]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_bio.c
MFV r354798:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_bio.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2004 Poul-Henning Kamp
5  * Copyright (c) 1994,1997 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
7  * All rights reserved.
8  *
9  * Portions of this software were developed by Konstantin Belousov
10  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
11  *
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  */
33
34 /*
35  * this file contains a new buffer I/O scheme implementing a coherent
36  * VM object and buffer cache scheme.  Pains have been taken to make
37  * sure that the performance degradation associated with schemes such
38  * as this is not realized.
39  *
40  * Author:  John S. Dyson
41  * Significant help during the development and debugging phases
42  * had been provided by David Greenman, also of the FreeBSD core team.
43  *
44  * see man buf(9) for more info.
45  */
46
47 #include <sys/cdefs.h>
48 __FBSDID("$FreeBSD$");
49
50 #include <sys/param.h>
51 #include <sys/systm.h>
52 #include <sys/bio.h>
53 #include <sys/bitset.h>
54 #include <sys/conf.h>
55 #include <sys/counter.h>
56 #include <sys/buf.h>
57 #include <sys/devicestat.h>
58 #include <sys/eventhandler.h>
59 #include <sys/fail.h>
60 #include <sys/ktr.h>
61 #include <sys/limits.h>
62 #include <sys/lock.h>
63 #include <sys/malloc.h>
64 #include <sys/mount.h>
65 #include <sys/mutex.h>
66 #include <sys/kernel.h>
67 #include <sys/kthread.h>
68 #include <sys/proc.h>
69 #include <sys/racct.h>
70 #include <sys/refcount.h>
71 #include <sys/resourcevar.h>
72 #include <sys/rwlock.h>
73 #include <sys/smp.h>
74 #include <sys/sysctl.h>
75 #include <sys/sysproto.h>
76 #include <sys/vmem.h>
77 #include <sys/vmmeter.h>
78 #include <sys/vnode.h>
79 #include <sys/watchdog.h>
80 #include <geom/geom.h>
81 #include <vm/vm.h>
82 #include <vm/vm_param.h>
83 #include <vm/vm_kern.h>
84 #include <vm/vm_object.h>
85 #include <vm/vm_page.h>
86 #include <vm/vm_pageout.h>
87 #include <vm/vm_pager.h>
88 #include <vm/vm_extern.h>
89 #include <vm/vm_map.h>
90 #include <vm/swap_pager.h>
91
92 static MALLOC_DEFINE(M_BIOBUF, "biobuf", "BIO buffer");
93
94 struct  bio_ops bioops;         /* I/O operation notification */
95
96 struct  buf_ops buf_ops_bio = {
97         .bop_name       =       "buf_ops_bio",
98         .bop_write      =       bufwrite,
99         .bop_strategy   =       bufstrategy,
100         .bop_sync       =       bufsync,
101         .bop_bdflush    =       bufbdflush,
102 };
103
104 struct bufqueue {
105         struct mtx_padalign     bq_lock;
106         TAILQ_HEAD(, buf)       bq_queue;
107         uint8_t                 bq_index;
108         uint16_t                bq_subqueue;
109         int                     bq_len;
110 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
111
112 #define BQ_LOCKPTR(bq)          (&(bq)->bq_lock)
113 #define BQ_LOCK(bq)             mtx_lock(BQ_LOCKPTR((bq)))
114 #define BQ_UNLOCK(bq)           mtx_unlock(BQ_LOCKPTR((bq)))
115 #define BQ_ASSERT_LOCKED(bq)    mtx_assert(BQ_LOCKPTR((bq)), MA_OWNED)
116
117 struct bufdomain {
118         struct bufqueue bd_subq[MAXCPU + 1]; /* Per-cpu sub queues + global */
119         struct bufqueue bd_dirtyq;
120         struct bufqueue *bd_cleanq;
121         struct mtx_padalign bd_run_lock;
122         /* Constants */
123         long            bd_maxbufspace;
124         long            bd_hibufspace;
125         long            bd_lobufspace;
126         long            bd_bufspacethresh;
127         int             bd_hifreebuffers;
128         int             bd_lofreebuffers;
129         int             bd_hidirtybuffers;
130         int             bd_lodirtybuffers;
131         int             bd_dirtybufthresh;
132         int             bd_lim;
133         /* atomics */
134         int             bd_wanted;
135         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_numdirtybuffers;
136         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_running;
137         long __aligned(CACHE_LINE_SIZE) bd_bufspace;
138         int __aligned(CACHE_LINE_SIZE)  bd_freebuffers;
139 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
140
141 #define BD_LOCKPTR(bd)          (&(bd)->bd_cleanq->bq_lock)
142 #define BD_LOCK(bd)             mtx_lock(BD_LOCKPTR((bd)))
143 #define BD_UNLOCK(bd)           mtx_unlock(BD_LOCKPTR((bd)))
144 #define BD_ASSERT_LOCKED(bd)    mtx_assert(BD_LOCKPTR((bd)), MA_OWNED)
