]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFV r305100: Update amd from am-utils 6.1.5 to 6.2.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
3  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
5  * All rights reserved.
6  *
7  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
8  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  *
19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
29  * SUCH DAMAGE.
30  */
31
32 /*
33  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
34  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
35  * sure that the performance degradation associated with schemes such
36  * as this is not realized.
37  *
38  * Author:  John S. Dyson
39  * Significant help during the development and debugging phases
40  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
41  *
42  * see man buf(9) for more info.
43  */
44
45 #include <sys/cdefs.h>
46 __FBSDID("$FreeBSD$");
47
48 #include <sys/param.h>
49 #include <sys/systm.h>
50 #include <sys/bio.h>
51 #include <sys/conf.h>
52 #include <sys/buf.h>
53 #include <sys/devicestat.h>
54 #include <sys/eventhandler.h>
55 #include <sys/fail.h>
56 #include <sys/limits.h>
57 #include <sys/lock.h>
58 #include <sys/malloc.h>
59 #include <sys/mount.h>
60 #include <sys/mutex.h>
61 #include <sys/kernel.h>
62 #include <sys/kthread.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/racct.h>
65 #include <sys/resourcevar.h>
66 #include <sys/rwlock.h>
67 #include <sys/smp.h>
68 #include <sys/sysctl.h>
69 #include <sys/sysproto.h>
70 #include <sys/vmem.h>
71 #include <sys/vmmeter.h>
72 #include <sys/vnode.h>
73 #include <sys/watchdog.h>
74 #include <geom/geom.h>
75 #include <vm/vm.h>
76 #include <vm/vm_param.h>
77 #include <vm/vm_kern.h>
78 #include <vm/vm_object.h>
79 #include <vm/vm_page.h>
80 #include <vm/vm_pageout.h>
81 #include <vm/vm_pager.h>
82 #include <vm/vm_extern.h>
83 #include <vm/vm_map.h>
84 #include <vm/swap_pager.h>
85 #include "opt_compat.h"
86 #include "opt_swap.h"
87
88 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
89
90 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
91
92 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
93         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
94         .bop_write      =       bufwrite,
95         .bop_strategy   =       bufstrategy,
96         .bop_sync       =       bufsync,
97         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
98 };
99
100 static struct buf *buf;         /* buffer header pool */
101 extern struct buf *swbuf;       /* Swap buffer header pool. */
102 caddr_t unmapped_buf;
103
104 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
105 struct proc *bufdaemonproc;
106 struct proc *bufspacedaemonproc;
107
108 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
109 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
110 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
111                 vm_offset_t to);
112 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
113 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
114                 vm_page_t m);
115 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
116 static void vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp);
117 static void vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp);
118 static void vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int npages);
119 static void vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int npages, int size);
120 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
121                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
122 static int buf_flush(struct vnode *vp, int);
123 static int buf_recycle(bool);
124 static int buf_scan(bool);
125 static int flushbufqueues(struct vnode *, int, int);
126 static void buf_daemon(void);
127 static void bremfreel(struct buf *bp);
128 static __inline void bd_wakeup(void);
129 static int sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
130 static void bufkva_reclaim(vmem_t *, int);
131 static void bufkva_free(struct buf *);
132 static int buf_import(void *, void **, int, int);
133 static void buf_release(void *, void **, int);
134
135 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
136     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
137 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
138 #endif
139
140 int vmiodirenable = TRUE;
141 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
142     "Use the VM system for directory writes");
143 long runningbufspace;
144 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
145     "Amount of presently outstanding async buffer io");
146 static long bufspace;
147 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
148     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
149 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
150     &bufspace, 0, sysctl_bufspace, "L", "Virtual memory used for buffers");
151 #else
152 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLFLAG_RD, &bufspace, 0,
153     "Physical memory used for buffers");
154 #endif
155 static long bufkvaspace;
156 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufkvaspace, CTLFLAG_RD, &bufkvaspace, 0,
157     "Kernel virtual memory used for buffers");
158 static long maxbufspace;
159 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufspace, 0,
160     "Maximum allowed value of bufspace (including metadata)");
161 static long bufmallocspace;
162 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
163     "Amount of malloced memory for buffers");
164 static long maxbufmallocspace;
165 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace,
166     0, "Maximum amount of malloced memory for buffers");
167 static long lobufspace;
168 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, lobufspace, CTLFLAG_RW, &lobufspace, 0,
169     "Minimum amount of buffers we want to have");
170 long hibufspace;
171 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, hibufspace, CTLFLAG_RW, &hibufspace, 0,
172     "Maximum allowed value of bufspace (excluding metadata)");
173 long bufspacethresh;
174 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufspacethresh, CTLFLAG_RW, &bufspacethresh,
175     0, "Bufspace consumed before waking the daemon to free some");
176 static int buffreekvacnt;
177 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt, 0,
178     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
179 static int bufdefragcnt;
180 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt, 0,
181     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
182 static long lorunningspace;
183 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
184     CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
185     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
186 static long hirunningspace;
187 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
188     CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
189     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
190 int dirtybufferflushes;
191 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
192     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
193 int bdwriteskip;
194 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
195     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
196 int altbufferflushes;
197 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW, &altbufferflushes,
198     0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
199 static int recursiveflushes;
200 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW, &recursiveflushes,
201     0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
202 static int numdirtybuffers;
203 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers, CTLFLAG_RD, &numdirtybuffers, 0,
204     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
205 static int lodirtybuffers;
206 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers, CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers, 0,
207     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
208 static int hidirtybuffers;
209 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers, CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers, 0,
210     "When the number of dirty buffers is considered severe");
211 int dirtybufthresh;
212 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh, CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
213     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
214 static int numfreebuffers;
215 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
216     "Number of free buffers");
217 static int lofreebuffers;
218 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers, CTLFLAG_RW, &lofreebuffers, 0,
219    "Target number of free buffers");
220 static int hifreebuffers;
221 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers, CTLFLAG_RW, &hifreebuffers, 0,
222    "Threshold for clean buffer recycling");
223 static int getnewbufcalls;
224 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RW, &getnewbufcalls, 0,
225    "Number of calls to getnewbuf");
226 static int getnewbufrestarts;
227 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RW, &getnewbufrestarts, 0,
228     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer acquisition");
229 static int mappingrestarts;
230 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RW, &mappingrestarts, 0,
231     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
232     "unmapped buffer");
233 static int numbufallocfails;
234 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numbufallocfails, CTLFLAG_RW, &numbufallocfails, 0,
235     "Number of times buffer allocations failed");
236 static int flushbufqtarget = 100;
237 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
238     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
239 static long notbufdflushes;
240 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes, 0,
241     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
242 static long barrierwrites;
243 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW, &barrierwrites, 0,
244     "Number of barrier writes");
245 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
246     &unmapped_buf_allowed, 0,
247     "Permit the use of the unmapped i/o");
248
249 /*
250  * This lock synchronizes access to bd_request.
251  */
252 static struct mtx_padalign bdlock;
253
254 /*
255  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
256  * waitrunningbufspace().
257  */
258 static struct mtx_padalign rbreqlock;
259
260 /*
261  * Lock that protects needsbuffer and the sleeps/wakeups surrounding it.
262  */
263 static struct rwlock_padalign nblock;
264
265 /*
266  * Lock that protects bdirtywait.
267  */
268 static struct mtx_padalign bdirtylock;
269
270 /*
271  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
272  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
273  * is idling.
274  */
275 static int bd_request;
276
277 /*
278  * Request/wakeup point for the bufspace daemon.
279  */
280 static int bufspace_request;
281
282 /*
283  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
284  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
285  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
286  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
287  */
288 static int bd_speedupreq;
289
290 /*
291  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers
292  * this is a temporary solution to the problem, but it is not
293  * really that bad.  it would be better to split the buffer
294  * for input in the case of buffers partially already in memory,
295  * but the code is intricate enough already.
296  */
297 vm_page_t bogus_page;
298
299 /*
300  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
301  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
302  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
303  */
304 static int runningbufreq;
305
306 /* 
307  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for buffer requests.
308  * Can contain the VFS_BIO_NEED flags defined below; setting/clearing is done
309  * by and/or.
310  * Used in numdirtywakeup(), bufspace_wakeup(), bwillwrite(),
311  * getnewbuf(), and getblk().
312  */
313 static volatile int needsbuffer;
314
315 /*
316  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
317  */
318 static int bdirtywait;
319
320 /*
321  * Definitions for the buffer free lists.
322  */
323 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
324 #define QUEUE_EMPTY     1       /* empty buffer headers */
325 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
326 #define QUEUE_CLEAN     3       /* non-B_DELWRI buffers */
327 #define QUEUE_SENTINEL  1024    /* not an queue index, but mark for sentinel */
328
329 /* Maximum number of clean buffer queues. */
330 #define CLEAN_QUEUES    16
331
332 /* Configured number of clean queues. */
333 static int clean_queues;
334
335 /* Maximum number of buffer queues. */
336 #define BUFFER_QUEUES   (QUEUE_CLEAN + CLEAN_QUEUES)
337
338 /* Queues for free buffers with various properties */
339 static TAILQ_HEAD(bqueues, buf) bufqueues[BUFFER_QUEUES] = { { 0 } };
340 #ifdef INVARIANTS
341 static int bq_len[BUFFER_QUEUES];
342 #endif
343
344 /*
345  * Lock for each bufqueue
346  */
347 static struct mtx_padalign bqlocks[BUFFER_QUEUES];
348
349 /*
350  * per-cpu empty buffer cache.
351  */
352 uma_zone_t buf_zone;
353
354 /*
355  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
356  * buf_wmesg is referred from macros.
357  */
358 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
359
360 static int
361 sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
362 {
363         long value;
364         int error;
365
366         value = *(long *)arg1;
367         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
368         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
369                 return (error);
370         mtx_lock(&rbreqlock);
371         if (arg1 == &hirunningspace) {
372                 if (value < lorunningspace)
373                         error = EINVAL;
374                 else
375                         hirunningspace = value;
376         } else {
377                 KASSERT(arg1 == &lorunningspace,
378                     ("%s: unknown arg1", __func__));
379                 if (value > hirunningspace)
380                         error = EINVAL;
381                 else
382                         lorunningspace = value;
383         }
384         mtx_unlock(&rbreqlock);
385         return (error);
386 }
387
388 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
389     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
390 static int
391 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
392 {
393         long lvalue;
394         int ivalue;
395
396         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
397                 return (sysctl_handle_long(oidp, arg1, arg2, req));
398         lvalue = *(long *)arg1;
399         if (lvalue > INT_MAX)
400                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
401                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
402         ivalue = lvalue;
403         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
404 }
405 #endif
406
407 static int
408 bqcleanq(void)
409 {
410         static int nextq;
411
412         return ((atomic_fetchadd_int(&nextq, 1) % clean_queues) + QUEUE_CLEAN);
413 }
414
415 static int
416 bqisclean(int qindex)
417 {
418
419         return (qindex >= QUEUE_CLEAN && qindex < QUEUE_CLEAN + CLEAN_QUEUES);
420 }
421
422 /*
423  *      bqlock:
424  *
425  *      Return the appropriate queue lock based on the index.
426  */
427 static inline struct mtx *
428 bqlock(int qindex)
429 {
430
431         return (struct mtx *)&bqlocks[qindex];
432 }
433
434 /*
435  *      bdirtywakeup:
436  *
437  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
438  */
439 static void
440 bdirtywakeup(void)
441 {
442         mtx_lock(&bdirtylock);
443         if (bdirtywait) {
444                 bdirtywait = 0;
445                 wakeup(&bdirtywait);
446         }
447         mtx_unlock(&bdirtylock);
448 }
449
450 /*
451  *      bdirtysub:
452  *
453  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
454  *      threads blocked in bwillwrite().
455  */
456 static void
457 bdirtysub(void)
458 {
459
460         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, -1) ==
461             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
462                 bdirtywakeup();
463 }
464
465 /*
466  *      bdirtyadd:
467  *
468  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
469  *      daemon if needed.
470  */
471 static void
472 bdirtyadd(void)
473 {
474
475         /*
476          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
477          * buf daemon will keep running until the condition clears.
478          */
479         if (atomic_fetchadd_int(&numdirtybuffers, 1) ==
480             (lodirtybuffers + hidirtybuffers) / 2)
481                 bd_wakeup();
482 }
483
484 /*
485  *      bufspace_wakeup:
486  *
487  *      Called when buffer space is potentially available for recovery.
488  *      getnewbuf() will block on this flag when it is unable to free 
489  *      sufficient buffer space.  Buffer space becomes recoverable when 
490  *      bp's get placed back in the queues.
491  */
492 static void
493 bufspace_wakeup(void)
494 {
495
496         /*
497          * If someone is waiting for bufspace, wake them up.
498          *
499          * Since needsbuffer is set prior to doing an additional queue
500          * scan it is safe to check for the flag prior to acquiring the
501          * lock.  The thread that is preparing to scan again before
502          * blocking would discover the buf we released.
503          */
504         if (needsbuffer) {
505                 rw_rlock(&nblock);
506                 if (atomic_cmpset_int(&needsbuffer, 1, 0) == 1)
507                         wakeup(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer));
508                 rw_runlock(&nblock);
509         }
510 }
511
512 /*
513  *      bufspace_daemonwakeup:
514  *
515  *      Wakeup the daemon responsible for freeing clean bufs.
516  */
517 static void
518 bufspace_daemonwakeup(void)
519 {
520         rw_rlock(&nblock);
521         if (bufspace_request == 0) {
522                 bufspace_request = 1;
523                 wakeup(&bufspace_request);
524         }
525         rw_runlock(&nblock);
526 }
527
528 /*
529  *      bufspace_adjust:
530  *
531  *      Adjust the reported bufspace for a KVA managed buffer, possibly
532  *      waking any waiters.
533  */
534 static void
535 bufspace_adjust(struct buf *bp, int bufsize)
536 {
537         long space;
538         int diff;
539
540         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0,
541             ("bufspace_adjust: malloc buf %p", bp));
542         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
543         if (diff < 0) {
544                 atomic_subtract_long(&bufspace, -diff);
545                 bufspace_wakeup();
546         } else {
547                 space = atomic_fetchadd_long(&bufspace, diff);
548                 /* Wake up the daemon on the transition. */
549                 if (space < bufspacethresh && space + diff >= bufspacethresh)
550                         bufspace_daemonwakeup();
551         }
552         bp->b_bufsize = bufsize;
553 }
554
555 /*
556  *      bufspace_reserve:
557  *
558  *      Reserve bufspace before calling allocbuf().  metadata has a
559  *      different space limit than data.
560  */
561 static int
562 bufspace_reserve(int size, bool metadata)
563 {
564         long limit;
565         long space;
566
567         if (metadata)
568                 limit = maxbufspace;
569         else
570                 limit = hibufspace;
571         do {
572                 space = bufspace;
573                 if (space + size > limit)
574                         return (ENOSPC);
575         } while (atomic_cmpset_long(&bufspace, space, space + size) == 0);
576
577         /* Wake up the daemon on the transition. */
578         if (space < bufspacethresh && space + size >= bufspacethresh)
579                 bufspace_daemonwakeup();
580
581         return (0);
582 }
583
584 /*
585  *      bufspace_release:
586  *
587  *      Release reserved bufspace after bufspace_adjust() has consumed it.
