm_page_t m;
4600
4601         runningbufwakeup(bp);
4602         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4603                 return;
4604
4605         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4606         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4607                 m = bp->b_pages[i];
4608                 if (m == bogus_page) {
4609                         m = vm_page_relookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
4610                         if (!m)
4611                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
4612                         bp->b_pages[i] = m;
4613                         if (buf_mapped(bp)) {
4614                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4615                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4616                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4617                         } else
4618                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4619                 }
4620                 vm_page_sunbusy(m);
4621         }
4622         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
4623 }
4624
4625 /*
4626  * vfs_page_set_valid:
4627  *
4628  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
4629  *      range is restricted to the buffer's size.
4630  *
4631  *      This routine is typically called after a read completes.
4632  */
4633 static void
4634 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4635 {
4636         vm_ooffset_t eoff;
4637
4638         /*
4639          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
4640          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
4641          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
4642          * allocation size of the buffer.
4643          */
4644         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
4645         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4646                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4647
4648         /*
4649          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4650          * entire page.
4651          */
4652         if (eoff > off)
4653                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
4654 }
4655
4656 /*
4657  * vfs_page_set_validclean:
4658  *
4659  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
4660  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
4661  */
4662 static void
4663 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4664 {
4665         vm_ooffset_t soff, eoff;
4666
4667         /*
4668          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4669          * page boundary or cross the end of the buffer.  The end of the
4670          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4671          * of the buffer.
4672          */
4673         soff = off;
4674         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4675         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4676                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4677
4678         /*
4679          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4680          * entire page.
4681          */
4682         if (eoff > soff) {
4683                 vm_page_set_validclean(
4684                     m,
4685                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4686                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4687                 );
4688         }
4689 }
4690
4691 /*
4692  * Acquire a shared busy on all pages in the buf.
4693  */
4694 void
4695 vfs_busy_pages_acquire(struct buf *bp)
4696 {
4697         int i;
4698
4699         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
4700                 vm_page_busy_acquire(bp->b_pages[i], VM_ALLOC_SBUSY);
4701 }
4702
4703 void
4704 vfs_busy_pages_release(struct buf *bp)
4705 {
4706         int i;
4707
4708         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
4709                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4710 }
4711
4712 /*
4713  * This routine is called before a device strategy routine.
4714  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4715  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4716  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4717  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4718  * inconsistent.
4719  *
4720  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4721  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistent state
4722  * and should be ignored.
4723  */
4724 void
4725 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4726 {
4727         vm_object_t obj;
4728         vm_ooffset_t foff;
4729         vm_page_t m;
4730         int i;
4731         bool bogus;
4732
4733         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4734                 return;
4735
4736         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4737         foff = bp->b_offset;
4738         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4739             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4740         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4741                 vm_object_pip_add(obj, bp->b_npages);
4742                 vfs_busy_pages_acquire(bp);
4743         }
4744         if (bp->b_bufsize != 0)
4745                 vfs_setdirty_range(bp);
4746         bogus = false;
4747         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4748                 m = bp->b_pages[i];
4749                 vm_page_assert_sbusied(m);
4750
4751                 /*
4752                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4753                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4754                  * bogus_page replacement for valid pages in
4755                  * partially instantiated buffers.  Partially
4756                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4757                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4758                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4759                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4760                  * first place ).  The replacement prevents the read
4761                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4762                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4763                  * It may not work properly with small-block devices.
4764                  * We need to find a better way.
4765                  */
4766                 if (clear_modify) {
4767                         pmap_remove_write(m);
4768                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4769                 } else if (vm_page_all_valid(m) &&
4770                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4771                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4772                         bogus = true;
4773                 }
4774                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4775         }
4776         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
4777                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4778                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4779                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4780         }
4781 }
4782
4783 /*
4784  *      vfs_bio_set_valid:
4785  *
4786  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4787  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4788  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4789  *      page.
4790  */
4791 void
4792 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4793 {
4794         int i, n;
4795         vm_page_t m;
4796
4797         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4798                 return;
4799
4800         /*
4801          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4802          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4803          * first page that can be validated.