145 #define BD_RUN_LOCKPTR(bd)      (&(bd)->bd_run_lock)
146 #define BD_RUN_LOCK(bd)         mtx_lock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
147 #define BD_RUN_UNLOCK(bd)       mtx_unlock(BD_RUN_LOCKPTR((bd)))
148 #define BD_DOMAIN(bd)           (bd - bdomain)
149
150 static struct buf *buf;         /* buffer header pool */
151 extern struct buf *swbuf;       /* Swap buffer header pool. */
152 caddr_t unmapped_buf;
153
154 /* Used below and for softdep flushing threads in ufs/ffs/ffs_softdep.c */
155 struct proc *bufdaemonproc;
156
157 static int inmem(struct vnode *vp, daddr_t blkno);
158 static void vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize);
159 static void vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from,
160                 vm_offset_t to);
161 static void vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m);
162 static void vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off,
163                 vm_page_t m);
164 static void vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp);
165 static void vfs_setdirty_range(struct buf *bp);
166 static void vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp);
167 static void vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int npages);
168 static void vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int npages, int size);
169 static int vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size,
170                 daddr_t lblkno, daddr_t blkno);
171 static void breada(struct vnode *, daddr_t *, int *, int, struct ucred *, int,
172                 void (*)(struct buf *));
173 static int buf_flush(struct vnode *vp, struct bufdomain *, int);
174 static int flushbufqueues(struct vnode *, struct bufdomain *, int, int);
175 static void buf_daemon(void);
176 static __inline void bd_wakeup(void);
177 static int sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
178 static void bufkva_reclaim(vmem_t *, int);
179 static void bufkva_free(struct buf *);
180 static int buf_import(void *, void **, int, int, int);
181 static void buf_release(void *, void **, int);
182 static void maxbcachebuf_adjust(void);
183 static inline struct bufdomain *bufdomain(struct buf *);
184 static void bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp);
185 static void bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock);
186 static int buf_recycle(struct bufdomain *, bool kva);
187 static void bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int cpu,
188             const char *lockname);
189 static void bd_init(struct bufdomain *bd);
190 static int bd_flushall(struct bufdomain *bd);
191 static int sysctl_bufdomain_long(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
192 static int sysctl_bufdomain_int(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
193
194 static int sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
195 int vmiodirenable = TRUE;
196 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, vmiodirenable, CTLFLAG_RW, &vmiodirenable, 0,
197     "Use the VM system for directory writes");
198 long runningbufspace;
199 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, runningbufspace, CTLFLAG_RD, &runningbufspace, 0,
200     "Amount of presently outstanding async buffer io");
201 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspace, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD,
202     NULL, 0, sysctl_bufspace, "L", "Physical memory used for buffers");
203 static counter_u64_t bufkvaspace;
204 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufkvaspace, CTLFLAG_RD, &bufkvaspace,
205     "Kernel virtual memory used for buffers");
206 static long maxbufspace;
207 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, maxbufspace,
208     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &maxbufspace,
209     __offsetof(struct bufdomain, bd_maxbufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
210     "Maximum allowed value of bufspace (including metadata)");
211 static long bufmallocspace;
212 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, bufmallocspace, CTLFLAG_RD, &bufmallocspace, 0,
213     "Amount of malloced memory for buffers");
214 static long maxbufmallocspace;
215 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, maxmallocbufspace, CTLFLAG_RW, &maxbufmallocspace,
216     0, "Maximum amount of malloced memory for buffers");
217 static long lobufspace;
218 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lobufspace,
219     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lobufspace,