588  */
589 static void
590 bufspace_release(int size)
591 {
592         atomic_subtract_long(&bufspace, size);
593         bufspace_wakeup();
594 }
595
596 /*
597  *      bufspace_wait:
598  *
599  *      Wait for bufspace, acting as the buf daemon if a locked vnode is
600  *      supplied.  needsbuffer must be set in a safe fashion prior to
601  *      polling for space.  The operation must be re-tried on return.
602  */
603 static void
604 bufspace_wait(struct vnode *vp, int gbflags, int slpflag, int slptimeo)
605 {
606         struct thread *td;
607         int error, fl, norunbuf;
608
609         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
610                 return;
611
612         td = curthread;
613         rw_wlock(&nblock);
614         while (needsbuffer != 0) {
615                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
616                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
617                         rw_wunlock(&nblock);
618                         /*
619                          * getblk() is called with a vnode locked, and
620                          * some majority of the dirty buffers may as
621                          * well belong to the vnode.  Flushing the
622                          * buffers there would make a progress that
623                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
624                          * cannot lock the vnode.
625                          */
626                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
627                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
628
629                         /*
630                          * Play bufdaemon.  The getnewbuf() function
631                          * may be called while the thread owns lock
632                          * for another dirty buffer for the same
633                          * vnode, which makes it impossible to use
634                          * VOP_FSYNC() there, due to the buffer lock
635                          * recursion.
636                          */
637                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
638                         fl = buf_flush(vp, flushbufqtarget);
639                         td->td_pflags &= norunbuf;
640                         rw_wlock(&nblock);
641                         if (fl != 0)
642                                 continue;
643                         if (needsbuffer == 0)
644                                 break;
645                 }
646                 error = rw_sleep(__DEVOLATILE(void *, &needsbuffer), &nblock,
647                     (PRIBIO + 4) | slpflag, "newbuf", slptimeo);
648                 if (error != 0)
649                         break;
650         }
651         rw_wunlock(&nblock);
652 }
653
654
655 /*
656  *      bufspace_daemon:
657  *
658  *      buffer space management daemon.  Tries to maintain some marginal
659  *      amount of free buffer space so that requesting processes neither
660  *      block nor work to reclaim buffers.
661  */
662 static void
663 bufspace_daemon(void)
664 {
665         for (;;) {
666                 kproc_suspend_check(bufspacedaemonproc);
667
668                 /*
669                  * Free buffers from the clean queue until we meet our
670                  * targets.
671                  *
672                  * Theory of operation:  The buffer cache is most efficient
673                  * when some free buffer headers and space are always
674                  * available to getnewbuf().  This daemon attempts to prevent
675                  * the excessive blocking and synchronization associated
676                  * with shortfall.  It goes through three phases according
677                  * demand:
678                  *
679                  * 1)   The daemon wakes up voluntarily once per-second
680                  *      during idle periods when the counters are below
681                  *      the wakeup thresholds (bufspacethresh, lofreebuffers).
682                  *
683                  * 2)   The daemon wakes up as we cross the thresholds
684                  *      ahead of any potential blocking.  This may bounce
685                  *      slightly according to the rate of consumption and
686                  *      release.
687                  *
688                  * 3)   The daemon and consumers are starved for working
689                  *      clean buffers.  This is the 'bufspace' sleep below
690                  *      which will inefficiently trade bufs with bqrelse
691                  *      until we return to condition 2.
692                  */
693                 while (bufspace > lobufspace ||
694                     numfreebuffers < hifreebuffers) {
695                         if (buf_recycle(false) != 0) {
696                                 atomic_set_int(&needsbuffer, 1);
697                                 if (buf_recycle(false) != 0) {
698                                         rw_wlock(&nblock);
699                                         if (needsbuffer)
700                                                 rw_sleep(__DEVOLATILE(void *,
701                                                     &needsbuffer), &nblock,
702                                                     PRIBIO|PDROP, "bufspace",
703                                                     hz/10);
704                                         else
705                                                 rw_wunlock(&nblock);
706                                 }
707                         }
708                         maybe_yield();
709                 }
710
711                 /*
712                  * Re-check our limits under the exclusive nblock.
713                  */
714                 rw_wlock(&nblock);
715                 if (bufspace < bufspacethresh &&
716                     numfreebuffers > lofreebuffers) {
717                         bufspace_request = 0;
718                         rw_sleep(&bufspace_request, &nblock, PRIBIO|PDROP,
719                             "-", hz);
720                 } else
721                         rw_wunlock(&nblock);
722         }
723 }
724
725 static struct kproc_desc bufspace_kp = {
726         "bufspacedaemon",
727         bufspace_daemon,
728         &bufspacedaemonproc
729 };
730 SYSINIT(bufspacedaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start,
731     &bufspace_kp);
732
733 /*
734  *      bufmallocadjust:
735  *
736  *      Adjust the reported bufspace for a malloc managed buffer, possibly
737  *      waking any waiters.
738  */
739 static void
740 bufmallocadjust(struct buf *bp, int bufsize)
741 {
742         int diff;
743
744         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) != 0,
745             ("bufmallocadjust: non-malloc buf %p", bp));
746         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
747         if (diff < 0)
748                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, -diff);
749         else
750                 atomic_add_long(&bufmallocspace, diff);
751         bp->b_bufsize = bufsize;
752 }
753
754 /*
755  *      runningwakeup:
756  *
757  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
758  *      below lorunningspace.
759  */
760 static void
761 runningwakeup(void)
762 {
763
764         mtx_lock(&rbreqlock);
765         if (runningbufreq) {
766                 runningbufreq = 0;
767                 wakeup(&runningbufreq);
768         }
769         mtx_unlock(&rbreqlock);
770 }
771
772 /*
773  *      runningbufwakeup:
774  *
775  *      Decrement the outstanding write count according.
776  */
777 void
778 runningbufwakeup(struct buf *bp)
779 {
780         long space, bspace;
781
782         bspace = bp->b_runningbufspace;
783         if (bspace == 0)
784                 return;
785         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
786         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
787             space, bspace));
788         bp->b_runningbufspace = 0;
789         /*
790          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
791          * the threshold to falling below it.
792          */
793         if (space < lorunningspace)
794                 return;
795         if (space - bspace > lorunningspace)
796                 return;
797         runningwakeup();
798 }
799
800 /*
801  *      waitrunningbufspace()
802  *
803  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
804  *      running.  This routine is used in async-write situations to
805  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
806  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
807  *
808  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
809  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
810  *      caller's write has reached the device.
811  */
812 void
813 waitrunningbufspace(void)
814 {
815
816         mtx_lock(&rbreqlock);
817         while (runningbufspace > hirunningspace) {
818                 runningbufreq = 1;
819                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
820         }
821         mtx_unlock(&rbreqlock);
822 }
823
824
825 /*
826  *      vfs_buf_test_cache:
827  *
828  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
829  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
830  *      valid data.
831  */
832 static __inline void
833 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp, vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off,
834     vm_offset_t size, vm_page_t m)
835 {
836
837         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
838         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
839                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
840                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
841                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
842         }
843 }
844
845 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
846 static __inline void
847 bd_wakeup(void)
848 {
849
850         mtx_lock(&bdlock);
851         if (bd_request == 0) {
852                 bd_request = 1;
853                 wakeup(&bd_request);
854         }
855         mtx_unlock(&bdlock);
856 }
857
858 /*
859  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
860  */
861 void
862 bd_speedup(void)
863 {
864         int needwake;
865
866         mtx_lock(&bdlock);
867         needwake = 0;
868         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
869                 needwake = 1;
870         bd_speedupreq = 1;
871         bd_request = 1;
872         if (needwake)
873                 wakeup(&bd_request);
874         mtx_unlock(&bdlock);
875 }
876
877 #ifndef NSWBUF_MIN
878 #define NSWBUF_MIN      16
879 #endif
880
881 #ifdef __i386__
882 #define TRANSIENT_DENOM 5
883 #else
884 #define TRANSIENT_DENOM 10
885 #endif
886
887 /*
888  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
889  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
890  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
891  * being reserved at this time.
892  */
893 caddr_t
894 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
895 {
896         int tuned_nbuf;
897         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
898
899         /*
900          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
901          * PAGE_SIZE is >= 1K)
902          */
903         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
904
905         /*
906          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
907          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
908          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
909          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
910          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
911          * maxbcache bytes.
912          *
913          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
914          */
915         if (nbuf == 0) {
916                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
917
918                 nbuf = 50;
919                 if (physmem_est > 4096)
920                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
921                             65536 / factor);
922                 if (physmem_est > 65536)
923                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
924                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
925
926                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
927                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
928                 tuned_nbuf = 1;
929         } else
930                 tuned_nbuf = 0;
931
932         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
933         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
934         if (nbuf > maxbuf) {
935                 if (!tuned_nbuf)
936                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
937                             maxbuf);
938                 nbuf = maxbuf;
939         }
940
941         /*
942          * Ideal allocation size for the transient bio submap is 10%
943          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
944          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
945          *
946          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
947          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
948          * maximum buffer map extent on the platform.
949          *
950          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
951          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
952          * with ample KVA space.
953          */
954         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
955                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
956                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
957                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
958                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
959                         /*
960                          * There is more KVA than memory.  Do not
961                          * adjust buffer map size, and assign the rest
962                          * of maxbuf to transient map.
963                          */
964                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
965                 } else {
966                         /*
967                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
968                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
969                          * the buffer map to the transient bio map.
970                          */
971                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
972                         buf_sz -= biotmap_sz;
973                 }
974                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
975                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
976                 else
977                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
978                 /*
979                  * Artificially limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
980                  * using the transient mapping.
981                  */
982                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
983                         bio_transient_maxcnt = 1024;
984                 if (tuned_nbuf)
985                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
986         }
987
988         /*
989          * swbufs are used as temporary holders for I/O, such as paging I/O.
990          * We have no less then 16 and no more then 256.
991          */
992         nswbuf = min(nbuf / 4, 256);
993         TUNABLE_INT_FETCH("kern.nswbuf", &nswbuf);
994         if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
995                 nswbuf = NSWBUF_MIN;
996
997         /*
998          * Reserve space for the buffer cache buffers
999          */
1000         swbuf = (void *)v;
1001         v = (caddr_t)(swbuf + nswbuf);
1002         buf = (void *)v;
1003         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
1004
1005         return(v);
1006 }
1007
1008 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
1009 void
1010 bufinit(void)
1011 {
1012         struct buf *bp;
1013         int i;
1014
1015         CTASSERT(MAXBCACHEBUF >= MAXBSIZE);
1016         mtx_init(&bqlocks[QUEUE_DIRTY], "bufq dirty lock", NULL, MTX_DEF);
1017         mtx_init(&bqlocks[QUEUE_EMPTY], "bufq empty lock", NULL, MTX_DEF);
1018         for (i = QUEUE_CLEAN; i < QUEUE_CLEAN + CLEAN_QUEUES; i++)
1019                 mtx_init(&bqlocks[i], "bufq clean lock", NULL, MTX_DEF);
1020         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
1021         rw_init(&nblock, "needsbuffer lock");
1022         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
1023         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
1024
1025         /* next, make a null set of free lists */
1026         for (i = 0; i < BUFFER_QUEUES; i++)
1027                 TAILQ_INIT(&bufqueues[i]);
1028
1029         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
1030
1031         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
1032         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
1033                 bp = &buf[i];
1034                 bzero(bp, sizeof *bp);
1035                 bp->b_flags = B_INVAL;
1036                 bp->b_rcred = NOCRED;
1037                 bp->b_wcred = NOCRED;
1038                 bp->b_qindex = QUEUE_EMPTY;
1039                 bp->b_xflags = 0;
1040                 bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1041                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1042                 BUF_LOCKINIT(bp);
1043                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[QUEUE_EMPTY], bp, b_freelist);
1044 #ifdef INVARIANTS
1045                 bq_len[QUEUE_EMPTY]++;
1046 #endif
1047         }
1048
1049         /*
1050          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
1051          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
1052          * is nominally used by metadata.  hibufspace is the nominal maximum
1053          * used by most other requests.  The differential is required to 
1054          * ensure that metadata deadlocks don't occur.
1055          *
1056          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
1057          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
1058          * by the system. XXX This is less true with vmem.  We could use
1059          * PAGE_SIZE.
1060          */
1061         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
1062         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - MAXBCACHEBUF * 10);
1063         lobufspace = (hibufspace / 20) * 19; /* 95% */
1064         bufspacethresh = lobufspace + (hibufspace - lobufspace) / 2;
1065
1066         /*
1067          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
1068          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
1069          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
1070          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
1071          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
1072          * hirunningspace.
1073          */
1074         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, MAXBCACHEBUF),
1075             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
1076         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, MAXBCACHEBUF);
1077
1078         /*
1079          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
1080          * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
1081          * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
1082          * The malloc scheme improves memory utilization significantly on
1083          * average (small) directories.
1084          */
1085         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
1086
1087         /*
1088          * Reduce the chance of a deadlock occurring by limiting the number
1089          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
1090          */
1091         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
1092         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
1093         numdirtybuffers = 0;
1094         /*
1095          * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers
1096          * cannot eat up all available buffer space.  This occurs when our
1097          * minimum cannot be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our
1098          * buffer space assuming BKVASIZE'd buffers.
1099          */
1100         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
1101                 hidirtybuffers >>= 1;
1102         }
1103         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
1104
1105         /*
1106          * lofreebuffers should be sufficient to avoid stalling waiting on
1107          * buf headers under heavy utilization.  The bufs in per-cpu caches
1108          * are counted as free but will be unavailable to threads executing
1109          * on other cpus.
1110          *
1111          * hifreebuffers is the free target for the bufspace daemon.  This
1112          * should be set appropriately to limit work per-iteration.
1113          */
1114         lofreebuffers = MIN((nbuf / 25) + (20 * mp_ncpus), 128 * mp_ncpus);
1115         hifreebuffers = (3 * lofreebuffers) / 2;
1116         numfreebuffers = nbuf;
1117
1118         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
1119             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
1120
1121         /* Setup the kva and free list allocators. */
1122         vmem_set_reclaim(buffer_arena, bufkva_reclaim);
1123         buf_zone = uma_zcache_create("buf free cache", sizeof(struct buf),
1124             NULL, NULL, NULL, NULL, buf_import, buf_release, NULL, 0);
1125
1126         /*
1127          * Size the clean queue according to the amount of buffer space.
1128          * One queue per-256mb up to the max.  More queues gives better
1129          * concurrency but less accurate LRU.
1130          */
1131         clean_queues = MIN(howmany(maxbufspace, 256*1024*1024), CLEAN_QUEUES);
1132
1133 }
1134
1135 #ifdef INVARIANTS
1136 static inline void
1137 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
1138 {
1139
1140         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
1141             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
1142         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
1143             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
1144         KASSERT(bp->b_data < unmapped_buf || bp->b_data >= unmapped_buf +
1145             MAXPHYS, ("b_data + b_offset unmapped %p", bp));
1146 }
1147
1148 static inline void
1149 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
1150 {
1151
1152         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
1153             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
1154 }
1155
1156 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
1157 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
1158 #else
1159 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
1160 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
1161 #endif
1162
1163 static int
1164 isbufbusy(struct buf *bp)
1165 {
1166         if (((bp->b_flags & B_INVAL) == 0 && BUF_ISLOCKED(bp)) ||
1167             ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_INVAL)) == B_DELWRI))
1168                 return (1);
1169         return (0);
1170 }
1171
1172 /*
1173  * Shutdown the system cleanly to prepare for reboot, halt, or power off.