4804          */
4805         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4806         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4807
4808         /*
4809          * Busy may not be strictly necessary here because the pages are
4810          * unlikely to be fully valid and the vnode lock will synchronize
4811          * their access via getpages.  It is grabbed for consistency with
4812          * other page validation.
4813          */
4814         vfs_busy_pages_acquire(bp);
4815         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4816                 m = bp->b_pages[i];
4817                 if (n > size)
4818                         n = size;
4819                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4820                 base += n;
4821                 size -= n;
4822                 n = PAGE_SIZE;
4823         }
4824         vfs_busy_pages_release(bp);
4825 }
4826
4827 /*
4828  *      vfs_bio_clrbuf:
4829  *
4830  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4831  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4832  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4833  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4834  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4835  *
4836  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4837  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4838  */
4839 void
4840 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp)
4841 {
4842         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4843
4844         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4845                 clrbuf(bp);
4846                 return;
4847         }
4848         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4849         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4850         vfs_busy_pages_acquire(bp);
4851         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4852         slide = 0;
4853         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4854                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4855                 ea = slide & PAGE_MASK;
4856                 if (ea == 0)
4857                         ea = PAGE_SIZE;
4858                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4859                         continue;
4860                 j = sa / DEV_BSIZE;
4861                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4862                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4863                         continue;
4864                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4865                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4866                 else {
4867                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4868                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4869                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4870                                             sa, DEV_BSIZE);
4871                                 }
4872                         }
4873                 }
4874                 vm_page_set_valid_range(bp->b_pages[i], j * DEV_BSIZE,
4875                     roundup2(ea - sa, DEV_BSIZE));
4876         }
4877         vfs_busy_pages_release(bp);
4878         bp->b_resid = 0;
4879 }
4880
4881 void
4882 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4883 {
4884         vm_page_t m;
4885         int i, n;
4886
4887         if (buf_mapped(bp)) {
4888                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4889                 bzero(bp->b_data + base, size);
4890         } else {
4891                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4892                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4893                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4894                         m = bp->b_pages[i];
4895                         if (n > size)
4896                                 n = size;
4897                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4898                         base += n;
4899                         size -= n;
4900                         n = PAGE_SIZE;
4901                 }
4902         }
4903 }
4904
4905 /*
4906  * Update buffer flags based on I/O request parameters, optionally releasing the
4907  * buffer.  If it's VMIO or direct I/O, the buffer pages are released to the VM,
4908  * where they may be placed on a page queue (VMIO) or freed immediately (direct
4909  * I/O).  Otherwise the buffer is released to the cache.
4910  */
4911 static void
4912 b_io_dismiss(struct buf *bp, int ioflag, bool release)
4913 {
4914
4915         KASSERT((ioflag & IO_NOREUSE) == 0 || (ioflag & IO_VMIO) != 0,
4916             ("buf %p non-VMIO noreuse", bp));
4917
4918         if ((ioflag & IO_DIRECT) != 0)
4919                 bp->b_flags |= B_DIRECT;
4920         if ((ioflag & IO_EXT) != 0)
4921                 bp->b_xflags |= BX_ALTDATA;
4922         if ((ioflag & (IO_VMIO | IO_DIRECT)) != 0 && LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
4923                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
4924                 if ((ioflag & IO_NOREUSE) != 0)
4925                         bp->b_flags |= B_NOREUSE;
4926                 if (release)
4927                         brelse(bp);
4928         } else if (release)
4929                 bqrelse(bp);
4930 }
4931
4932 void
4933 vfs_bio_brelse(struct buf *bp, int ioflag)
4934 {
4935
4936         b_io_dismiss(bp, ioflag, true);
4937 }
4938
4939 void
4940 vfs_bio_set_flags(struct buf *bp, int ioflag)
4941 {
4942
4943         b_io_dismiss(bp, ioflag, false);
4944 }
4945
4946 /*
4947  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4948  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4949  * not associated with a file object.
4950  */
4951 static void
4952 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4953 {
4954         vm_offset_t pg;
4955         vm_page_t p;
4956         int index;
4957
4958         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4959
4960         to = round_page(to);
4961         from = round_page(from);
4962         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4963         MPASS((bp->b_flags & B_MAXPHYS) == 0);
4964         KASSERT(to - from <= maxbcachebuf,
4965             ("vm_hold_load_pages too large %p %#jx %#jx %u",
4966             bp, (uintmax_t)from, (uintmax_t)to, maxbcachebuf));
4967
4968         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4969                 /*
4970                  * note: must allocate system pages since blocking here
4971                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4972                  * process we are.