220     __offsetof(struct bufdomain, bd_lobufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
221     "Minimum amount of buffers we want to have");
222 long hibufspace;
223 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hibufspace,
224     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hibufspace,
225     __offsetof(struct bufdomain, bd_hibufspace), sysctl_bufdomain_long, "L",
226     "Maximum allowed value of bufspace (excluding metadata)");
227 long bufspacethresh;
228 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, bufspacethresh,
229     CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &bufspacethresh,
230     __offsetof(struct bufdomain, bd_bufspacethresh), sysctl_bufdomain_long, "L",
231     "Bufspace consumed before waking the daemon to free some");
232 static counter_u64_t buffreekvacnt;
233 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, buffreekvacnt, CTLFLAG_RW, &buffreekvacnt,
234     "Number of times we have freed the KVA space from some buffer");
235 static counter_u64_t bufdefragcnt;
236 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, bufdefragcnt, CTLFLAG_RW, &bufdefragcnt,
237     "Number of times we have had to repeat buffer allocation to defragment");
238 static long lorunningspace;
239 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lorunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
240     CTLFLAG_RW, &lorunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
241     "Minimum preferred space used for in-progress I/O");
242 static long hirunningspace;
243 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hirunningspace, CTLTYPE_LONG | CTLFLAG_MPSAFE |
244     CTLFLAG_RW, &hirunningspace, 0, sysctl_runningspace, "L",
245     "Maximum amount of space to use for in-progress I/O");
246 int dirtybufferflushes;
247 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, dirtybufferflushes, CTLFLAG_RW, &dirtybufferflushes,
248     0, "Number of bdwrite to bawrite conversions to limit dirty buffers");
249 int bdwriteskip;
250 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, bdwriteskip, CTLFLAG_RW, &bdwriteskip,
251     0, "Number of buffers supplied to bdwrite with snapshot deadlock risk");
252 int altbufferflushes;
253 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, altbufferflushes, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
254     &altbufferflushes, 0, "Number of fsync flushes to limit dirty buffers");
255 static int recursiveflushes;
256 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, recursiveflushes, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
257     &recursiveflushes, 0, "Number of flushes skipped due to being recursive");
258 static int sysctl_numdirtybuffers(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
259 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, numdirtybuffers,
260     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RD, NULL, 0, sysctl_numdirtybuffers, "I",
261     "Number of buffers that are dirty (has unwritten changes) at the moment");
262 static int lodirtybuffers;
263 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lodirtybuffers,
264     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lodirtybuffers,
265     __offsetof(struct bufdomain, bd_lodirtybuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
266     "How many buffers we want to have free before bufdaemon can sleep");
267 static int hidirtybuffers;
268 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hidirtybuffers,
269     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hidirtybuffers,
270     __offsetof(struct bufdomain, bd_hidirtybuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
271     "When the number of dirty buffers is considered severe");
272 int dirtybufthresh;
273 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, dirtybufthresh,
274     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &dirtybufthresh,
275     __offsetof(struct bufdomain, bd_dirtybufthresh), sysctl_bufdomain_int, "I",
276     "Number of bdwrite to bawrite conversions to clear dirty buffers");
277 static int numfreebuffers;
278 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, numfreebuffers, CTLFLAG_RD, &numfreebuffers, 0,
279     "Number of free buffers");
280 static int lofreebuffers;
281 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, lofreebuffers,
282     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &lofreebuffers,
283     __offsetof(struct bufdomain, bd_lofreebuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