1174  */
1175 void
1176 bufshutdown(int show_busybufs)
1177 {
1178         static int first_buf_printf = 1;
1179         struct buf *bp;
1180         int iter, nbusy, pbusy;
1181 #ifndef PREEMPTION
1182         int subiter;
1183 #endif
1184
1185         /* 
1186          * Sync filesystems for shutdown
1187          */
1188         wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1189         sys_sync(curthread, NULL);
1190
1191         /*
1192          * With soft updates, some buffers that are
1193          * written will be remarked as dirty until other
1194          * buffers are written.
1195          */
1196         for (iter = pbusy = 0; iter < 20; iter++) {
1197                 nbusy = 0;
1198                 for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; )
1199                         if (isbufbusy(bp))
1200                                 nbusy++;
1201                 if (nbusy == 0) {
1202                         if (first_buf_printf)
1203                                 printf("All buffers synced.");
1204                         break;
1205                 }
1206                 if (first_buf_printf) {
1207                         printf("Syncing disks, buffers remaining... ");
1208                         first_buf_printf = 0;
1209                 }
1210                 printf("%d ", nbusy);
1211                 if (nbusy < pbusy)
1212                         iter = 0;
1213                 pbusy = nbusy;
1214
1215                 wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1216                 sys_sync(curthread, NULL);
1217
1218 #ifdef PREEMPTION
1219                 /*
1220                  * Drop Giant and spin for a while to allow
1221                  * interrupt threads to run.
1222                  */
1223                 DROP_GIANT();
1224                 DELAY(50000 * iter);
1225                 PICKUP_GIANT();
1226 #else
1227                 /*
1228                  * Drop Giant and context switch several times to
1229                  * allow interrupt threads to run.
1230                  */
1231                 DROP_GIANT();
1232                 for (subiter = 0; subiter < 50 * iter; subiter++) {
1233                         thread_lock(curthread);
1234                         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1235                         thread_unlock(curthread);
1236                         DELAY(1000);
1237                 }
1238                 PICKUP_GIANT();
1239 #endif
1240         }
1241         printf("\n");
1242         /*
1243          * Count only busy local buffers to prevent forcing 
1244          * a fsck if we're just a client of a wedged NFS server
1245          */
1246         nbusy = 0;
1247         for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; ) {
1248                 if (isbufbusy(bp)) {
1249 #if 0
1250 /* XXX: This is bogus.  We should probably have a BO_REMOTE flag instead */
1251                         if (bp->b_dev == NULL) {
1252                                 TAILQ_REMOVE(&mountlist,
1253                                     bp->b_vp->v_mount, mnt_list);
1254                                 continue;
1255                         }
1256 #endif
1257                         nbusy++;
1258                         if (show_busybufs > 0) {
1259                                 printf(
1260             "%d: buf:%p, vnode:%p, flags:%0x, blkno:%jd, lblkno:%jd, buflock:",
1261                                     nbusy, bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1262                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
1263                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
1264                                 BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
1265                                 if (show_busybufs > 1)
1266                                         vn_printf(bp->b_vp,
1267                                             "vnode content: ");
1268                         }
1269                 }
1270         }
1271         if (nbusy) {
1272                 /*
1273                  * Failed to sync all blocks. Indicate this and don't
1274                  * unmount filesystems (thus forcing an fsck on reboot).
1275                  */
1276                 printf("Giving up on %d buffers\n", nbusy);
1277                 DELAY(5000000); /* 5 seconds */
1278         } else {
1279                 if (!first_buf_printf)
1280                         printf("Final sync complete\n");
1281                 /*
1282                  * Unmount filesystems
1283                  */
1284                 if (panicstr == NULL)
1285                         vfs_unmountall();
1286         }
1287         swapoff_all();
1288         DELAY(100000);          /* wait for console output to finish */
1289 }
1290
1291 static void
1292 bpmap_qenter(struct buf *bp)
1293 {
1294
1295         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1296
1297         /*
1298          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
1299          * bp->b_offset may be offset into the first page.
1300          */
1301         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
1302         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
1303         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
1304             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
1305 }
1306
1307 /*
1308  *      binsfree:
1309  *
1310  *      Insert the buffer into the appropriate free list.
1311  */
1312 static void
1313 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
1314 {
1315         struct mtx *olock, *nlock;
1316
1317         if (qindex != QUEUE_EMPTY) {
1318                 BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1319         }
1320
1321         /*
1322          * Stick to the same clean queue for the lifetime of the buf to
1323          * limit locking below.  Otherwise pick ont sequentially.
1324          */
1325         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1326                 if (bqisclean(bp->b_qindex))
1327                         qindex = bp->b_qindex;
1328                 else
1329                         qindex = bqcleanq();
1330         }
1331
1332         /*
1333          * Handle delayed bremfree() processing.
1334          */
1335         nlock = bqlock(qindex);
1336         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1337                 olock = bqlock(bp->b_qindex);
1338                 mtx_lock(olock);
1339                 bremfreel(bp);
1340                 if (olock != nlock) {
1341                         mtx_unlock(olock);
1342                         mtx_lock(nlock);
1343                 }
1344         } else
1345                 mtx_lock(nlock);
1346
1347         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1348                 panic("binsfree: free buffer onto another queue???");
1349
1350         bp->b_qindex = qindex;
1351         if (bp->b_flags & B_AGE)
1352                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1353         else
1354                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1355 #ifdef INVARIANTS
1356         bq_len[bp->b_qindex]++;
1357 #endif
1358         mtx_unlock(nlock);
1359 }
1360
1361 /*
1362  * buf_free:
1363  *
1364  *      Free a buffer to the buf zone once it no longer has valid contents.
1365  */
1366 static void
1367 buf_free(struct buf *bp)
1368 {
1369
1370         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1371                 bremfreef(bp);
1372         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1373                 panic("losing buffer 1");
1374         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1375                 crfree(bp->b_rcred);
1376                 bp->b_rcred = NOCRED;
1377         }
1378         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1379                 crfree(bp->b_wcred);
1380                 bp->b_wcred = NOCRED;
1381         }
1382         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1383                 buf_deallocate(bp);
1384         bufkva_free(bp);
1385         BUF_UNLOCK(bp);
1386         uma_zfree(buf_zone, bp);
1387         atomic_add_int(&numfreebuffers, 1);
1388         bufspace_wakeup();
1389 }
1390
1391 /*
1392  * buf_import:
1393  *
1394  *      Import bufs into the uma cache from the buf list.  The system still
1395  *      expects a static array of bufs and much of the synchronization
1396  *      around bufs assumes type stable storage.  As a result, UMA is used
1397  *      only as a per-cpu cache of bufs still maintained on a global list.
1398  */
1399 static int
1400 buf_import(void *arg, void **store, int cnt, int flags)
1401 {
1402         struct buf *bp;
1403         int i;
1404
1405         mtx_lock(&bqlocks[QUEUE_EMPTY]);
1406         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1407                 bp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[QUEUE_EMPTY]);
1408                 if (bp == NULL)
1409                         break;
1410                 bremfreel(bp);
1411                 store[i] = bp;
1412         }
1413         mtx_unlock(&bqlocks[QUEUE_EMPTY]);
1414
1415         return (i);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * buf_release:
1420  *
1421  *      Release bufs from the uma cache back to the buffer queues.
1422  */
1423 static void
1424 buf_release(void *arg, void **store, int cnt)
1425 {
1426         int i;
1427
1428         for (i = 0; i < cnt; i++)
1429                 binsfree(store[i], QUEUE_EMPTY);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * buf_alloc:
1434  *
1435  *      Allocate an empty buffer header.
1436  */
1437 static struct buf *
1438 buf_alloc(void)
1439 {
1440         struct buf *bp;
1441
1442         bp = uma_zalloc(buf_zone, M_NOWAIT);
1443         if (bp == NULL) {
1444                 bufspace_daemonwakeup();
1445                 atomic_add_int(&numbufallocfails, 1);
1446                 return (NULL);
1447         }
1448
1449         /*
1450          * Wake-up the bufspace daemon on transition.
1451          */
1452         if (atomic_fetchadd_int(&numfreebuffers, -1) == lofreebuffers)
1453                 bufspace_daemonwakeup();
1454
1455         if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1456                 panic("getnewbuf_empty: Locked buf %p on free queue.", bp);
1457         
1458         KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1459             ("bp: %p still has vnode %p.", bp, bp->b_vp));
1460         KASSERT((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == 0,
1461             ("invalid buffer %p flags %#x", bp, bp->b_flags));
1462         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1463             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
1464         KASSERT(bp->b_npages == 0,
1465             ("bp: %p still has %d vm pages\n", bp, bp->b_npages));
1466         KASSERT(bp->b_kvasize == 0, ("bp: %p still has kva\n", bp));
1467         KASSERT(bp->b_bufsize == 0, ("bp: %p still has bufspace\n", bp));
1468
1469         bp->b_flags = 0;
1470         bp->b_ioflags = 0;
1471         bp->b_xflags = 0;
1472         bp->b_vflags = 0;
1473         bp->b_vp = NULL;
1474         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1475         bp->b_offset = NOOFFSET;
1476         bp->b_iodone = 0;
1477         bp->b_error = 0;
1478         bp->b_resid = 0;
1479         bp->b_bcount = 0;
1480         bp->b_npages = 0;
1481         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1482         bp->b_bufobj = NULL;
1483         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1484         bp->b_fsprivate1 = NULL;
1485         bp->b_fsprivate2 = NULL;
1486         bp->b_fsprivate3 = NULL;
1487         LIST_INIT(&bp->b_dep);
1488
1489         return (bp);
1490 }
1491
1492 /*
1493  *      buf_qrecycle:
1494  *
1495  *      Free a buffer from the given bufqueue.  kva controls whether the
1496  *      freed buf must own some kva resources.  This is used for
1497  *      defragmenting.
1498  */
1499 static int
1500 buf_qrecycle(int qindex, bool kva)
1501 {
1502         struct buf *bp, *nbp;
1503
1504         if (kva)
1505                 atomic_add_int(&bufdefragcnt, 1);
1506         nbp = NULL;
1507         mtx_lock(&bqlocks[qindex]);
1508         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[qindex]);
1509
1510         /*
1511          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1512          * depending.
1513          */
1514         while ((bp = nbp) != NULL) {
1515                 /*
1516                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
1517                  * release the bqlock).
1518                  */
1519                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1520
1521                 /*
1522                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1523                  * some kva to reclaim.
1524                  */
1525                 if (kva && bp->b_kvasize == 0)
1526                         continue;
1527
1528                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1529                         continue;
1530
1531                 /*
1532                  * Skip buffers with background writes in progress.
1533                  */
1534                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0) {
1535                         BUF_UNLOCK(bp);
1536                         continue;
1537                 }
1538
1539                 KASSERT(bp->b_qindex == qindex,
1540                     ("getnewbuf: inconsistent queue %d bp %p", qindex, bp));
1541                 /*
1542                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1543                  * the scan from this point on.
1544                  */
1545                 bremfreel(bp);
1546                 mtx_unlock(&bqlocks[qindex]);
1547
1548                 /*
1549                  * Requeue the background write buffer with error and
1550                  * restart the scan.
1551                  */
1552                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDERR) != 0) {
1553                         bqrelse(bp);
1554                         mtx_lock(&bqlocks[qindex]);
1555                         nbp = TAILQ_FIRST(&bufqueues[qindex]);
1556                         continue;
1557                 }
1558                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1559                 brelse(bp);
1560                 return (0);
1561         }
1562         mtx_unlock(&bqlocks[qindex]);
1563
1564         return (ENOBUFS);
1565 }
1566
1567 /*
1568  *      buf_recycle:
1569  *
1570  *      Iterate through all clean queues until we find a buf to recycle or
1571  *      exhaust the search.
1572  */
1573 static int
1574 buf_recycle(bool kva)
1575 {
1576         int qindex, first_qindex;
1577
1578         qindex = first_qindex = bqcleanq();
1579         do {
1580                 if (buf_qrecycle(qindex, kva) == 0)
1581                         return (0);
1582                 if (++qindex == QUEUE_CLEAN + clean_queues)
1583                         qindex = QUEUE_CLEAN;
1584         } while (qindex != first_qindex);
1585
1586         return (ENOBUFS);
1587 }
1588
1589 /*
1590  *      buf_scan:
1591  *
1592  *      Scan the clean queues looking for a buffer to recycle.  needsbuffer
1593  *      is set on failure so that the caller may optionally bufspace_wait()
1594  *      in a race-free fashion.
1595  */
1596 static int
1597 buf_scan(bool defrag)
1598 {
1599         int error;
1600
1601         /*
1602          * To avoid heavy synchronization and wakeup races we set
1603          * needsbuffer and re-poll before failing.  This ensures that
1604          * no frees can be missed between an unsuccessful poll and
1605          * going to sleep in a synchronized fashion.
1606          */
1607         if ((error = buf_recycle(defrag)) != 0) {
1608                 atomic_set_int(&needsbuffer, 1);
1609                 bufspace_daemonwakeup();
1610                 error = buf_recycle(defrag);
1611         }
1612         if (error == 0)
1613                 atomic_add_int(&getnewbufrestarts, 1);
1614         return (error);
1615 }
1616
1617 /*
1618  *      bremfree:
1619  *
1620  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1621  *      
1622  */
1623 void
1624 bremfree(struct buf *bp)
1625 {
1626
1627         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1628         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1629             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1630         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1631             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1632         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1633
1634         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1635 }
1636
1637 /*
1638  *      bremfreef:
1639  *
1640  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1641  *      it abuses the b_freelist pointer.
1642  */
1643 void
1644 bremfreef(struct buf *bp)
1645 {
1646         struct mtx *qlock;
1647
1648         qlock = bqlock(bp->b_qindex);
1649         mtx_lock(qlock);
1650         bremfreel(bp);
1651         mtx_unlock(qlock);
1652 }
1653
1654 /*
1655  *      bremfreel:
1656  *
1657  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1658  *      correct qlock held.
1659  */
1660 static void
1661 bremfreel(struct buf *bp)
1662 {
1663
1664         CTR3(KTR_BUF, "bremfreel(%p) vp %p flags %X",
1665             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1666         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1667             ("bremfreel: buffer %p not on a queue.", bp));
1668         if (bp->b_qindex != QUEUE_EMPTY) {
1669                 BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1670         }
1671         mtx_assert(bqlock(bp->b_qindex), MA_OWNED);
1672
1673         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[bp->b_qindex], bp, b_freelist);
1674 #ifdef INVARIANTS
1675         KASSERT(bq_len[bp->b_qindex] >= 1, ("queue %d underflow",
1676             bp->b_qindex));
1677         bq_len[bp->b_qindex]--;
1678 #endif
1679         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1680         bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1681 }
1682
1683 /*
1684  *      bufkva_free:
1685  *
1686  *      Free the kva allocation for a buffer.
1687  *
1688  */
1689 static void
1690 bufkva_free(struct buf *bp)
1691 {
1692
1693 #ifdef INVARIANTS
1694         if (bp->b_kvasize == 0) {
1695                 KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
1696                     bp->b_data == unmapped_buf,
1697                     ("Leaked KVA space on %p", bp));
1698         } else if (buf_mapped(bp))
1699                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1700         else
1701                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1702 #endif
1703         if (bp->b_kvasize == 0)
1704                 return;
1705
1706         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
1707         atomic_subtract_long(&bufkvaspace, bp->b_kvasize);
1708         atomic_add_int(&buffreekvacnt, 1);
1709         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1710         bp->b_kvasize = 0;
1711 }
1712
1713 /*
1714  *      bufkva_alloc:
1715  *
1716  *      Allocate the buffer KVA and set b_kvasize and b_kvabase.