4973                  */
4974                 p = vm_page_alloc_noobj(VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED |
4975                     VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT) | VM_ALLOC_WAITOK);
4976                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4977                 bp->b_pages[index] = p;
4978         }
4979         bp->b_npages = index;
4980 }
4981
4982 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4983 static void
4984 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4985 {
4986         vm_offset_t from;
4987         vm_page_t p;
4988         int index, newnpages;
4989
4990         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4991
4992         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4993         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4994         if (bp->b_npages > newnpages)
4995                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4996         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4997                 p = bp->b_pages[index];
4998                 bp->b_pages[index] = NULL;
4999                 vm_page_unwire_noq(p);
5000                 vm_page_free(p);
5001         }
5002         bp->b_npages = newnpages;
5003 }
5004
5005 /*
5006  * Map an IO request into kernel virtual address space.
5007  *
5008  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
5009  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
5010  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
5011  *
5012  * Note that even if the caller determines that the address space should
5013  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
5014  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
5015  * check the return value.
5016  *
5017  * This function only works with pager buffers.
5018  */
5019 int
5020 vmapbuf(struct buf *bp, void *uaddr, size_t len, int mapbuf)
5021 {
5022         vm_prot_t prot;
5023         int pidx;
5024
5025         MPASS((bp->b_flags & B_MAXPHYS) != 0);
5026         prot = VM_PROT_READ;
5027         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
5028                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
5029         pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
5030             (vm_offset_t)uaddr, len, prot, bp->b_pages, PBUF_PAGES);
5031         if (pidx < 0)
5032                 return (-1);
5033         bp->b_bufsize = len;
5034         bp->b_npages = pidx;
5035         bp->b_offset = ((vm_offset_t)uaddr) & PAGE_MASK;
5036         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
5037                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_pages, pidx);
5038                 bp->b_data = bp->b_kvabase + bp->b_offset;
5039         } else
5040                 bp->b_data = unmapped_buf;
5041         return (0);
5042 }
5043
5044 /*
5045  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
5046  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
5047  *
5048  * This function only works with pager buffers.
5049  */
5050 void
5051 vunmapbuf(struct buf *bp)
5052 {
5053         int npages;
5054
5055         npages = bp->b_npages;
5056         if (buf_mapped(bp))
5057                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
5058         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
5059
5060         bp->b_data = unmapped_buf;
5061 }
5062
5063 void
5064 bdone(struct buf *bp)
5065 {
5066         struct mtx *mtxp;
5067
5068         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
5069         mtx_lock(mtxp);
5070         bp->b_flags |= B_DONE;
5071         wakeup(bp);
5072         mtx_unlock(mtxp);
5073 }
5074
5075 void
5076 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
5077 {
5078         struct mtx *mtxp;
5079
5080         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
5081         mtx_lock(mtxp);
5082         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
5083                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
5084         mtx_unlock(mtxp);
5085 }
5086
5087 int
5088 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
5089 {
5090
5091         return (VOP_FSYNC(bo2vnode(bo), waitfor, curthread));
5092 }
5093
5094 void
5095 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
5096 {
5097         int i __unused;
5098         struct vnode *vp;
5099
5100         vp = bp->b_vp;
5101         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
5102         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
5103             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
5104         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
5105         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
5106 }
5107
5108 /*
5109  * Initialize a struct bufobj before use.  Memory is assumed zero filled.