284    "Target number of free buffers");
285 static int hifreebuffers;
286 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, hifreebuffers,
287     CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE|CTLFLAG_RW, &hifreebuffers,
288     __offsetof(struct bufdomain, bd_hifreebuffers), sysctl_bufdomain_int, "I",
289    "Threshold for clean buffer recycling");
290 static counter_u64_t getnewbufcalls;
291 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufcalls, CTLFLAG_RD,
292    &getnewbufcalls, "Number of calls to getnewbuf");
293 static counter_u64_t getnewbufrestarts;
294 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, getnewbufrestarts, CTLFLAG_RD,
295     &getnewbufrestarts,
296     "Number of times getnewbuf has had to restart a buffer acquisition");
297 static counter_u64_t mappingrestarts;
298 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, mappingrestarts, CTLFLAG_RD,
299     &mappingrestarts,
300     "Number of times getblk has had to restart a buffer mapping for "
301     "unmapped buffer");
302 static counter_u64_t numbufallocfails;
303 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, numbufallocfails, CTLFLAG_RW,
304     &numbufallocfails, "Number of times buffer allocations failed");
305 static int flushbufqtarget = 100;
306 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushbufqtarget, CTLFLAG_RW, &flushbufqtarget, 0,
307     "Amount of work to do in flushbufqueues when helping bufdaemon");
308 static counter_u64_t notbufdflushes;
309 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs, OID_AUTO, notbufdflushes, CTLFLAG_RD, &notbufdflushes,
310     "Number of dirty buffer flushes done by the bufdaemon helpers");
311 static long barrierwrites;
312 SYSCTL_LONG(_vfs, OID_AUTO, barrierwrites, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
313     &barrierwrites, 0, "Number of barrier writes");
314 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, unmapped_buf_allowed, CTLFLAG_RD,
315     &unmapped_buf_allowed, 0,
316     "Permit the use of the unmapped i/o");
317 int maxbcachebuf = MAXBCACHEBUF;
318 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, maxbcachebuf, CTLFLAG_RDTUN, &maxbcachebuf, 0,
319     "Maximum size of a buffer cache block");
320
321 /*
322  * This lock synchronizes access to bd_request.
323  */
324 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdlock;
325
326 /*
327  * This lock protects the runningbufreq and synchronizes runningbufwakeup and
328  * waitrunningbufspace().
329  */
330 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line rbreqlock;
331
332 /*
333  * Lock that protects bdirtywait.
334  */
335 static struct mtx_padalign __exclusive_cache_line bdirtylock;
336
337 /*
338  * Wakeup point for bufdaemon, as well as indicator of whether it is already
339  * active.  Set to 1 when the bufdaemon is already "on" the queue, 0 when it
340  * is idling.
341  */
342 static int bd_request;
343
344 /*
345  * Request for the buf daemon to write more buffers than is indicated by
346  * lodirtybuf.  This may be necessary to push out excess dependencies or
347  * defragment the address space where a simple count of the number of dirty
348  * buffers is insufficient to characterize the demand for flushing them.
349  */
350 static int bd_speedupreq;
351
352 /*
353  * Synchronization (sleep/wakeup) variable for active buffer space requests.
354  * Set when wait starts, cleared prior to wakeup().
355  * Used in runningbufwakeup() and waitrunningbufspace().
356  */
357 static int runningbufreq;
358
359 /*
360  * Synchronization for bwillwrite() waiters.
361  */
362 static int bdirtywait;
363
364 /*
365  * Definitions for the buffer free lists.
366  */
367 #define QUEUE_NONE      0       /* on no queue */
368 #define QUEUE_EMPTY     1       /* empty buffer headers */
369 #define QUEUE_DIRTY     2       /* B_DELWRI buffers */
370 #define QUEUE_CLEAN     3       /* non-B_DELWRI buffers */
371 #define QUEUE_SENTINEL  4       /* not an queue index, but mark for sentinel */
372
373 /* Maximum number of buffer domains. */
374 #define BUF_DOMAINS     8
375
376 struct bufdomainset bdlodirty;          /* Domains > lodirty */
377 struct bufdomainset bdhidirty;          /* Domains > hidirty */
378
379 /* Configured number of clean queues. */
380 static int __read_mostly buf_domains;
381
382 BITSET_DEFINE(bufdomainset, BUF_DOMAINS);
383 struct bufdomain __exclusive_cache_line bdomain[BUF_DOMAINS];
384 struct bufqueue __exclusive_cache_line bqempty;
385
386 /*
387  * per-cpu empty buffer cache.