1717  */
1718 static int
1719 bufkva_alloc(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
1720 {
1721         vm_offset_t addr;
1722         int error;
1723
1724         KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0 || (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0,
1725             ("Invalid gbflags 0x%x in %s", gbflags, __func__));
1726
1727         bufkva_free(bp);
1728
1729         addr = 0;
1730         error = vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr);
1731         if (error != 0) {
1732                 /*
1733                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
1734                  * to defragment the map.
1735                  */
1736                 return (error);
1737         }
1738         bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
1739         bp->b_kvasize = maxsize;
1740         atomic_add_long(&bufkvaspace, bp->b_kvasize);
1741         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0) {
1742                 bp->b_data = unmapped_buf;
1743                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1744         } else {
1745                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
1746                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1747         }
1748         return (0);
1749 }
1750
1751 /*
1752  *      bufkva_reclaim:
1753  *
1754  *      Reclaim buffer kva by freeing buffers holding kva.  This is a vmem
1755  *      callback that fires to avoid returning failure.
1756  */
1757 static void
1758 bufkva_reclaim(vmem_t *vmem, int flags)
1759 {
1760         int i;
1761
1762         for (i = 0; i < 5; i++)
1763                 if (buf_scan(true) != 0)
1764                         break;
1765         return;
1766 }
1767
1768
1769 /*
1770  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
1771  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
1772  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
1773  */
1774 void
1775 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize,
1776     int cnt, struct ucred * cred)
1777 {
1778         struct buf *rabp;
1779         int i;
1780
1781         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
1782                 if (inmem(vp, *rablkno))
1783                         continue;
1784                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
1785
1786                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1787                         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread)) {
1788 #ifdef RACCT
1789                                 if (racct_enable) {
1790                                         PROC_LOCK(curproc);
1791                                         racct_add_buf(curproc, rabp, 0);
1792                                         PROC_UNLOCK(curproc);
1793                                 }
1794 #endif /* RACCT */
1795                                 curthread->td_ru.ru_inblock++;
1796                         }
1797                         rabp->b_flags |= B_ASYNC;
1798                         rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
1799                         rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1800                         rabp->b_iocmd = BIO_READ;
1801                         if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1802                                 rabp->b_rcred = crhold(cred);
1803                         vfs_busy_pages(rabp, 0);
1804                         BUF_KERNPROC(rabp);
1805                         rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
1806                         bstrategy(rabp);
1807                 } else {
1808                         brelse(rabp);
1809                 }
1810         }
1811 }
1812
1813 /*
1814  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
1815  *
1816  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
1817  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
1818  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
1819  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
1820  *
1821  * Always return a NULL buffer pointer (in bpp) when returning an error.
1822  */
1823 int
1824 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
1825     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags, struct buf **bpp)
1826 {
1827         struct buf *bp;
1828         int rv = 0, readwait = 0;
1829
1830         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
1831         /*
1832          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT flag is specified.
1833          */
1834         *bpp = bp = getblk(vp, blkno, size, 0, 0, flags);
1835         if (bp == NULL)
1836                 return (EBUSY);
1837
1838         /* if not found in cache, do some I/O */
1839         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
1840                 if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread)) {
1841 #ifdef RACCT
1842                         if (racct_enable) {
1843                                 PROC_LOCK(curproc);
1844                                 racct_add_buf(curproc, bp, 0);
1845                                 PROC_UNLOCK(curproc);
1846                         }
1847 #endif /* RACCT */
1848                         curthread->td_ru.ru_inblock++;
1849                 }
1850                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
1851                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
1852                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1853                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
1854                         bp->b_rcred = crhold(cred);
1855                 vfs_busy_pages(bp, 0);
1856                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1857                 bstrategy(bp);
1858                 ++readwait;
1859         }
1860
1861         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred);
1862
1863         if (readwait) {
1864                 rv = bufwait(bp);
1865                 if (rv != 0) {
1866                         brelse(bp);
1867                         *bpp = NULL;
1868                 }
1869         }
1870         return (rv);
1871 }
1872
1873 /*
1874  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
1875  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
1876  * is invalid.
1877  *
1878  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
1879  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
1880  * now so we set it generally.  This could be set either here 
1881  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
1882  * here.
1883  */
1884 int
1885 bufwrite(struct buf *bp)
1886 {
1887         int oldflags;
1888         struct vnode *vp;
1889         long space;
1890         int vp_md;
1891
1892         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1893         if ((bp->b_bufobj->bo_flag & BO_DEAD) != 0) {
1894                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF;
1895                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
1896                 brelse(bp);
1897                 return (ENXIO);
1898         }
1899         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
1900                 brelse(bp);
1901                 return (0);
1902         }
1903
1904         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
1905                 barrierwrites++;
1906
1907         oldflags = bp->b_flags;
1908
1909         BUF_ASSERT_HELD(bp);
1910
1911         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
1912             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
1913
1914         vp = bp->b_vp;
1915         if (vp)
1916                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
1917         else
1918                 vp_md = 0;
1919
1920         /*
1921          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
1922          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
1923          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
1924          * falsely indicating that the bufobj is clean.
1925          */
1926         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
1927         bundirty(bp);
1928
1929         bp->b_flags &= ~B_DONE;
1930         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
1931         bp->b_flags |= B_CACHE;
1932         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1933
1934         vfs_busy_pages(bp, 1);
1935
1936         /*
1937          * Normal bwrites pipeline writes
1938          */
1939         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
1940         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
1941
1942         if (!TD_IS_IDLETHREAD(curthread)) {
1943 #ifdef RACCT
1944                 if (racct_enable) {
1945                         PROC_LOCK(curproc);
1946                         racct_add_buf(curproc, bp, 1);
1947                         PROC_UNLOCK(curproc);
1948                 }
1949 #endif /* RACCT */
1950                 curthread->td_ru.ru_oublock++;
1951         }
1952         if (oldflags & B_ASYNC)
1953                 BUF_KERNPROC(bp);
1954         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
1955         buf_track(bp, __func__);
1956         bstrategy(bp);
1957
1958         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
1959                 int rtval = bufwait(bp);
1960                 brelse(bp);
1961                 return (rtval);
1962         } else if (space > hirunningspace) {
1963                 /*
1964                  * don't allow the async write to saturate the I/O
1965                  * system.  We will not deadlock here because
1966                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
1967                  * to complete. We do not block here if it is the update
1968                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
1969                  * to deadlock.
1970                  */
1971                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
1972                         waitrunningbufspace();
1973         }
1974
1975         return (0);
1976 }
1977
1978 void
1979 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
1980 {
1981         struct buf *nbp;
1982
1983         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
1984                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
1985                 altbufferflushes++;
1986         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
1987                 BO_LOCK(bo);
1988                 /*
1989                  * Try to find a buffer to flush.
1990                  */
1991                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
1992                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
1993                             BUF_LOCK(nbp,
1994                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
1995                                 continue;
1996                         if (bp == nbp)
1997                                 panic("bdwrite: found ourselves");
1998                         BO_UNLOCK(bo);
1999                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
2000                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
2001                                 BO_LOCK(bo);
2002                                 BUF_UNLOCK(nbp);
2003                                 continue;
2004                         }
2005                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
2006                                 vfs_bio_awrite(nbp);
2007                         } else {
2008                                 bremfree(nbp);
2009                                 bawrite(nbp);
2010                         }
2011                         dirtybufferflushes++;
2012                         break;
2013                 }
2014                 if (nbp == NULL)
2015                         BO_UNLOCK(bo);
2016         }
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
2021  * anything if the buffer is marked invalid.
2022  *
2023  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
2024  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
2025  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
2026  * out synchronously.
2027  */
2028 void
2029 bdwrite(struct buf *bp)
2030 {
2031         struct thread *td = curthread;
2032         struct vnode *vp;
2033         struct bufobj *bo;
2034
2035         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2036         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2037         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
2038             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
2039         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2040
2041         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2042                 brelse(bp);
2043                 return;
2044         }
2045
2046         /*
2047          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
2048          * If we are wildly over our limit, then force a complete
2049          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
2050          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
2051          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
2052          */
2053         vp = bp->b_vp;
2054         bo = bp->b_bufobj;
2055         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
2056                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
2057                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
2058                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
2059         } else
2060                 recursiveflushes++;
2061
2062         bdirty(bp);
2063         /*
2064          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
2065          * true even of NFS now.
2066          */
2067         bp->b_flags |= B_CACHE;
2068
2069         /*
2070          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
2071          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
2072          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
2073          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
2074          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
2075          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
2076          * the bmap then...  So, this is important to do.
2077          */
2078         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
2079                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
2080         }
2081
2082         buf_track(bp, __func__);
2083
2084         /*
2085          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
2086          * pages.
2087          *
2088          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
2089          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
2090          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
2091          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
2092          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
2093          * or perhaps the cluster will be completed.
2094          */
2095         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
2096         bqrelse(bp);
2097
2098         /*
2099          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
2100          * due to the softdep code.
2101          */
2102 }
2103
2104 /*
2105  *      bdirty:
2106  *
2107  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
2108  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
2109  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
2110  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
2111  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
2112  *
2113  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
2114  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
2115  *      should only be called if the buffer is known-good.
2116  *
2117  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2118  *      count.
2119  *
2120  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2121  */
2122 void
2123 bdirty(struct buf *bp)
2124 {
2125
2126         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
2127             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2128         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2129         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2130             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2131         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2132         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
2133         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2134
2135         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2136                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
2137                 reassignbuf(bp);
2138                 bdirtyadd();
2139         }
2140 }
2141
2142 /*
2143  *      bundirty:
2144  *
2145  *      Clear B_DELWRI for buffer.
2146  *
2147  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2148  *      count.
2149  *      
2150  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2151  */
2152
2153 void
2154 bundirty(struct buf *bp)
2155 {
2156
2157         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2158         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2159         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2160             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2161         BUF_ASSERT_HELD(bp);
2162
2163         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2164                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
2165                 reassignbuf(bp);
2166                 bdirtysub();
2167         }
2168         /*
2169          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
2170          */
2171         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
2172 }
2173
2174 /*
2175  *      bawrite:
2176  *
2177  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
2178  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
2179  *
2180  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
2181  *      B_INVAL buffers.  Not us.
2182  */
2183 void
2184 bawrite(struct buf *bp)
2185 {
2186
2187         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2188         (void) bwrite(bp);
2189 }
2190
2191 /*
2192  *      babarrierwrite:
2193  *
2194  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
2195  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
2196  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
2197  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2198  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2199  */
2200 void
2201 babarrierwrite(struct buf *bp)
2202 {
2203
2204         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
2205         (void) bwrite(bp);
2206 }
2207
2208 /*
2209  *      bbarrierwrite:
2210  *
2211  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
2212  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
2213  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
2214  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2215  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2216  */
2217 int
2218 bbarrierwrite(struct buf *bp)
2219 {
2220
2221         bp->b_flags |= B_BARRIER;
2222         return (bwrite(bp));
2223 }
2224
2225 /*
2226  *      bwillwrite:
2227  *
2228  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
2229  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
2230  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
2231  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
2232  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
2233  */
2234 void
2235 bwillwrite(void)
2236 {
2237
2238         if (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
2239                 mtx_lock(&bdirtylock);
2240                 while (numdirtybuffers >= hidirtybuffers) {
2241                         bdirtywait = 1;
2242                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
2243                             "flswai", 0);
2244                 }
2245                 mtx_unlock(&bdirtylock);
2246         }
2247 }
2248
2249 /*
2250  * Return true if we have too many dirty buffers.
2251  */
2252 int
2253 buf_dirty_count_severe(void)
2254 {
2255
2256         return(numdirtybuffers >= hidirtybuffers);
2257 }
2258
2259 /*
2260  *      brelse:
2261  *
2262  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
2263  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
2264  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
2265  */
2266 void
2267 brelse(struct buf *bp)
2268 {
2269         int qindex;
2270
2271         /*
2272          * Many functions erroneously call brelse with a NULL bp under rare
2273          * error conditions. Simply return when called with a NULL bp.
2274          */
2275         if (bp == NULL)
2276                 return;
2277         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
2278             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2279         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2280             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2281         KASSERT((bp->b_flags & B_VMIO) != 0 || (bp->b_flags & B_NOREUSE) == 0,
2282             ("brelse: non-VMIO buffer marked NOREUSE"));
2283
2284         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2285                 /*
2286                  * Do not process, in particular, do not handle the
2287                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
2288                  */
2289                 BUF_UNLOCK(bp);
2290                 return;
2291         }
2292
2293         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2294                 bqrelse(bp);
2295                 return;
2296         }
2297
2298         if ((bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG | BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2299                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2300                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2301                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2302                 bdirty(bp);
2303         }
2304         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2305             !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
2306                 /*
2307                  * Failed write, redirty.  Must clear BIO_ERROR to prevent
2308                  * pages from being scrapped.
2309                  */
2310                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2311                 bdirty(bp);
2312         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
2313             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
2314                 /*
2315                  * Either a failed read I/O or we were asked to free or not
2316                  * cache the buffer.
2317                  */
2318                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2319                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2320                         buf_deallocate(bp);
2321                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2322                         bdirtysub();
2323                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
2324                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2325                         allocbuf(bp, 0);
2326                         if (bp->b_vp)
2327                                 brelvp(bp);
2328                 }
2329         }
2330
2331         /*
2332          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_truncate() 
2333          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
2334          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
2335          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
2336          * 
2337          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_truncate(), even
2338          * if B_DELWRI is set.
2339          */
2340         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2341                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
2342
2343         /*
2344          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
2345          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
2346          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
2347          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
2348          *
2349          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
2350          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
2351          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
2352          *
2353          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
2354          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
2355          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
2356          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
2357          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
2358          * background write.
2359          */
2360         if ((bp->b_flags & B_VMIO) && (bp->b_flags & B_NOCACHE ||
2361             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR && bp->b_iocmd == BIO_READ)) &&
2362             !(bp->b_vp->v_mount != NULL &&
2363             (bp->b_vp->v_mount->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) != 0 &&
2364             !vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) && (bp->b_flags & B_DELWRI))) {
2365                 vfs_vmio_invalidate(bp);
2366                 allocbuf(bp, 0);
2367         }
2368
2369         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0 ||
2370             (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == B_NOREUSE) {
2371                 allocbuf(bp, 0);
2372                 bp->b_flags &= ~B_NOREUSE;
2373                 if (bp->b_vp != NULL)
2374                         brelvp(bp);
2375         }
2376                         
2377         /*
2378          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
2379          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
2380          * doesn't find it.
2381          */
2382         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
2383             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
2384                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2385         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2386                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2387                         bundirty(bp);
2388                 if (bp->b_vp)
2389                         brelvp(bp);
2390         }
2391
2392         buf_track(bp, __func__);
2393
2394         /* buffers with no memory */
2395         if (bp->b_bufsize == 0) {
2396                 buf_free(bp);
2397                 return;
2398         }
2399         /* buffers with junk contents */
2400         if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
2401             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
2402                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
2403                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2404                         panic("losing buffer 2");
2405                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2406                 bp->b_flags |= B_AGE;
2407         /* remaining buffers */
2408         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2409                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2410         else
2411                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2412
2413         binsfree(bp, qindex);
2414
2415         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF | B_DIRECT);
2416         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2417                 panic("brelse: not dirty");
2418         /* unlock */
2419         BUF_UNLOCK(bp);
2420         if (qindex == QUEUE_CLEAN)
2421                 bufspace_wakeup();
2422 }
2423
2424 /*
2425  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
2426  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
2427  *
2428  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
2429  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
2430  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
2431  * again soon.