5110  */
5111 void
5112 bufobj_init(struct bufobj *bo, void *private)
5113 {
5114         static volatile int bufobj_cleanq;
5115
5116         bo->bo_domain =
5117             atomic_fetchadd_int(&bufobj_cleanq, 1) % buf_domains;
5118         rw_init(BO_LOCKPTR(bo), "bufobj interlock");
5119         bo->bo_private = private;
5120         TAILQ_INIT(&bo->bo_clean.bv_hd);
5121         TAILQ_INIT(&bo->bo_dirty.bv_hd);
5122 }
5123
5124 void
5125 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
5126 {
5127
5128         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
5129         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
5130         bo->bo_numoutput++;
5131 }
5132
5133 void
5134 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
5135 {
5136
5137         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
5138         BO_LOCK(bo);
5139         bo->bo_numoutput++;
5140         BO_UNLOCK(bo);
5141 }
5142
5143 void
5144 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
5145 {
5146
5147         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
5148         BO_LOCK(bo);
5149         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
5150         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
5151                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
5152                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
5153         }
5154         BO_UNLOCK(bo);
5155 }
5156
5157 int
5158 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
5159 {
5160         int error;
5161
5162         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
5163         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
5164         error = 0;
5165         while (bo->bo_numoutput) {
5166                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
5167                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
5168                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
5169                 if (error)
5170                         break;
5171         }
5172         return (error);
5173 }
5174
5175 /*
5176  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
5177  */
5178 void
5179 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
5180 {
5181
5182         if (!buf_mapped(bp)) {
5183                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
5184                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
5185                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
5186                 bip->bio_data = unmapped_buf;
5187                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
5188                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
5189                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
5190                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
5191                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
5192                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
5193         } else {
5194                 bip->bio_data = bp->b_data;
5195                 bip->bio_ma = NULL;
5196         }
5197 }
5198
5199 /*
5200  * The MIPS pmap code currently doesn't handle aliased pages.
5201  * The VIPT caches may not handle page aliasing themselves, leading
5202  * to data corruption.
5203  *
5204  * As such, this code makes a system extremely unhappy if said
5205  * system doesn't support unaliasing the above situation in hardware.
5206  * Some "recent" systems (eg some mips24k/mips74k cores) don't enable
5207  * this feature at build time, so it has to be handled in software.
5208  *
5209  * Once the MIPS pmap/cache code grows to support this function on
5210  * earlier chips, it should be flipped back off.
5211  */
5212 #ifdef  __mips__
5213 static int buf_pager_relbuf = 1;
5214 #else
5215 static int buf_pager_relbuf = 0;
5216 #endif
5217 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buf_pager_relbuf, CTLFLAG_RWTUN,
5218     &buf_pager_relbuf, 0,
5219     "Make buffer pager release buffers after reading");
5220
5221 /*
5222  * The buffer pager.  It uses buffer reads to validate pages.
5223  *
5224  * In contrast to the generic local pager from vm/vnode_pager.c, this
5225  * pager correctly and easily handles volumes where the underlying
5226  * device block size is greater than the machine page size.  The
5227  * buffer cache transparently extends the requested page run to be
5228  * aligned at the block boundary, and does the necessary bogus page
5229  * replacements in the addends to avoid obliterating already valid
5230  * pages.
5231  *
5232  * The only non-trivial issue is that the exclusive busy state for
5233  * pages, which is assumed by the vm_pager_getpages() interface, is
5234  * incompatible with the VMIO buffer cache's desire to share-busy the
5235  * pages.  This function performs a trivial downgrade of the pages'
5236  * state before reading buffers, and a less trivial upgrade from the
5237  * shared-busy to excl-busy state after the read.
5238  */
5239 int
5240 vfs_bio_getpages(struct vnode *vp, vm_page_t *ma, int count,
5241     int *rbehind, int *rahead, vbg_get_lblkno_t get_lblkno,
5242     vbg_get_blksize_t get_blksize)
5243 {
5244         vm_page_t m;
5245         vm_object_t object;
5246         struct buf *bp;
5247         struct mount *mp;
5248         daddr_t lbn, lbnp;
5249         vm_ooffset_t la, lb, poff, poffe;
5250         long bo_bs, bsize;
5251         int br_flags, error, i, pgsin, pgsin_a, pgsin_b;
5252         bool redo, lpart;
5253
5254         object = vp->v_object;
5255         mp = vp->v_mount;
5256         error = 0;
5257         la = IDX_TO_OFF(ma[count - 1]->pindex);
5258         if (la >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5259                 return (VM_PAGER_BAD);
5260
5261         /*
5262          * Change the meaning of la from where the last requested page starts
5263          * to where it ends, because that's the end of the requested region
5264          * and the start of the potential read-ahead region.