388  */
389 uma_zone_t buf_zone;
390
391 /*
392  * Single global constant for BUF_WMESG, to avoid getting multiple references.
393  * buf_wmesg is referred from macros.
394  */
395 const char *buf_wmesg = BUF_WMESG;
396
397 static int
398 sysctl_runningspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
399 {
400         long value;
401         int error;
402
403         value = *(long *)arg1;
404         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
405         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
406                 return (error);
407         mtx_lock(&rbreqlock);
408         if (arg1 == &hirunningspace) {
409                 if (value < lorunningspace)
410                         error = EINVAL;
411                 else
412                         hirunningspace = value;
413         } else {
414                 KASSERT(arg1 == &lorunningspace,
415                     ("%s: unknown arg1", __func__));
416                 if (value > hirunningspace)
417                         error = EINVAL;
418                 else
419                         lorunningspace = value;
420         }
421         mtx_unlock(&rbreqlock);
422         return (error);
423 }
424
425 static int
426 sysctl_bufdomain_int(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
427 {
428         int error;
429         int value;
430         int i;
431
432         value = *(int *)arg1;
433         error = sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req);
434         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
435                 return (error);
436         *(int *)arg1 = value;
437         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
438                 *(int *)(uintptr_t)(((uintptr_t)&bdomain[i]) + arg2) =
439                     value / buf_domains;
440
441         return (error);
442 }
443
444 static int
445 sysctl_bufdomain_long(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
446 {
447         long value;
448         int error;
449         int i;
450
451         value = *(long *)arg1;
452         error = sysctl_handle_long(oidp, &value, 0, req);
453         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
454                 return (error);
455         *(long *)arg1 = value;
456         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
457                 *(long *)(uintptr_t)(((uintptr_t)&bdomain[i]) + arg2) =
458                     value / buf_domains;
459
460         return (error);
461 }
462
463 #if defined(COMPAT_FREEBSD4) || defined(COMPAT_FREEBSD5) || \
464     defined(COMPAT_FREEBSD6) || defined(COMPAT_FREEBSD7)
465 static int
466 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
467 {
468         long lvalue;
469         int ivalue;
470         int i;
471
472         lvalue = 0;
473         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
474                 lvalue += bdomain[i].bd_bufspace;
475         if (sizeof(int) == sizeof(long) || req->oldlen >= sizeof(long))
476                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
477         if (lvalue > INT_MAX)
478                 /* On overflow, still write out a long to trigger ENOMEM. */
479                 return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
480         ivalue = lvalue;
481         return (sysctl_handle_int(oidp, &ivalue, 0, req));
482 }
483 #else
484 static int
485 sysctl_bufspace(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
486 {
487         long lvalue;
488         int i;
489
490         lvalue = 0;
491         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
492                 lvalue += bdomain[i].bd_bufspace;
493         return (sysctl_handle_long(oidp, &lvalue, 0, req));
494 }
495 #endif
496
497 static int
498 sysctl_numdirtybuffers(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
499 {
500         int value;
501         int i;
502
503         value = 0;
504         for (i = 0; i < buf_domains; i++)
505                 value += bdomain[i].bd_numdirtybuffers;
506         return (sysctl_handle_int(oidp, &value, 0, req));
507 }
508
509 /*
510  *      bdirtywakeup:
511  *
512  *      Wakeup any bwillwrite() waiters.
513  */
514 static void
515 bdirtywakeup(void)
516 {
517         mtx_lock(&bdirtylock);
518         if (bdirtywait) {
519                 bdirtywait = 0;
520                 wakeup(&bdirtywait);
521         }
522         mtx_unlock(&bdirtylock);
523 }
524
525 /*
526  *      bd_clear:
527  *
528  *      Clear a domain from the appropriate bitsets when dirtybuffers
529  *      is decremented.