2432  *
2433  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
2434  */
2435 void
2436 bqrelse(struct buf *bp)
2437 {
2438         int qindex;
2439
2440         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2441         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2442             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2443
2444         qindex = QUEUE_NONE;
2445         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2446                 /* do not release to free list */
2447                 BUF_UNLOCK(bp);
2448                 return;
2449         }
2450         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
2451
2452         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2453                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
2454                         bremfreef(bp);
2455                 goto out;
2456         }
2457
2458         /* buffers with stale but valid contents */
2459         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 || (bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG |
2460             BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2461                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2462                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2463                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2464                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2465         } else {
2466                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
2467                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2468                         panic("bqrelse: not dirty");
2469                 if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0) {
2470                         brelse(bp);
2471                         return;
2472                 }
2473                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2474         }
2475         binsfree(bp, qindex);
2476
2477 out:
2478         buf_track(bp, __func__);
2479         /* unlock */
2480         BUF_UNLOCK(bp);
2481         if (qindex == QUEUE_CLEAN)
2482                 bufspace_wakeup();
2483 }
2484
2485 /*
2486  * Complete I/O to a VMIO backed page.  Validate the pages as appropriate,
2487  * restore bogus pages.
2488  */
2489 static void
2490 vfs_vmio_iodone(struct buf *bp)
2491 {
2492         vm_ooffset_t foff;
2493         vm_page_t m;
2494         vm_object_t obj;
2495         struct vnode *vp;
2496         int bogus, i, iosize;
2497
2498         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2499         KASSERT(obj->paging_in_progress >= bp->b_npages,
2500             ("vfs_vmio_iodone: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
2501             obj->paging_in_progress, bp->b_npages));
2502
2503         vp = bp->b_vp;
2504         KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
2505             ("vfs_vmio_iodone: vnode %p has zero hold count", vp));
2506         KASSERT(vp->v_object != NULL,
2507             ("vfs_vmio_iodone: vnode %p has no vm_object", vp));
2508
2509         foff = bp->b_offset;
2510         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2511             ("vfs_vmio_iodone: bp %p has no buffer offset", bp));
2512
2513         bogus = 0;
2514         iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2515         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2516         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2517                 int resid;
2518
2519                 resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2520                 if (resid > iosize)
2521                         resid = iosize;
2522
2523                 /*
2524                  * cleanup bogus pages, restoring the originals
2525                  */
2526                 m = bp->b_pages[i];
2527                 if (m == bogus_page) {
2528                         bogus = 1;
2529                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2530                         if (m == NULL)
2531                                 panic("biodone: page disappeared!");
2532                         bp->b_pages[i] = m;
2533                 } else if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && resid > 0) {
2534                         /*
2535                          * In the write case, the valid and clean bits are
2536                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
2537                          * only need to do this here in the read case.
2538                          */
2539                         KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff & PAGE_MASK,
2540                             resid)) == 0, ("vfs_vmio_iodone: page %p "
2541                             "has unexpected dirty bits", m));
2542                         vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
2543                 }
2544                 KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
2545                     ("vfs_vmio_iodone: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
2546                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
2547
2548                 vm_page_sunbusy(m);
2549                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2550                 iosize -= resid;
2551         }
2552         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
2553         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2554         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
2555                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2556                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
2557                     bp->b_pages, bp->b_npages);
2558         }
2559 }
2560
2561 /*
2562  * Unwire a page held by a buf and place it on the appropriate vm queue.
2563  */
2564 static void
2565 vfs_vmio_unwire(struct buf *bp, vm_page_t m)
2566 {
2567         bool freed;
2568
2569         vm_page_lock(m);
2570         if (vm_page_unwire(m, PQ_NONE)) {
2571                 /*
2572                  * Determine if the page should be freed before adding
2573                  * it to the inactive queue.
2574                  */
2575                 if (m->valid == 0) {
2576                         freed = !vm_page_busied(m);
2577                         if (freed)
2578                                 vm_page_free(m);
2579                 } else if ((bp->b_flags & B_DIRECT) != 0)
2580                         freed = vm_page_try_to_free(m);
2581                 else
2582                         freed = false;
2583                 if (!freed) {
2584                         /*
2585                          * If the page is unlikely to be reused, let the
2586                          * VM know.  Otherwise, maintain LRU page
2587                          * ordering and put the page at the tail of the
2588                          * inactive queue.
2589                          */
2590                         if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0)
2591                                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
2592                         else
2593                                 vm_page_deactivate(m);
2594                 }
2595         }
2596         vm_page_unlock(m);
2597 }
2598
2599 /*
2600  * Perform page invalidation when a buffer is released.  The fully invalid
2601  * pages will be reclaimed later in vfs_vmio_truncate().
2602  */
2603 static void
2604 vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp)
2605 {
2606         vm_object_t obj;
2607         vm_page_t m;
2608         int i, resid, poffset, presid;
2609
2610         if (buf_mapped(bp)) {
2611                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2612                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
2613         } else
2614                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2615         /*
2616          * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
2617          * in the VMIO case if the buffer block size is not
2618          * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
2619          * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
2620          *
2621          * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
2622          * supported due to the page granularity bits (m->valid,
2623          * m->dirty, etc...). 
2624          *
2625          * See man buf(9) for more information
2626          */
2627         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2628         resid = bp->b_bufsize;
2629         poffset = bp->b_offset & PAGE_MASK;
2630         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2631         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2632                 m = bp->b_pages[i];
2633                 if (m == bogus_page)
2634                         panic("vfs_vmio_invalidate: Unexpected bogus page.");
2635                 bp->b_pages[i] = NULL;
2636
2637                 presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
2638                     (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
2639                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
2640                 while (vm_page_xbusied(m)) {
2641                         vm_page_lock(m);
2642                         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2643                         vm_page_busy_sleep(m, "mbncsh", true);
2644                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2645                 }
2646                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
2647                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
2648                 vfs_vmio_unwire(bp, m);
2649                 resid -= presid;
2650                 poffset = 0;
2651         }
2652         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2653         bp->b_npages = 0;
2654 }
2655
2656 /*
2657  * Page-granular truncation of an existing VMIO buffer.
2658  */
2659 static void
2660 vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int desiredpages)
2661 {
2662         vm_object_t obj;
2663         vm_page_t m;
2664         int i;
2665
2666         if (bp->b_npages == desiredpages)
2667                 return;
2668
2669         if (buf_mapped(bp)) {
2670                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2671                 pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2672                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), bp->b_npages - desiredpages);
2673         } else
2674                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2675         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2676         if (obj != NULL)
2677                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2678         for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2679                 m = bp->b_pages[i];
2680                 KASSERT(m != bogus_page, ("allocbuf: bogus page found"));
2681                 bp->b_pages[i] = NULL;
2682                 vfs_vmio_unwire(bp, m);
2683         }
2684         if (obj != NULL)
2685                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2686         bp->b_npages = desiredpages;
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Byte granular extension of VMIO buffers.
2691  */
2692 static void
2693 vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int desiredpages, int size)
2694 {
2695         /*
2696          * We are growing the buffer, possibly in a 
2697          * byte-granular fashion.
2698          */
2699         vm_object_t obj;
2700         vm_offset_t toff;
2701         vm_offset_t tinc;
2702         vm_page_t m;
2703
2704         /*
2705          * Step 1, bring in the VM pages from the object, allocating
2706          * them if necessary.  We must clear B_CACHE if these pages
2707          * are not valid for the range covered by the buffer.
2708          */
2709         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2710         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2711         while (bp->b_npages < desiredpages) {
2712                 /*
2713                  * We must allocate system pages since blocking
2714                  * here could interfere with paging I/O, no
2715                  * matter which process we are.
2716                  *
2717                  * Only exclusive busy can be tested here.
2718                  * Blocking on shared busy might lead to
2719                  * deadlocks once allocbuf() is called after
2720                  * pages are vfs_busy_pages().
2721                  */
2722                 m = vm_page_grab(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages,
2723                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SYSTEM |
2724                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
2725                     VM_ALLOC_COUNT(desiredpages - bp->b_npages));
2726                 if (m->valid == 0)
2727                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2728                 bp->b_pages[bp->b_npages] = m;
2729                 ++bp->b_npages;
2730         }
2731
2732         /*
2733          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
2734          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
2735          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
2736          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
2737          * aligned range ( newbsize ).
2738          *
2739          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
2740          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
2741          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
2742          * fails with NFS if the server or some other client
2743          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
2744          * B_CACHE may remain set! XXX
2745          */
2746         toff = bp->b_bcount;
2747         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
2748         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
2749                 vm_pindex_t pi;
2750
2751                 if (tinc > (size - toff))
2752                         tinc = size - toff;
2753                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> PAGE_SHIFT;
2754                 m = bp->b_pages[pi];
2755                 vfs_buf_test_cache(bp, bp->b_offset, toff, tinc, m);
2756                 toff += tinc;
2757                 tinc = PAGE_SIZE;
2758         }
2759         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2760
2761         /*
2762          * Step 3, fixup the KVA pmap.
2763          */
2764         if (buf_mapped(bp))
2765                 bpmap_qenter(bp);
2766         else
2767                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
2772  * write.
2773  */
2774 static int
2775 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
2776 {
2777         struct buf *bpa;
2778         int match;
2779
2780         match = 0;
2781
2782         /* If the buf isn't in core skip it */
2783         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
2784                 return (0);
2785
2786         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
2787         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
2788                 return (0);
2789
2790         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
2791         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
2792             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
2793                 goto done;
2794
2795         if (bpa->b_bufsize != size)
2796                 goto done;
2797
2798         /*
2799          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
2800          * block has been mapped.
2801          */
2802         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
2803                 match = 1;
2804 done:
2805         BUF_UNLOCK(bpa);
2806         return (match);
2807 }
2808
2809 /*
2810  *      vfs_bio_awrite:
2811  *
2812  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
2813  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
2814  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
2815  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
2816  */
2817 int
2818 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
2819 {
2820         struct bufobj *bo;
2821         int i;
2822         int j;
2823         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
2824         struct vnode *vp = bp->b_vp;
2825         int ncl;
2826         int nwritten;
2827         int size;
2828         int maxcl;
2829         int gbflags;
2830
2831         bo = &vp->v_bufobj;
2832         gbflags = (bp->b_data == unmapped_buf) ? GB_UNMAPPED : 0;
2833         /*
2834          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
2835          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
2836          * rather then at the beginning.
2837          */
2838         if ((vp->v_type == VREG) && 
2839             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
2840             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
2841
2842                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
2843                 maxcl = MAXPHYS / size;
2844
2845                 BO_RLOCK(bo);
2846                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
2847                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
2848                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
2849                                 break;
2850
2851                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
2852                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
2853                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
2854                                 break;
2855                 BO_RUNLOCK(bo);
2856                 --j;
2857                 ncl = i + j;
2858                 /*
2859                  * this is a possible cluster write
2860                  */
2861                 if (ncl != 1) {
2862                         BUF_UNLOCK(bp);
2863                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
2864                             gbflags);
2865                         return (nwritten);
2866                 }
2867         }
2868         bremfree(bp);
2869         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2870         /*
2871          * default (old) behavior, writing out only one block
2872          *
2873          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
2874          */
2875         nwritten = bp->b_bufsize;
2876         (void) bwrite(bp);
2877
2878         return (nwritten);
2879 }
2880
2881 /*
2882  *      getnewbuf_kva:
2883  *
2884  *      Allocate KVA for an empty buf header according to gbflags.
2885  */
2886 static int
2887 getnewbuf_kva(struct buf *bp, int gbflags, int maxsize)
2888 {
2889
2890         if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_UNMAPPED) {
2891                 /*
2892                  * In order to keep fragmentation sane we only allocate kva
2893                  * in BKVASIZE chunks.  XXX with vmem we can do page size.
2894                  */
2895                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
2896
2897                 if (maxsize != bp->b_kvasize &&
2898                     bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags))
2899                         return (ENOSPC);
2900         }
2901         return (0);
2902 }
2903
2904 /*
2905  *      getnewbuf:
2906  *
2907  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
2908  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
2909  *
2910  *      We block if:
2911  *              We have insufficient buffer headers
2912  *              We have insufficient buffer space
2913  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
2914  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
2915  *
2916  *      The caller is responsible for releasing the reserved bufspace after
2917  *      allocbuf() is called.
2918  */
2919 static struct buf *
2920 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int maxsize, int gbflags)
2921 {
2922         struct buf *bp;
2923         bool metadata, reserved;
2924
2925         bp = NULL;
2926         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
2927             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
2928         if (!unmapped_buf_allowed)
2929                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
2930
2931         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
2932             vp->v_type == VCHR)
2933                 metadata = true;
2934         else
2935                 metadata = false;
2936         atomic_add_int(&getnewbufcalls, 1);
2937         reserved = false;
2938         do {
2939                 if (reserved == false &&
2940                     bufspace_reserve(maxsize, metadata) != 0)
2941                         continue;
2942                 reserved = true;
2943                 if ((bp = buf_alloc()) == NULL)
2944                         continue;
2945                 if (getnewbuf_kva(bp, gbflags, maxsize) == 0)
2946                         return (bp);
2947                 break;
2948         } while(buf_scan(false) == 0);
2949
2950         if (reserved)
2951                 atomic_subtract_long(&bufspace, maxsize);
2952         if (bp != NULL) {
2953                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2954                 brelse(bp);
2955         }
2956         bufspace_wait(vp, gbflags, slpflag, slptimeo);
2957
2958         return (NULL);
2959 }
2960
2961 /*
2962  *      buf_daemon:
2963  *
2964  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
2965  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
2966  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
2967  */
2968 static struct kproc_desc buf_kp = {
2969         "bufdaemon",
2970         buf_daemon,
2971         &bufdaemonproc
2972 };
2973 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
2974
2975 static int
2976 buf_flush(struct vnode *vp, int target)
2977 {
2978         int flushed;
2979
2980         flushed = flushbufqueues(vp, target, 0);
2981         if (flushed == 0) {
2982                 /*
2983                  * Could not find any buffers without rollback
2984                  * dependencies, so just write the first one
2985                  * in the hopes of eventually making progress.
2986                  */
2987                 if (vp != NULL && target > 2)
2988                         target /= 2;
2989                 flushbufqueues(vp, target, 1);
2990         }
2991         return (flushed);
2992 }
2993
2994 static void
2995 buf_daemon()
2996 {
2997         int lodirty;
2998
2999         /*
3000          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
3001          */
3002         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kproc_shutdown, bufdaemonproc,
3003             SHUTDOWN_PRI_LAST);
3004
3005         /*
3006          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
3007          */
3008         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
3009         mtx_lock(&bdlock);
3010         for (;;) {
3011                 bd_request = 0;
3012                 mtx_unlock(&bdlock);
3013
3014                 kproc_suspend_check(bufdaemonproc);
3015                 lodirty = lodirtybuffers;
3016                 if (bd_speedupreq) {
3017                         lodirty = numdirtybuffers / 2;
3018                         bd_speedupreq = 0;
3019                 }
3020                 /*
3021                  * Do the flush.  Limit the amount of in-transit I/O we
3022                  * allow to build up, otherwise we would completely saturate
3023                  * the I/O system.