5265          */
5266         la += PAGE_SIZE;
5267         lpart = la > object->un_pager.vnp.vnp_size;
5268         error = get_blksize(vp, get_lblkno(vp, IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex)),
5269             &bo_bs);
5270         if (error != 0)
5271                 return (VM_PAGER_ERROR);
5272
5273         /*
5274          * Calculate read-ahead, behind and total pages.
5275          */
5276         pgsin = count;
5277         lb = IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex);
5278         pgsin_b = OFF_TO_IDX(lb - rounddown2(lb, bo_bs));
5279         pgsin += pgsin_b;
5280         if (rbehind != NULL)
5281                 *rbehind = pgsin_b;
5282         pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(la, bo_bs) - la);
5283         if (la + IDX_TO_OFF(pgsin_a) >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5284                 pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(object->un_pager.vnp.vnp_size,
5285                     PAGE_SIZE) - la);
5286         pgsin += pgsin_a;
5287         if (rahead != NULL)
5288                 *rahead = pgsin_a;
5289         VM_CNT_INC(v_vnodein);
5290         VM_CNT_ADD(v_vnodepgsin, pgsin);
5291
5292         br_flags = (mp != NULL && (mp->mnt_kern_flag & MNTK_UNMAPPED_BUFS)
5293             != 0) ? GB_UNMAPPED : 0;
5294 again:
5295         for (i = 0; i < count; i++) {
5296                 if (ma[i] != bogus_page)
5297                         vm_page_busy_downgrade(ma[i]);
5298         }
5299
5300         lbnp = -1;
5301         for (i = 0; i < count; i++) {
5302                 m = ma[i];
5303                 if (m == bogus_page)
5304                         continue;
5305
5306                 /*
5307                  * Pages are shared busy and the object lock is not
5308                  * owned, which together allow for the pages'
5309                  * invalidation.  The racy test for validity avoids
5310                  * useless creation of the buffer for the most typical
5311                  * case when invalidation is not used in redo or for
5312                  * parallel read.  The shared->excl upgrade loop at
5313                  * the end of the function catches the race in a
5314                  * reliable way (protected by the object lock).
5315                  */
5316                 if (vm_page_all_valid(m))
5317                         continue;
5318
5319                 poff = IDX_TO_OFF(m->pindex);
5320                 poffe = MIN(poff + PAGE_SIZE, object->un_pager.vnp.vnp_size);
5321                 for (; poff < poffe; poff += bsize) {
5322                         lbn = get_lblkno(vp, poff);
5323                         if (lbn == lbnp)
5324                                 goto next_page;
5325                         lbnp = lbn;
5326
5327                         error = get_blksize(vp, lbn, &bsize);
5328                         if (error == 0)
5329                                 error = bread_gb(vp, lbn, bsize,
5330                                     curthread->td_ucred, br_flags, &bp);
5331                         if (error != 0)
5332                                 goto end_pages;
5333                         if (bp->b_rcred == curthread->td_ucred) {
5334                                 crfree(bp->b_rcred);
5335                                 bp->b_rcred = NOCRED;
5336                         }
5337                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
5338                                 /*
5339                                  * Invalidation clears m->valid, but
5340                                  * may leave B_CACHE flag if the
5341                                  * buffer existed at the invalidation
5342                                  * time.  In this case, recycle the
5343                                  * buffer to do real read on next
5344                                  * bread() after redo.
5345                                  *
5346                                  * Otherwise B_RELBUF is not strictly
5347                                  * necessary, enable to reduce buf
5348                                  * cache pressure.