530  */
531 static void
532 bd_clear(struct bufdomain *bd)
533 {
534
535         mtx_lock(&bdirtylock);
536         if (bd->bd_numdirtybuffers <= bd->bd_lodirtybuffers)
537                 BIT_CLR(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdlodirty);
538         if (bd->bd_numdirtybuffers <= bd->bd_hidirtybuffers)
539                 BIT_CLR(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdhidirty);
540         mtx_unlock(&bdirtylock);
541 }
542
543 /*
544  *      bd_set:
545  *
546  *      Set a domain in the appropriate bitsets when dirtybuffers
547  *      is incremented.
548  */
549 static void
550 bd_set(struct bufdomain *bd)
551 {
552
553         mtx_lock(&bdirtylock);
554         if (bd->bd_numdirtybuffers > bd->bd_lodirtybuffers)
555                 BIT_SET(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdlodirty);
556         if (bd->bd_numdirtybuffers > bd->bd_hidirtybuffers)
557                 BIT_SET(BUF_DOMAINS, BD_DOMAIN(bd), &bdhidirty);
558         mtx_unlock(&bdirtylock);
559 }
560
561 /*
562  *      bdirtysub:
563  *
564  *      Decrement the numdirtybuffers count by one and wakeup any
565  *      threads blocked in bwillwrite().
566  */
567 static void
568 bdirtysub(struct buf *bp)
569 {
570         struct bufdomain *bd;
571         int num;
572
573         bd = bufdomain(bp);
574         num = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_numdirtybuffers, -1);
575         if (num == (bd->bd_lodirtybuffers + bd->bd_hidirtybuffers) / 2)
576                 bdirtywakeup();
577         if (num == bd->bd_lodirtybuffers || num == bd->bd_hidirtybuffers)
578                 bd_clear(bd);
579 }
580
581 /*
582  *      bdirtyadd:
583  *
584  *      Increment the numdirtybuffers count by one and wakeup the buf 
585  *      daemon if needed.
586  */
587 static void
588 bdirtyadd(struct buf *bp)
589 {
590         struct bufdomain *bd;
591         int num;
592
593         /*
594          * Only do the wakeup once as we cross the boundary.  The
595          * buf daemon will keep running until the condition clears.
596          */
597         bd = bufdomain(bp);
598         num = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_numdirtybuffers, 1);
599         if (num == (bd->bd_lodirtybuffers + bd->bd_hidirtybuffers) / 2)
600                 bd_wakeup();
601         if (num == bd->bd_lodirtybuffers || num == bd->bd_hidirtybuffers)
602                 bd_set(bd);
603 }
604
605 /*
606  *      bufspace_daemon_wakeup:
607  *
608  *      Wakeup the daemons responsible for freeing clean bufs.
609  */
610 static void
611 bufspace_daemon_wakeup(struct bufdomain *bd)
612 {
613
614         /*
615          * avoid the lock if the daemon is running.
616          */
617         if (atomic_fetchadd_int(&bd->bd_running, 1) == 0) {
618                 BD_RUN_LOCK(bd);
619                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
620                 wakeup(&bd->bd_running);
621                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
622         }
623 }
624
625 /*
626  *      bufspace_daemon_wait:
627  *
628  *      Sleep until the domain falls below a limit or one second passes.
629  */
630 static void
631 bufspace_daemon_wait(struct bufdomain *bd)
632 {
633         /*
634          * Re-check our limits and sleep.  bd_running must be
635          * cleared prior to checking the limits to avoid missed
636          * wakeups.  The waker will adjust one of bufspace or
637          * freebuffers prior to checking bd_running.
638          */
639         BD_RUN_LOCK(bd);
640         atomic_store_int(&bd->bd_running, 0);
641         if (bd->bd_bufspace < bd->bd_bufspacethresh &&
642             bd->bd_freebuffers > bd->bd_lofreebuffers) {
643                 msleep(&bd->bd_running, BD_RUN_LOCKPTR(bd), PRIBIO|PDROP,
644                     "-", hz);
645         } else {
646                 /* Avoid spurious wakeups while running. */
647                 atomic_store_int(&bd->bd_running, 1);
648                 BD_RUN_UNLOCK(bd);
649         }
650 }
651
652 /*
653  *      bufspace_adjust:
654  *
655  *      Adjust the reported bufspace for a KVA managed buffer, possibly
656  *      waking any waiters.