3024                  */
3025                 while (numdirtybuffers > lodirty) {
3026                         if (buf_flush(NULL, numdirtybuffers - lodirty) == 0)
3027                                 break;
3028                         kern_yield(PRI_USER);
3029                 }
3030
3031                 /*
3032                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
3033                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
3034                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
3035                  * built up, within reason.
3036                  *
3037                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
3038                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
3039                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
3040                  */
3041                 mtx_lock(&bdlock);
3042                 if (numdirtybuffers <= lodirtybuffers) {
3043                         /*
3044                          * We reached our low water mark, reset the
3045                          * request and sleep until we are needed again.
3046                          * The sleep is just so the suspend code works.
3047                          */
3048                         bd_request = 0;
3049                         /*
3050                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
3051                          * changed via sysctl and the explicit transition
3052                          * out of shortfall was missed.
3053                          */
3054                         bdirtywakeup();
3055                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
3056                                 runningwakeup();
3057                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
3058                 } else {
3059                         /*
3060                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
3061                          * still have too many dirty buffers, we
3062                          * have to sleep and try again.  (rare)
3063                          */
3064                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
3065                 }
3066         }
3067 }
3068
3069 /*
3070  *      flushbufqueues:
3071  *
3072  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
3073  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
3074  *      particularly sensitive to.
3075  */
3076 static int flushwithdeps = 0;
3077 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW, &flushwithdeps,
3078     0, "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
3079
3080 static int
3081 flushbufqueues(struct vnode *lvp, int target, int flushdeps)
3082 {
3083         struct buf *sentinel;
3084         struct vnode *vp;
3085         struct mount *mp;
3086         struct buf *bp;
3087         int hasdeps;
3088         int flushed;
3089         int queue;
3090         int error;
3091         bool unlock;
3092
3093         flushed = 0;
3094         queue = QUEUE_DIRTY;
3095         bp = NULL;
3096         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3097         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
3098         mtx_lock(&bqlocks[queue]);
3099         TAILQ_INSERT_HEAD(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
3100         mtx_unlock(&bqlocks[queue]);
3101         while (flushed != target) {
3102                 maybe_yield();
3103                 mtx_lock(&bqlocks[queue]);
3104                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
3105                 if (bp != NULL) {
3106                         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
3107                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bufqueues[queue], bp, sentinel,
3108                             b_freelist);
3109                 } else {
3110                         mtx_unlock(&bqlocks[queue]);
3111                         break;
3112                 }
3113                 /*
3114                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
3115                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
3116                  *
3117                  * Only flush the buffers that belong to the
3118                  * vnode locked by the curthread.
3119                  */
3120                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL || (lvp != NULL &&
3121                     bp->b_vp != lvp)) {
3122                         mtx_unlock(&bqlocks[queue]);
3123                         continue;
3124                 }
3125                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
3126                 mtx_unlock(&bqlocks[queue]);
3127                 if (error != 0)
3128                         continue;
3129
3130                 /*
3131                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
3132                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
3133                  */
3134                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
3135                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
3136                         BUF_UNLOCK(bp);
3137                         continue;
3138                 }
3139                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
3140                         bremfreef(bp);
3141                         brelse(bp);
3142                         flushed++;
3143                         continue;
3144                 }
3145
3146                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
3147                         if (flushdeps == 0) {
3148                                 BUF_UNLOCK(bp);
3149                                 continue;
3150                         }
3151                         hasdeps = 1;
3152                 } else
3153                         hasdeps = 0;
3154                 /*
3155                  * We must hold the lock on a vnode before writing
3156                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
3157                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
3158                  * system.
3159                  *
3160                  * The lock order here is the reverse of the normal
3161                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
3162                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
3163                  */
3164                 vp = bp->b_vp;
3165                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
3166                         BUF_UNLOCK(bp);
3167                         continue;
3168                 }
3169                 if (lvp == NULL) {
3170                         unlock = true;
3171                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
3172                 } else {
3173                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
3174                         unlock = false;
3175                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
3176                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
3177                 }
3178                 if (error == 0) {
3179                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
3180                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3181                         if (curproc == bufdaemonproc) {
3182                                 vfs_bio_awrite(bp);
3183                         } else {
3184                                 bremfree(bp);
3185                                 bwrite(bp);
3186                                 notbufdflushes++;
3187                         }
3188                         vn_finished_write(mp);
3189                         if (unlock)
3190                                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
3191                         flushwithdeps += hasdeps;
3192                         flushed++;
3193
3194                         /*
3195                          * Sleeping on runningbufspace while holding
3196                          * vnode lock leads to deadlock.
3197                          */
3198                         if (curproc == bufdaemonproc &&
3199                             runningbufspace > hirunningspace)
3200                                 waitrunningbufspace();
3201                         continue;
3202                 }
3203                 vn_finished_write(mp);
3204                 BUF_UNLOCK(bp);
3205         }
3206         mtx_lock(&bqlocks[queue]);
3207         TAILQ_REMOVE(&bufqueues[queue], sentinel, b_freelist);
3208         mtx_unlock(&bqlocks[queue]);
3209         free(sentinel, M_TEMP);
3210         return (flushed);
3211 }
3212
3213 /*
3214  * Check to see if a block is currently memory resident.
3215  */
3216 struct buf *
3217 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
3218 {
3219         struct buf *bp;
3220
3221         BO_RLOCK(bo);
3222         bp = gbincore(bo, blkno);
3223         BO_RUNLOCK(bo);
3224         return (bp);
3225 }
3226
3227 /*
3228  * Returns true if no I/O is needed to access the
3229  * associated VM object.  This is like incore except
3230  * it also hunts around in the VM system for the data.
3231  */
3232
3233 static int
3234 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
3235 {
3236         vm_object_t obj;
3237         vm_offset_t toff, tinc, size;
3238         vm_page_t m;
3239         vm_ooffset_t off;
3240
3241         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
3242
3243         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
3244                 return 1;
3245         if (vp->v_mount == NULL)
3246                 return 0;
3247         obj = vp->v_object;
3248         if (obj == NULL)
3249                 return (0);
3250
3251         size = PAGE_SIZE;
3252         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
3253                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3254         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3255
3256         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
3257         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
3258                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
3259                 if (!m)
3260                         goto notinmem;
3261                 tinc = size;
3262                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
3263                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
3264                 if (vm_page_is_valid(m,
3265                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
3266                         goto notinmem;
3267         }
3268         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3269         return 1;
3270
3271 notinmem:
3272         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3273         return (0);
3274 }
3275
3276 /*
3277  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
3278  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
3279  * to the size of the buffer.
3280  *
3281  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3282  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3283  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3284  *
3285  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3286  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3287  */
3288 static void
3289 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
3290 {
3291         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3292         vm_page_t m;
3293         int i;
3294
3295         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3296                 return;
3297
3298         foff = bp->b_offset;
3299         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3300             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
3301
3302         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3303         vfs_drain_busy_pages(bp);
3304         vfs_setdirty_locked_object(bp);
3305         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3306                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3307                 eoff = noff;
3308                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3309                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3310                 m = bp->b_pages[i];
3311                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3312                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3313                 foff = noff;
3314         }
3315         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
3316 }
3317
3318 static void
3319 vfs_setdirty_locked_object(struct buf *bp)
3320 {
3321         vm_object_t object;
3322         int i;
3323
3324         object = bp->b_bufobj->bo_object;
3325         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3326
3327         /*
3328          * We qualify the scan for modified pages on whether the
3329          * object has been flushed yet.
3330          */
3331         if ((object->flags & OBJ_MIGHTBEDIRTY) != 0) {
3332                 vm_offset_t boffset;
3333                 vm_offset_t eoffset;
3334
3335                 /*
3336                  * test the pages to see if they have been modified directly
3337                  * by users through the VM system.
3338                  */
3339                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
3340                         vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
3341
3342                 /*
3343                  * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
3344                  * (eoffset - boffset) bytes.
3345                  */
3346
3347                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3348                         if (bp->b_pages[i]->dirty)
3349                                 break;
3350                 }
3351                 boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3352
3353                 for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
3354                         if (bp->b_pages[i]->dirty) {
3355                                 break;
3356                         }
3357                 }
3358                 eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3359
3360                 /*
3361                  * Fit it to the buffer.
3362                  */
3363
3364                 if (eoffset > bp->b_bcount)
3365                         eoffset = bp->b_bcount;
3366
3367                 /*
3368                  * If we have a good dirty range, merge with the existing
3369                  * dirty range.
3370                  */
3371
3372                 if (boffset < eoffset) {
3373                         if (bp->b_dirtyoff > boffset)
3374                                 bp->b_dirtyoff = boffset;
3375                         if (bp->b_dirtyend < eoffset)
3376                                 bp->b_dirtyend = eoffset;
3377                 }
3378         }
3379 }
3380
3381 /*
3382  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer.
3383  * If an unmapped buffer is provided but a mapped buffer is requested, take
3384  * also care to properly setup mappings between pages and KVA.
3385  */
3386 static void
3387 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
3388 {
3389         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
3390         off_t offset;
3391
3392         need_mapping = bp->b_data == unmapped_buf &&
3393             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
3394         need_kva = bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
3395             bp->b_data == unmapped_buf &&
3396             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
3397         if (!need_mapping && !need_kva)
3398                 return;
3399
3400         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3401
3402         if (need_mapping && bp->b_kvabase != unmapped_buf) {
3403                 /*
3404                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
3405                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
3406                  * allocated space.
3407                  */
3408                 goto has_addr;
3409         }
3410
3411         /*
3412          * Calculate the amount of the address space we would reserve
3413          * if the buffer was mapped.
3414          */
3415         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
3416         KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3417         offset = blkno * bsize;
3418         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3419         maxsize = imax(maxsize, bsize);
3420
3421         while (bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags) != 0) {
3422                 if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3423                         /*
3424                          * XXXKIB: defragmentation cannot
3425                          * succeed, not sure what else to do.
3426                          */
3427                         panic("GB_NOWAIT_BD and GB_UNMAPPED %p", bp);
3428                 }
3429                 atomic_add_int(&mappingrestarts, 1);
3430                 bufspace_wait(bp->b_vp, gbflags, 0, 0);
3431         }
3432 has_addr:
3433         if (need_mapping) {
3434                 /* b_offset is handled by bpmap_qenter. */
3435                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3436                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3437                 bpmap_qenter(bp);
3438         }
3439 }
3440
3441 /*
3442  *      getblk:
3443  *
3444  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3445  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3446  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3447  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3448  *      READ.
3449  *
3450  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3451  *      an existing buffer.
3452  *
3453  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3454  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3455  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3456  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3457  *
3458  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3459  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3460  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3461  *      backing VM.
3462  *
3463  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3464  *      B_CACHE bit is clear.
3465  *      
3466  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3467  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3468  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3469  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3470  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3471  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3472  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3473  *      a write attempt or if it was a successful read.  If the caller 
3474  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3475  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3476  */
3477 struct buf *
3478 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3479     int flags)
3480 {
3481         struct buf *bp;
3482         struct bufobj *bo;
3483         int bsize, error, maxsize, vmio;
3484         off_t offset;
3485
3486         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3487         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3488             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3489         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3490         if (size > MAXBCACHEBUF)
3491                 panic("getblk: size(%d) > MAXBCACHEBUF(%d)\n", size,
3492                     MAXBCACHEBUF);
3493         if (!unmapped_buf_allowed)
3494                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3495
3496         bo = &vp->v_bufobj;
3497 loop:
3498         BO_RLOCK(bo);
3499         bp = gbincore(bo, blkno);
3500         if (bp != NULL) {
3501                 int lockflags;
3502                 /*
3503                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3504                  * it must be on a queue.
3505                  */
3506                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3507
3508                 if (flags & GB_LOCK_NOWAIT)
3509                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3510
3511                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3512                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3513
3514                 /*
3515                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3516                  * the buffer changed identities.
3517                  */
3518                 if (error == ENOLCK)
3519                         goto loop;
3520                 /* We timed out or were interrupted. */
3521                 else if (error)
3522                         return (NULL);
3523                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3524                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3525                         goto end;
3526
3527                 /*
3528                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3529                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3530                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3531                  * backing VM cache.
3532                  */
3533                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3534                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3535                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3536                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3537                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3538                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3539                 else
3540                         bremfree(bp);
3541
3542                 /*
3543                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3544                  */
3545                 if (bp->b_bcount != size) {
3546                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3547                             (size > bp->b_kvasize)) {
3548                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3549                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3550                                         bwrite(bp);
3551                                 } else {
3552                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3553                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3554                                                 brelse(bp);
3555                                         } else {
3556                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3557                                                 bwrite(bp);
3558                                         }
3559                                 }
3560                                 goto loop;
3561                         }
3562                 }
3563
3564                 /*
3565                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3566                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3567                  * reservation is requested.
3568                  */
3569                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3570
3571                 /*
3572                  * If the size is inconsistent in the VMIO case, we can resize
3573                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3574                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3575                  * unchanged from its previous state.
3576                  */
3577                 allocbuf(bp, size);
3578
3579                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3580                     ("getblk: no buffer offset"));
3581
3582                 /*
3583                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3584                  * be committed before we can return the buffer in
3585                  * order to prevent the caller from issuing a read
3586                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3587                  * it.
3588                  *
3589                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3590                  * operate properly either because they assume they
3591                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3592                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3593                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3594                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3595                  * preventing further loops.
3596                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3597                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3598                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3599                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3600                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3601                  * after the write.
3602                  *
3603                  * We might be able to do something fancy, like setting
3604                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3605                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3606                  * confusing.  This is much easier.
3607                  */
3608
3609                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3610                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3611                         bwrite(bp);
3612                         goto loop;
3613                 }
3614                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3615         } else {
3616                 /*
3617                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3618                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3619                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3620                  */
3621                 BO_RUNLOCK(bo);
3622                 /*
3623                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3624                  * here.
3625                  */
3626                 if (flags & GB_NOCREAT)
3627                         return NULL;
3628                 if (numfreebuffers == 0 && TD_IS_IDLETHREAD(curthread))
3629                         return NULL;
3630
3631                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3632                 KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3633                 offset = blkno * bsize;
3634                 vmio = vp->v_object != NULL;
3635                 if (vmio) {
3636                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3637                 } else {
3638                         maxsize = size;
3639                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3640                         flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3641                 }
3642                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
3643
3644                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, maxsize, flags);
3645                 if (bp == NULL) {
3646                         if (slpflag || slptimeo)
3647                                 return NULL;
3648                         /*
3649                          * XXX This is here until the sleep path is diagnosed
3650                          * enough to work under very low memory conditions.
3651                          *
3652                          * There's an issue on low memory, 4BSD+non-preempt
3653                          * systems (eg MIPS routers with 32MB RAM) where buffer
3654                          * exhaustion occurs without sleeping for buffer
3655                          * reclaimation.  This just sticks in a loop and
3656                          * constantly attempts to allocate a buffer, which
3657                          * hits exhaustion and tries to wakeup bufdaemon.
3658                          * This never happens because we never yield.
3659                          *
3660                          * The real solution is to identify and fix these cases
3661                          * so we aren't effectively busy-waiting in a loop
3662                          * until the reclaimation path has cycles to run.