5349                                  */
5350                                 if (buf_pager_relbuf ||
5351                                     !vm_page_all_valid(m))
5352                                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
5353
5354                                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
5355                                 brelse(bp);
5356                         } else {
5357                                 bqrelse(bp);
5358                         }
5359                 }
5360                 KASSERT(1 /* racy, enable for debugging */ ||
5361                     vm_page_all_valid(m) || i == count - 1,
5362                     ("buf %d %p invalid", i, m));
5363                 if (i == count - 1 && lpart) {
5364                         if (!vm_page_none_valid(m) &&
5365                             !vm_page_all_valid(m))
5366                                 vm_page_zero_invalid(m, TRUE);
5367                 }
5368 next_page:;
5369         }
5370 end_pages:
5371
5372         redo = false;
5373         for (i = 0; i < count; i++) {
5374                 if (ma[i] == bogus_page)
5375                         continue;
5376                 if (vm_page_busy_tryupgrade(ma[i]) == 0) {
5377                         vm_page_sunbusy(ma[i]);
5378                         ma[i] = vm_page_grab_unlocked(object, ma[i]->pindex,
5379                             VM_ALLOC_NORMAL);
5380                 }
5381
5382                 /*
5383                  * Since the pages were only sbusy while neither the
5384                  * buffer nor the object lock was held by us, or
5385                  * reallocated while vm_page_grab() slept for busy
5386                  * relinguish, they could have been invalidated.
5387                  * Recheck the valid bits and re-read as needed.
5388                  *
5389                  * Note that the last page is made fully valid in the
5390                  * read loop, and partial validity for the page at
5391                  * index count - 1 could mean that the page was
5392                  * invalidated or removed, so we must restart for
5393                  * safety as well.
5394                  */
5395                 if (!vm_page_all_valid(ma[i]))
5396                         redo = true;
5397         }
5398         if (redo && error == 0)
5399                 goto again;
5400         return (error != 0 ? VM_PAGER_ERROR : VM_PAGER_OK);
5401 }
5402
5403 #include "opt_ddb.h"
5404 #ifdef DDB
5405 #include <ddb/ddb.h>
5406
5407 /* DDB command to show buffer data */
5408 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
5409 {
5410         /* get args */
5411         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
5412 #ifdef FULL_BUF_TRACKING
5413         uint32_t i, j;
5414 #endif
5415
5416         if (!have_addr) {
5417                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
5418                 return;
5419         }
5420
5421         db_printf("buf at %p\n", bp);
5422         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b\n",
5423             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS,
5424             (u_int)bp->b_xflags, PRINT_BUF_XFLAGS);
5425         db_printf("b_vflags=0x%b b_ioflags0x%b\n",
5426             (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS,
5427             (u_int)bp->b_ioflags, PRINT_BIO_FLAGS);
5428         db_printf(
5429             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
5430             "b_bufobj = (%p), b_data = %p\n, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
5431             "b_vp = %p, b_dep = %p\n",
5432             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
5433             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
5434             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_vp, bp->b_dep.lh_first);
5435         db_printf("b_kvabase = %p, b_kvasize = %d\n",
5436             bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
5437         if (bp->b_npages) {
5438                 int i;
5439                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
5440                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
5441                         vm_page_t m;
5442                         m = bp->b_pages[i];
5443                         if (m != NULL)
5444                                 db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", m->object,
5445                                     (u_long)m->pindex,
5446                                     (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5447                         else
5448                                 db_printf("( ??? )");
5449                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
5450                                 db_printf(",");
5451                 }
5452                 db_printf("\n");
5453         }
5454         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
5455 #if defined(FULL_BUF_TRACKING)
5456         db_printf("b_io_tracking: b_io_tcnt = %u\n", bp->b_io_tcnt);
5457
5458         i = bp->b_io_tcnt % BUF_TRACKING_SIZE;
5459         for (j = 1; j <= BUF_TRACKING_SIZE; j++) {
5460                 if (bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)] == NULL)
5461                         continue;
5462                 db_printf(" %2u: %s\n", j,
5463                     bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)]);
5464         }