657  */
658 static void
659 bufspace_adjust(struct buf *bp, int bufsize)
660 {
661         struct bufdomain *bd;
662         long space;
663         int diff;
664
665         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0,
666             ("bufspace_adjust: malloc buf %p", bp));
667         bd = bufdomain(bp);
668         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
669         if (diff < 0) {
670                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, -diff);
671         } else if (diff > 0) {
672                 space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, diff);
673                 /* Wake up the daemon on the transition. */
674                 if (space < bd->bd_bufspacethresh &&
675                     space + diff >= bd->bd_bufspacethresh)
676                         bufspace_daemon_wakeup(bd);
677         }
678         bp->b_bufsize = bufsize;
679 }
680
681 /*
682  *      bufspace_reserve:
683  *
684  *      Reserve bufspace before calling allocbuf().  metadata has a
685  *      different space limit than data.
686  */
687 static int
688 bufspace_reserve(struct bufdomain *bd, int size, bool metadata)
689 {
690         long limit, new;
691         long space;
692
693         if (metadata)
694                 limit = bd->bd_maxbufspace;
695         else
696                 limit = bd->bd_hibufspace;
697         space = atomic_fetchadd_long(&bd->bd_bufspace, size);
698         new = space + size;
699         if (new > limit) {
700                 atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
701                 return (ENOSPC);
702         }
703
704         /* Wake up the daemon on the transition. */
705         if (space < bd->bd_bufspacethresh && new >= bd->bd_bufspacethresh)
706                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
707
708         return (0);
709 }
710
711 /*
712  *      bufspace_release:
713  *
714  *      Release reserved bufspace after bufspace_adjust() has consumed it.
715  */
716 static void
717 bufspace_release(struct bufdomain *bd, int size)
718 {
719
720         atomic_subtract_long(&bd->bd_bufspace, size);
721 }
722
723 /*
724  *      bufspace_wait:
725  *
726  *      Wait for bufspace, acting as the buf daemon if a locked vnode is
727  *      supplied.  bd_wanted must be set prior to polling for space.  The
728  *      operation must be re-tried on return.
729  */
730 static void
731 bufspace_wait(struct bufdomain *bd, struct vnode *vp, int gbflags,
732     int slpflag, int slptimeo)
733 {
734         struct thread *td;
735         int error, fl, norunbuf;
736
737         if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0)
738                 return;
739
740         td = curthread;
741         BD_LOCK(bd);
742         while (bd->bd_wanted) {
743                 if (vp != NULL && vp->v_type != VCHR &&
744                     (td->td_pflags & TDP_BUFNEED) == 0) {
745                         BD_UNLOCK(bd);
746                         /*
747                          * getblk() is called with a vnode locked, and
748                          * some majority of the dirty buffers may as
749                          * well belong to the vnode.  Flushing the
750                          * buffers there would make a progress that
751                          * cannot be achieved by the buf_daemon, that
752                          * cannot lock the vnode.
753                          */
754                         norunbuf = ~(TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF) |
755                             (td->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF);
756
757                         /*
758                          * Play bufdaemon.  The getnewbuf() function
759                          * may be called while the thread owns lock
760                          * for another dirty buffer for the same
761                          * vnode, which makes it impossible to use
762                          * VOP_FSYNC() there, due to the buffer lock
763                          * recursion.
764                          */
765                         td->td_pflags |= TDP_BUFNEED | TDP_NORUNNINGBUF;
766                         fl = buf_flush(vp, bd, flushbufqtarget);
767                         td->td_pflags &= norunbuf;
768                         BD_LOCK(bd);
769                         if (fl != 0)
770                                 continue;
771                         if (bd->bd_wanted == 0)
772                                 break;
773                 }
774                 error = msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
775                     (PRIBIO + 4) | slpflag, "newbuf", slptimeo);
776                 if (error != 0)
777                         break;
778         }
779         BD_UNLOCK(bd);
780 }
781
782
783 /*
784  *      bufspace_daemon:
785  *
786  *      buffer space management daemon.  Tries to maintain some marginal
787  *      amount of free buffer space so that requesting processes neither
788  *      block nor work to reclaim buffers.