3663                          */
3664                         kern_yield(PRI_USER);
3665                         goto loop;
3666                 }
3667
3668                 /*
3669                  * This code is used to make sure that a buffer is not
3670                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
3671                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
3672                  * If the buffer is created out from under us, we have to
3673                  * throw away the one we just created.
3674                  *
3675                  * Note: this must occur before we associate the buffer
3676                  * with the vp especially considering limitations in
3677                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
3678                  * lblkno's.
3679                  */
3680                 BO_LOCK(bo);
3681                 if (gbincore(bo, blkno)) {
3682                         BO_UNLOCK(bo);
3683                         bp->b_flags |= B_INVAL;
3684                         brelse(bp);
3685                         bufspace_release(maxsize);
3686                         goto loop;
3687                 }
3688
3689                 /*
3690                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
3691                  * be found by incore.
3692                  */
3693                 bp->b_blkno = bp->b_lblkno = blkno;
3694                 bp->b_offset = offset;
3695                 bgetvp(vp, bp);
3696                 BO_UNLOCK(bo);
3697
3698                 /*
3699                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
3700                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
3701                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
3702                  * backing store for validity.
3703                  */
3704
3705                 if (vmio) {
3706                         bp->b_flags |= B_VMIO;
3707                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
3708                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
3709                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
3710                 } else {
3711                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
3712                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
3713                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
3714                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
3715                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3716                 }
3717
3718                 allocbuf(bp, size);
3719                 bufspace_release(maxsize);
3720                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3721         }
3722         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
3723         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3724 end:
3725         buf_track(bp, __func__);
3726         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
3727             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
3728         return (bp);
3729 }
3730
3731 /*
3732  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
3733  * set to B_INVAL.
3734  */
3735 struct buf *
3736 geteblk(int size, int flags)
3737 {
3738         struct buf *bp;
3739         int maxsize;
3740
3741         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3742         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, maxsize, flags)) == NULL) {
3743                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
3744                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
3745                         return (NULL);
3746         }
3747         allocbuf(bp, size);
3748         bufspace_release(maxsize);
3749         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
3750         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3751         return (bp);
3752 }
3753
3754 /*
3755  * Truncate the backing store for a non-vmio buffer.
3756  */
3757 static void
3758 vfs_nonvmio_truncate(struct buf *bp, int newbsize)
3759 {
3760
3761         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3762                 /*
3763                  * malloced buffers are not shrunk
3764                  */
3765                 if (newbsize == 0) {
3766                         bufmallocadjust(bp, 0);
3767                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
3768                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
3769                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3770                 }
3771                 return;
3772         }
3773         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
3774         bufspace_adjust(bp, newbsize);
3775 }
3776
3777 /*
3778  * Extend the backing for a non-VMIO buffer.
3779  */
3780 static void
3781 vfs_nonvmio_extend(struct buf *bp, int newbsize)
3782 {
3783         caddr_t origbuf;
3784         int origbufsize;
3785
3786         /*
3787          * We only use malloced memory on the first allocation.
3788          * and revert to page-allocated memory when the buffer
3789          * grows.
3790          *
3791          * There is a potential smp race here that could lead
3792          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
3793          * is probably extremely rare and not worth worrying
3794          * over.
3795          */
3796         if (bp->b_bufsize == 0 && newbsize <= PAGE_SIZE/2 &&
3797             bufmallocspace < maxbufmallocspace) {
3798                 bp->b_data = malloc(newbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
3799                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
3800                 bufmallocadjust(bp, newbsize);
3801                 return;
3802         }
3803
3804         /*
3805          * If the buffer is growing on its other-than-first
3806          * allocation then we revert to the page-allocation
3807          * scheme.
3808          */
3809         origbuf = NULL;
3810         origbufsize = 0;
3811         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
3812                 origbuf = bp->b_data;
3813                 origbufsize = bp->b_bufsize;
3814                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3815                 bufmallocadjust(bp, 0);
3816                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
3817                 newbsize = round_page(newbsize);
3818         }
3819         vm_hold_load_pages(bp, (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
3820             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
3821         if (origbuf != NULL) {
3822                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
3823                 free(origbuf, M_BIOBUF);
3824         }
3825         bufspace_adjust(bp, newbsize);
3826 }
3827
3828 /*
3829  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
3830  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
3831  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
3832  * resize a buffer up or down.
3833  *
3834  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
3835  * deadlock or inconsistent data situations.  Tread lightly!!! 
3836  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
3837  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
3838  *
3839  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
3840  * B_CACHE for the non-VMIO case.
3841  */
3842 int
3843 allocbuf(struct buf *bp, int size)
3844 {
3845         int newbsize;
3846
3847         BUF_ASSERT_HELD(bp);
3848
3849         if (bp->b_bcount == size)
3850                 return (1);
3851
3852         if (bp->b_kvasize != 0 && bp->b_kvasize < size)
3853                 panic("allocbuf: buffer too small");
3854
3855         newbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
3856         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
3857                 if ((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0)
3858                         newbsize = round_page(newbsize);
3859                 /*
3860                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
3861                  * mess with B_CACHE.
3862                  */
3863                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
3864                         vfs_nonvmio_truncate(bp, newbsize);
3865                 else if (newbsize > bp->b_bufsize)
3866                         vfs_nonvmio_extend(bp, newbsize);
3867         } else {
3868                 int desiredpages;
3869
3870                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
3871                     num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
3872
3873                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
3874                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
3875                 /*
3876                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
3877                  * 0-length.
3878                  */
3879                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3880                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3881
3882                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
3883                         vfs_vmio_truncate(bp, desiredpages);
3884                 /* XXX This looks as if it should be newbsize > b_bufsize */
3885                 else if (size > bp->b_bcount)
3886                         vfs_vmio_extend(bp, desiredpages, size);
3887                 bufspace_adjust(bp, newbsize);
3888         }
3889         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size. */
3890         return (1);
3891 }
3892
3893 extern int inflight_transient_maps;
3894
3895 void
3896 biodone(struct bio *bp)
3897 {
3898         struct mtx *mtxp;
3899         void (*done)(struct bio *);
3900         vm_offset_t start, end;
3901
3902         biotrack(bp, __func__);
3903         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
3904                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
3905                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
3906                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
3907                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
3908                 bp->bio_data = unmapped_buf;
3909                 pmap_qremove(start, OFF_TO_IDX(end - start));
3910                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
3911                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
3912         }
3913         done = bp->bio_done;
3914         if (done == NULL) {
3915                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3916                 mtx_lock(mtxp);
3917                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3918                 wakeup(bp);
3919                 mtx_unlock(mtxp);
3920         } else {
3921                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
3922                 done(bp);
3923         }
3924 }
3925
3926 /*
3927  * Wait for a BIO to finish.
3928  */
3929 int
3930 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
3931 {
3932         struct mtx *mtxp;
3933
3934         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
3935         mtx_lock(mtxp);
3936         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
3937                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
3938         mtx_unlock(mtxp);
3939         if (bp->bio_error != 0)
3940                 return (bp->bio_error);
3941         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
3942                 return (0);
3943         return (EIO);
3944 }
3945
3946 void
3947 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
3948 {
3949         
3950         if (error) {
3951                 bp->bio_error = error;
3952                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
3953         }
3954         if (stat != NULL)
3955                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
3956         biodone(bp);
3957 }
3958
3959 #if defined(BUF_TRACKING) || defined(FULL_BUF_TRACKING)
3960 void
3961 biotrack_buf(struct bio *bp, const char *location)
3962 {
3963
3964         buf_track(bp->bio_track_bp, location);
3965 }
3966 #endif
3967
3968 /*
3969  *      bufwait:
3970  *
3971  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
3972  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
3973  *      error and cleared.
3974  */
3975 int
3976 bufwait(struct buf *bp)
3977 {
3978         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
3979                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
3980         else
3981                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
3982         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
3983                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
3984                 return (EINTR);
3985         }
3986         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
3987                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
3988         } else {
3989                 return (0);
3990         }
3991 }
3992
3993 /*
3994  *      bufdone:
3995  *
3996  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
3997  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
3998  *      not allowed.
3999  *
4000  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
4001  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
4002  *      assuming B_INVAL is clear.
4003  *
4004  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
4005  *      read error occurred, or if the op was a write.  B_CACHE is never
4006  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
4007  *
4008  *      biodone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
4009  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existence
4010  *      in the biodone routine.
4011  */
4012 void
4013 bufdone(struct buf *bp)
4014 {
4015         struct bufobj *dropobj;
4016         void    (*biodone)(struct buf *);
4017
4018         buf_track(bp, __func__);
4019         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
4020         dropobj = NULL;
4021
4022         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
4023         BUF_ASSERT_HELD(bp);
4024
4025         runningbufwakeup(bp);
4026         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
4027                 dropobj = bp->b_bufobj;
4028         /* call optional completion function if requested */
4029         if (bp->b_iodone != NULL) {
4030                 biodone = bp->b_iodone;
4031                 bp->b_iodone = NULL;
4032                 (*biodone) (bp);
4033                 if (dropobj)
4034                         bufobj_wdrop(dropobj);
4035                 return;
4036         }
4037
4038         bufdone_finish(bp);
4039
4040         if (dropobj)
4041                 bufobj_wdrop(dropobj);
4042 }
4043
4044 void
4045 bufdone_finish(struct buf *bp)
4046 {
4047         BUF_ASSERT_HELD(bp);
4048
4049         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
4050                 buf_complete(bp);
4051
4052         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4053                 /*
4054                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
4055                  * occurred.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
4056                  * routines.
4057                  */
4058                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
4059                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
4060                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4061                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4062                 vfs_vmio_iodone(bp);
4063         }
4064
4065         /*
4066          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
4067          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
4068          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
4069          */
4070         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
4071                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) ||
4072                     (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4073                         brelse(bp);
4074                 else
4075                         bqrelse(bp);
4076         } else
4077                 bdone(bp);
4078 }
4079
4080 /*
4081  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
4082  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4083  * consistent.
4084  */
4085 void
4086 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4087 {
4088         int i;
4089         vm_object_t obj;
4090         vm_page_t m;
4091
4092         runningbufwakeup(bp);
4093         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4094                 return;
4095
4096         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4097         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4098         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4099                 m = bp->b_pages[i];
4100                 if (m == bogus_page) {
4101                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
4102                         if (!m)
4103                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
4104                         bp->b_pages[i] = m;
4105                         if (buf_mapped(bp)) {
4106                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4107                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4108                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4109                         } else
4110                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4111                 }
4112                 vm_page_sunbusy(m);
4113         }
4114         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
4115         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4116 }
4117
4118 /*
4119  * vfs_page_set_valid:
4120  *
4121  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
4122  *      range is restricted to the buffer's size.
4123  *
4124  *      This routine is typically called after a read completes.
4125  */
4126 static void
4127 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4128 {
4129         vm_ooffset_t eoff;
4130
4131         /*
4132          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
4133          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
4134          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
4135          * allocation size of the buffer.
4136          */
4137         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
4138         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4139                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4140
4141         /*
4142          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4143          * entire page.
4144          */
4145         if (eoff > off)
4146                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
4147 }
4148
4149 /*
4150  * vfs_page_set_validclean:
4151  *
4152  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
4153  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
4154  */
4155 static void
4156 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4157 {
4158         vm_ooffset_t soff, eoff;
4159
4160         /*
4161          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4162          * page boundary or cross the end of the buffer.  The end of the
4163          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4164          * of the buffer.
4165          */
4166         soff = off;
4167         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4168         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4169                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4170
4171         /*
4172          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4173          * entire page.
4174          */
4175         if (eoff > soff) {
4176                 vm_page_set_validclean(
4177                     m,
4178                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4179                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4180                 );
4181         }
4182 }
4183
4184 /*
4185  * Ensure that all buffer pages are not exclusive busied.  If any page is
4186  * exclusive busy, drain it.
4187  */
4188 void
4189 vfs_drain_busy_pages(struct buf *bp)
4190 {
4191         vm_page_t m;
4192         int i, last_busied;
4193
4194         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_bufobj->bo_object);
4195         last_busied = 0;
4196         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4197                 m = bp->b_pages[i];
4198                 if (vm_page_xbusied(m)) {
4199                         for (; last_busied < i; last_busied++)
4200                                 vm_page_sbusy(bp->b_pages[last_busied]);
4201                         while (vm_page_xbusied(m)) {
4202                                 vm_page_lock(m);
4203                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4204                                 vm_page_busy_sleep(m, "vbpage", true);
4205                                 VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4206                         }
4207                 }
4208         }
4209         for (i = 0; i < last_busied; i++)
4210                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4211 }
4212
4213 /*
4214  * This routine is called before a device strategy routine.
4215  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4216  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4217  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4218  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4219  * inconsistent.
4220  *
4221  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4222  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistent state
4223  * and should be ignored.
4224  */
4225 void
4226 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4227 {
4228         int i, bogus;
4229         vm_object_t obj;
4230         vm_ooffset_t foff;
4231         vm_page_t m;
4232
4233         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4234                 return;
4235
4236         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4237         foff = bp->b_offset;
4238         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4239             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4240         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
4241         vfs_drain_busy_pages(bp);
4242         if (bp->b_bufsize != 0)
4243                 vfs_setdirty_locked_object(bp);
4244         bogus = 0;
4245         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4246                 m = bp->b_pages[i];
4247
4248                 if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4249                         vm_object_pip_add(obj, 1);
4250                         vm_page_sbusy(m);
4251                 }
4252                 /*
4253                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4254                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4255                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4256                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4257                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4258                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4259                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4260                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4261                  * first place ).  The replacement prevents the read
4262                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4263                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4264                  * It may not work properly with small-block devices.
4265                  * We need to find a better way.
4266                  */
4267                 if (clear_modify) {
4268                         pmap_remove_write(m);
4269                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4270                 } else if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4271                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4272                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4273                         bogus++;
4274                 }
4275                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4276         }
4277         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
4278         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
4279                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4280                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4281                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4282         }
4283 }
4284
4285 /*
4286  *      vfs_bio_set_valid:
4287  *
4288  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4289  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4290  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4291  *      page.
4292  */
4293 void   
4294 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4295 {
4296         int i, n;
4297         vm_page_t m;
4298
4299         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4300                 return;
4301
4302         /*
4303          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4304          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4305          * first page that can be validated.