5465 #elif defined(BUF_TRACKING)
5466         db_printf("b_io_tracking: %s\n", bp->b_io_tracking);
5467 #endif
5468         db_printf(" ");
5469 }
5470
5471 DB_SHOW_COMMAND(bufqueues, bufqueues)
5472 {
5473         struct bufdomain *bd;
5474         struct buf *bp;
5475         long total;
5476         int i, j, cnt;
5477
5478         db_printf("bqempty: %d\n", bqempty.bq_len);
5479
5480         for (i = 0; i < buf_domains; i++) {
5481                 bd = &bdomain[i];
5482                 db_printf("Buf domain %d\n", i);
5483                 db_printf("\tfreebufs\t%d\n", bd->bd_freebuffers);
5484                 db_printf("\tlofreebufs\t%d\n", bd->bd_lofreebuffers);
5485                 db_printf("\thifreebufs\t%d\n", bd->bd_hifreebuffers);
5486                 db_printf("\n");
5487                 db_printf("\tbufspace\t%ld\n", bd->bd_bufspace);
5488                 db_printf("\tmaxbufspace\t%ld\n", bd->bd_maxbufspace);
5489                 db_printf("\thibufspace\t%ld\n", bd->bd_hibufspace);
5490                 db_printf("\tlobufspace\t%ld\n", bd->bd_lobufspace);
5491                 db_printf("\tbufspacethresh\t%ld\n", bd->bd_bufspacethresh);
5492                 db_printf("\n");
5493                 db_printf("\tnumdirtybuffers\t%d\n", bd->bd_numdirtybuffers);
5494                 db_printf("\tlodirtybuffers\t%d\n", bd->bd_lodirtybuffers);
5495                 db_printf("\thidirtybuffers\t%d\n", bd->bd_hidirtybuffers);
5496                 db_printf("\tdirtybufthresh\t%d\n", bd->bd_dirtybufthresh);
5497                 db_printf("\n");
5498                 total = 0;
5499                 TAILQ_FOREACH(bp, &bd->bd_cleanq->bq_queue, b_freelist)
5500                         total += bp->b_bufsize;
5501                 db_printf("\tcleanq count\t%d (%ld)\n",
5502                     bd->bd_cleanq->bq_len, total);
5503                 total = 0;
5504                 TAILQ_FOREACH(bp, &bd->bd_dirtyq.bq_queue, b_freelist)
5505                         total += bp->b_bufsize;
5506                 db_printf("\tdirtyq count\t%d (%ld)\n",
5507                     bd->bd_dirtyq.bq_len, total);
5508                 db_printf("\twakeup\t\t%d\n", bd->bd_wanted);
5509                 db_printf("\tlim\t\t%d\n", bd->bd_lim);
5510                 db_printf("\tCPU ");
5511                 for (j = 0; j <= mp_maxid; j++)
5512                         db_printf("%d, ", bd->bd_subq[j].bq_len);
5513                 db_printf("\n");
5514                 cnt = 0;
5515                 total = 0;
5516                 for (j = 0; j < nbuf; j++) {
5517                         bp = nbufp(j);
5518                         if (bp->b_domain == i && BUF_ISLOCKED(bp)) {
5519                                 cnt++;
5520                                 total += bp->b_bufsize;
5521                         }
5522                 }
5523                 db_printf("\tLocked buffers: %d space %ld\n", cnt, total);
5524                 cnt = 0;
5525                 total = 0;
5526                 for (j = 0; j < nbuf; j++) {
5527                         bp = nbufp(j);
5528                         if (bp->b_domain == i) {
5529                                 cnt++;
5530                                 total += bp->b_bufsize;
5531                         }
5532                 }
5533                 db_printf("\tTotal buffers: %d space %ld\n", cnt, total);
5534         }
5535 }
5536
5537 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
5538 {
5539         struct buf *bp;
5540         int i;
5541
5542         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5543                 bp = nbufp(i);
5544                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
5545                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5546                         db_printf("\n");
5547                         if (db_pager_quit)
5548                                 break;
5549                 }
5550         }
5551 }
5552
5553 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
5554 {
5555         struct vnode *vp;
5556         struct buf *bp;
5557
5558         if (!have_addr) {
5559                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
5560                 return;
5561         }
5562         vp = (struct vnode *)addr;
5563         db_printf("Clean buffers:\n");
5564         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
5565                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5566                 db_printf("\n");
5567         }
5568         db_printf("Dirty buffers:\n");
5569         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
5570                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5571                 db_printf("\n");
5572         }
5573 }
5574
5575 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
5576 {
5577         struct buf *bp;
5578         int i, used = 0, nfree = 0;
5579
5580         if (have_addr) {
5581                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
5582                 return;
5583         }
5584
5585         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5586                 bp = nbufp(i);
5587                 if (bp->b_qindex == QUEUE_EMPTY)
5588                         nfree++;
5589                 else
5590                         used++;
5591         }
5592
5593         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
5594             nfree + used);
5595         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
5596 }
5597 #endif /* DDB */