4306          */
4307         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4308         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4309
4310         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4311         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4312                 m = bp->b_pages[i];
4313                 if (n > size)
4314                         n = size;
4315                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4316                 base += n;
4317                 size -= n;
4318                 n = PAGE_SIZE;
4319         }
4320         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4321 }
4322
4323 /*
4324  *      vfs_bio_clrbuf:
4325  *
4326  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4327  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4328  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4329  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4330  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4331  *
4332  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4333  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4334  */
4335 void
4336 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4337 {
4338         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4339
4340         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4341                 clrbuf(bp);
4342                 return;
4343         }
4344         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4345         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4346         VM_OBJECT_WLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4347         if ((bp->b_npages == 1) && (bp->b_bufsize < PAGE_SIZE) &&
4348             (bp->b_offset & PAGE_MASK) == 0) {
4349                 if (bp->b_pages[0] == bogus_page)
4350                         goto unlock;
4351                 mask = (1 << (bp->b_bufsize / DEV_BSIZE)) - 1;
4352                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[0]->object);
4353                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == mask)
4354                         goto unlock;
4355                 if ((bp->b_pages[0]->valid & mask) == 0) {
4356                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[0], 0, bp->b_bufsize);
4357                         bp->b_pages[0]->valid |= mask;
4358                         goto unlock;
4359                 }
4360         }
4361         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4362         slide = 0;
4363         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4364                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4365                 ea = slide & PAGE_MASK;
4366                 if (ea == 0)
4367                         ea = PAGE_SIZE;
4368                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4369                         continue;
4370                 j = sa / DEV_BSIZE;
4371                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4372                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(bp->b_pages[i]->object);
4373                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4374                         continue;
4375                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4376                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4377                 else {
4378                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4379                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4380                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4381                                             sa, DEV_BSIZE);
4382                                 }
4383                         }
4384                 }
4385                 bp->b_pages[i]->valid |= mask;
4386         }
4387 unlock:
4388         VM_OBJECT_WUNLOCK(bp->b_bufobj->bo_object);
4389         bp->b_resid = 0;
4390 }
4391
4392 void
4393 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4394 {
4395         vm_page_t m;
4396         int i, n;
4397
4398         if (buf_mapped(bp)) {
4399                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4400                 bzero(bp->b_data + base, size);
4401         } else {
4402                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4403                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4404                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4405                         m = bp->b_pages[i];
4406                         if (n > size)
4407                                 n = size;
4408                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4409                         base += n;
4410                         size -= n;
4411                         n = PAGE_SIZE;
4412                 }
4413         }
4414 }
4415
4416 /*
4417  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4418  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4419  * not associated with a file object.
4420  */
4421 static void
4422 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4423 {
4424         vm_offset_t pg;
4425         vm_page_t p;
4426         int index;
4427
4428         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4429
4430         to = round_page(to);
4431         from = round_page(from);
4432         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4433
4434         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4435 tryagain:
4436                 /*
4437                  * note: must allocate system pages since blocking here
4438                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4439                  * process we are.
4440                  */
4441                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4442                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT));
4443                 if (p == NULL) {
4444                         VM_WAIT;
4445                         goto tryagain;
4446                 }
4447                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4448                 bp->b_pages[index] = p;
4449         }
4450         bp->b_npages = index;
4451 }
4452
4453 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4454 static void
4455 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4456 {
4457         vm_offset_t from;
4458         vm_page_t p;
4459         int index, newnpages;
4460
4461         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4462
4463         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4464         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4465         if (bp->b_npages > newnpages)
4466                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4467         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4468                 p = bp->b_pages[index];
4469                 bp->b_pages[index] = NULL;
4470                 if (vm_page_sbusied(p))
4471                         printf("vm_hold_free_pages: blkno: %jd, lblkno: %jd\n",
4472                             (intmax_t)bp->b_blkno, (intmax_t)bp->b_lblkno);
4473                 p->wire_count--;
4474                 vm_page_free(p);
4475                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4476         }
4477         bp->b_npages = newnpages;
4478 }
4479
4480 /*
4481  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4482  *
4483  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4484  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4485  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4486  *
4487  * Note that even if the caller determines that the address space should
4488  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4489  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4490  * check the return value.
4491  *
4492  * This function only works with pager buffers.
4493  */
4494 int
4495 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4496 {
4497         vm_prot_t prot;
4498         int pidx;
4499
4500         if (bp->b_bufsize < 0)
4501                 return (-1);
4502         prot = VM_PROT_READ;
4503         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4504                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4505         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4506             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4507             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4508                 return (-1);
4509         bp->b_npages = pidx;
4510         bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4511         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4512                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_pages, pidx);
4513                 bp->b_data = bp->b_kvabase + bp->b_offset;
4514         } else
4515                 bp->b_data = unmapped_buf;
4516         return(0);
4517 }
4518
4519 /*
4520  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4521  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4522  *
4523  * This function only works with pager buffers.
4524  */
4525 void
4526 vunmapbuf(struct buf *bp)
4527 {
4528         int npages;
4529
4530         npages = bp->b_npages;
4531         if (buf_mapped(bp))
4532                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4533         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4534
4535         bp->b_data = unmapped_buf;
4536 }
4537
4538 void
4539 bdone(struct buf *bp)
4540 {
4541         struct mtx *mtxp;
4542
4543         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4544         mtx_lock(mtxp);
4545         bp->b_flags |= B_DONE;
4546         wakeup(bp);
4547         mtx_unlock(mtxp);
4548 }
4549
4550 void
4551 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4552 {
4553         struct mtx *mtxp;
4554
4555         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4556         mtx_lock(mtxp);
4557         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4558                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4559         mtx_unlock(mtxp);
4560 }
4561
4562 int
4563 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4564 {
4565
4566         return (VOP_FSYNC(bo2vnode(bo), waitfor, curthread));
4567 }
4568
4569 void
4570 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4571 {
4572         int i = 0;
4573         struct vnode *vp;
4574
4575         vp = bp->b_vp;
4576         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4577         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4578             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4579         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4580         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4581 }
4582
4583 void
4584 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4585 {
4586
4587         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4588         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4589         bo->bo_numoutput++;
4590 }
4591
4592 void
4593 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
4594 {
4595
4596         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4597         BO_LOCK(bo);
4598         bo->bo_numoutput++;
4599         BO_UNLOCK(bo);
4600 }
4601
4602 void
4603 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
4604 {
4605
4606         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
4607         BO_LOCK(bo);
4608         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
4609         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
4610                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
4611                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
4612         }
4613         BO_UNLOCK(bo);
4614 }
4615
4616 int
4617 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
4618 {
4619         int error;
4620
4621         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
4622         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4623         error = 0;
4624         while (bo->bo_numoutput) {
4625                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
4626                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
4627                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
4628                 if (error)
4629                         break;
4630         }
4631         return (error);
4632 }
4633
4634 /*
4635  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
4636  */
4637 void
4638 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
4639 {
4640
4641         if (!buf_mapped(bp)) {
4642                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
4643                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
4644                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
4645                 bip->bio_data = unmapped_buf;
4646                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
4647                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4648                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
4649                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
4650                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
4651                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
4652         } else {
4653                 bip->bio_data = bp->b_data;
4654                 bip->bio_ma = NULL;
4655         }
4656 }
4657
4658 static int buf_pager_relbuf;
4659 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buf_pager_relbuf, CTLFLAG_RWTUN,
4660     &buf_pager_relbuf, 0,
4661     "Make buffer pager release buffers after reading");
4662
4663 /*
4664  * The buffer pager.  It uses buffer reads to validate pages.
4665  *
4666  * In contrast to the generic local pager from vm/vnode_pager.c, this
4667  * pager correctly and easily handles volumes where the underlying
4668  * device block size is greater than the machine page size.  The
4669  * buffer cache transparently extends the requested page run to be
4670  * aligned at the block boundary, and does the necessary bogus page
4671  * replacements in the addends to avoid obliterating already valid
4672  * pages.
4673  *
4674  * The only non-trivial issue is that the exclusive busy state for
4675  * pages, which is assumed by the vm_pager_getpages() interface, is
4676  * incompatible with the VMIO buffer cache's desire to share-busy the
4677  * pages.  This function performs a trivial downgrade of the pages'
4678  * state before reading buffers, and a less trivial upgrade from the
4679  * shared-busy to excl-busy state after the read.
4680  */
4681 int
4682 vfs_bio_getpages(struct vnode *vp, vm_page_t *ma, int count,
4683     int *rbehind, int *rahead, vbg_get_lblkno_t get_lblkno,
4684     vbg_get_blksize_t get_blksize)
4685 {
4686         vm_page_t m;
4687         vm_object_t object;
4688         struct buf *bp;
4689         struct mount *mp;
4690         daddr_t lbn, lbnp;
4691         vm_ooffset_t la, lb, poff, poffe;
4692         long bsize;
4693         int bo_bs, br_flags, error, i;
4694         bool redo, lpart;
4695
4696         object = vp->v_object;
4697         mp = vp->v_mount;
4698         la = IDX_TO_OFF(ma[count - 1]->pindex);
4699         if (la >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
4700                 return (VM_PAGER_BAD);
4701         lpart = la + PAGE_SIZE > object->un_pager.vnp.vnp_size;
4702         bo_bs = get_blksize(vp, get_lblkno(vp, IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex)));
4703         if (rbehind != NULL) {
4704                 lb = IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex);
4705                 *rbehind = OFF_TO_IDX(lb - rounddown2(lb, bo_bs));
4706         }
4707         if (rahead != NULL) {
4708                 *rahead = OFF_TO_IDX(roundup2(la, bo_bs) - la);
4709                 if (la + IDX_TO_OFF(*rahead) >= object->un_pager.vnp.vnp_size) {
4710                         *rahead = OFF_TO_IDX(roundup2(object->un_pager.
4711                             vnp.vnp_size, PAGE_SIZE) - la);
4712                 }
4713         }
4714         br_flags = (mp != NULL && (mp->mnt_kern_flag & MNTK_UNMAPPED_BUFS)
4715             != 0) ? GB_UNMAPPED : 0;
4716         VM_OBJECT_WLOCK(object);
4717 again:
4718         for (i = 0; i < count; i++)
4719                 vm_page_busy_downgrade(ma[i]);
4720         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
4721
4722         lbnp = -1;
4723         for (i = 0; i < count; i++) {
4724                 m = ma[i];
4725
4726                 /*
4727                  * Pages are shared busy and the object lock is not
4728                  * owned, which together allow for the pages'
4729                  * invalidation.  The racy test for validity avoids
4730                  * useless creation of the buffer for the most typical
4731                  * case when invalidation is not used in redo or for
4732                  * parallel read.  The shared->excl upgrade loop at
4733                  * the end of the function catches the race in a
4734                  * reliable way (protected by the object lock).
4735                  */
4736                 if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL)
4737                         continue;
4738
4739                 poff = IDX_TO_OFF(m->pindex);
4740                 poffe = MIN(poff + PAGE_SIZE, object->un_pager.vnp.vnp_size);
4741                 for (; poff < poffe; poff += bsize) {
4742                         lbn = get_lblkno(vp, poff);
4743                         if (lbn == lbnp)
4744                                 goto next_page;
4745                         lbnp = lbn;
4746
4747                         bsize = get_blksize(vp, lbn);
4748                         error = bread_gb(vp, lbn, bsize, curthread->td_ucred,
4749                             br_flags, &bp);
4750                         if (error != 0)
4751                                 goto end_pages;
4752                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
4753                                 /*
4754                                  * Invalidation clears m->valid, but
4755                                  * may leave B_CACHE flag if the
4756                                  * buffer existed at the invalidation
4757                                  * time.  In this case, recycle the
4758                                  * buffer to do real read on next
4759                                  * bread() after redo.
4760                                  *
4761                                  * Otherwise B_RELBUF is not strictly
4762                                  * necessary, enable to reduce buf
4763                                  * cache pressure.
4764                                  */
4765                                 if (buf_pager_relbuf ||
4766                                     m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
4767                                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
4768
4769                                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
4770                                 brelse(bp);
4771                         } else {
4772                                 bqrelse(bp);
4773                         }
4774                 }
4775                 KASSERT(1 /* racy, enable for debugging */ ||
4776                     m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL || i == count - 1,
4777                     ("buf %d %p invalid", i, m));
4778                 if (i == count - 1 && lpart) {
4779                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
4780                         if (m->valid != 0 &&
4781                             m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
4782                                 vm_page_zero_invalid(m, TRUE);
4783                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
4784                 }
4785 next_page:;
4786         }
4787 end_pages:
4788
4789         VM_OBJECT_WLOCK(object);
4790         redo = false;
4791         for (i = 0; i < count; i++) {
4792                 vm_page_sunbusy(ma[i]);
4793                 ma[i] = vm_page_grab(object, ma[i]->pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
4794
4795                 /*
4796                  * Since the pages were only sbusy while neither the
4797                  * buffer nor the object lock was held by us, or
4798                  * reallocated while vm_page_grab() slept for busy
4799                  * relinguish, they could have been invalidated.
4800                  * Recheck the valid bits and re-read as needed.
4801                  *
4802                  * Note that the last page is made fully valid in the
4803                  * read loop, and partial validity for the page at
4804                  * index count - 1 could mean that the page was
4805                  * invalidated or removed, so we must restart for
4806                  * safety as well.
4807                  */
4808                 if (ma[i]->valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
4809                         redo = true;
4810         }
4811         if (redo && error == 0)
4812                 goto again;
4813         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
4814         return (error != 0 ? VM_PAGER_ERROR : VM_PAGER_OK);
4815 }
4816
4817 #include "opt_ddb.h"
4818 #ifdef DDB
4819 #include <ddb/ddb.h>
4820
4821 /* DDB command to show buffer data */
4822 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
4823 {
4824         /* get args */
4825         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
4826 #ifdef FULL_BUF_TRACKING
4827         uint32_t i, j;
4828 #endif
4829
4830         if (!have_addr) {
4831                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
4832                 return;
4833         }
4834
4835         db_printf("buf at %p\n", bp);
4836         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b, b_vflags=0x%b\n",
4837             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS, (u_int)bp->b_xflags,
4838             PRINT_BUF_XFLAGS, (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS);
4839         db_printf(
4840             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
4841             "b_bufobj = (%p), b_data = %p, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
4842             "b_dep = %p\n",
4843             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
4844             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
4845             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_dep.lh_first);
4846         db_printf("b_kvabase = %p, b_kvasize = %d\n",
4847             bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
4848         if (bp->b_npages) {
4849                 int i;
4850                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
4851                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4852                         vm_page_t m;
4853                         m = bp->b_pages[i];
4854                         if (m != NULL)
4855                                 db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", m->object,
4856                                     (u_long)m->pindex,
4857                                     (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4858                         else
4859                                 db_printf("( ??? )");
4860                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
4861                                 db_printf(",");
4862                 }
4863                 db_printf("\n");
4864         }
4865 #if defined(FULL_BUF_TRACKING)
4866         db_printf("b_io_tracking: b_io_tcnt = %u\n", bp->b_io_tcnt);
4867
4868         i = bp->b_io_tcnt % BUF_TRACKING_SIZE;
4869         for (j = 1; j <= BUF_TRACKING_SIZE; j++)
4870                 db_printf(" %2u: %s\n", j,
4871                     bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)]);
4872 #elif defined(BUF_TRACKING)
4873         db_printf("b_io_tracking: %s\n", bp->b_io_tracking);
4874 #endif
4875         db_printf(" ");
4876         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
4877 }
4878
4879 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
4880 {
4881         struct buf *bp;
4882         int i;
4883
4884         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4885                 bp = &buf[i];
4886                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
4887                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4888                         db_printf("\n");
4889                 }
4890         }
4891 }
4892
4893 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
4894 {
4895         struct vnode *vp;
4896         struct buf *bp;
4897
4898         if (!have_addr) {
4899                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
4900                 return;
4901         }
4902         vp = (struct vnode *)addr;
4903         db_printf("Clean buffers:\n");
4904         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
4905                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4906                 db_printf("\n");
4907         }
4908         db_printf("Dirty buffers:\n");
4909         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
4910                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
4911                 db_printf("\n");
4912         }
4913 }
4914
4915 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
4916 {
4917         struct buf *bp;
4918         int i, used = 0, nfree = 0;
4919
4920         if (have_addr) {
4921                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
4922                 return;
4923         }
4924
4925         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
4926                 bp = &buf[i];
4927                 if (bp->b_qindex == QUEUE_EMPTY)
4928                         nfree++;
4929                 else
4930                         used++;
4931         }
4932
4933         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
4934             nfree + used);
4935         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
4936 }
4937 #endif /* DDB */