789  */
790 static void
791 bufspace_daemon(void *arg)
792 {
793         struct bufdomain *bd;
794
795         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kthread_shutdown, curthread,
796             SHUTDOWN_PRI_LAST + 100);
797
798         bd = arg;
799         for (;;) {
800                 kthread_suspend_check();
801
802                 /*
803                  * Free buffers from the clean queue until we meet our
804                  * targets.
805                  *
806                  * Theory of operation:  The buffer cache is most efficient
807                  * when some free buffer headers and space are always
808                  * available to getnewbuf().  This daemon attempts to prevent
809                  * the excessive blocking and synchronization associated
810                  * with shortfall.  It goes through three phases according
811                  * demand:
812                  *
813                  * 1)   The daemon wakes up voluntarily once per-second
814                  *      during idle periods when the counters are below
815                  *      the wakeup thresholds (bufspacethresh, lofreebuffers).
816                  *
817                  * 2)   The daemon wakes up as we cross the thresholds
818                  *      ahead of any potential blocking.  This may bounce
819                  *      slightly according to the rate of consumption and
820                  *      release.
821                  *
822                  * 3)   The daemon and consumers are starved for working
823                  *      clean buffers.  This is the 'bufspace' sleep below
824                  *      which will inefficiently trade bufs with bqrelse
825                  *      until we return to condition 2.
826                  */
827                 while (bd->bd_bufspace > bd->bd_lobufspace ||
828                     bd->bd_freebuffers < bd->bd_hifreebuffers) {
829                         if (buf_recycle(bd, false) != 0) {
830                                 if (bd_flushall(bd))
831                                         continue;
832                                 /*
833                                  * Speedup dirty if we've run out of clean
834                                  * buffers.  This is possible in particular
835                                  * because softdep may held many bufs locked
836                                  * pending writes to other bufs which are
837                                  * marked for delayed write, exhausting
838                                  * clean space until they are written.
839                                  */
840                                 bd_speedup();
841                                 BD_LOCK(bd);
842                                 if (bd->bd_wanted) {
843                                         msleep(&bd->bd_wanted, BD_LOCKPTR(bd),
844                                             PRIBIO|PDROP, "bufspace", hz/10);
845                                 } else
846                                         BD_UNLOCK(bd);
847                         }
848                         maybe_yield();
849                 }
850                 bufspace_daemon_wait(bd);
851         }
852 }
853
854 /*
855  *      bufmallocadjust:
856  *
857  *      Adjust the reported bufspace for a malloc managed buffer, possibly
858  *      waking any waiters.
859  */
860 static void
861 bufmallocadjust(struct buf *bp, int bufsize)
862 {
863         int diff;
864
865         KASSERT((bp->b_flags & B_MALLOC) != 0,
866             ("bufmallocadjust: non-malloc buf %p", bp));
867         diff = bufsize - bp->b_bufsize;
868         if (diff < 0)
869                 atomic_subtract_long(&bufmallocspace, -diff);
870         else
871                 atomic_add_long(&bufmallocspace, diff);
872         bp->b_bufsize = bufsize;
873 }
874
875 /*
876  *      runningwakeup:
877  *
878  *      Wake up processes that are waiting on asynchronous writes to fall
879  *      below lorunningspace.
880  */
881 static void
882 runningwakeup(void)
883 {
884
885         mtx_lock(&rbreqlock);
886         if (runningbufreq) {
887                 runningbufreq = 0;
888                 wakeup(&runningbufreq);
889         }
890         mtx_unlock(&rbreqlock);
891 }
892
893 /*
894  *      runningbufwakeup:
895  *
896  *      Decrement the outstanding write count according.
897  */
898 void
899 runningbufwakeup(struct buf *bp)
900 {
901         long space, bspace;
902
903         bspace = bp->b_runningbufspace;
904         if (bspace == 0)
905                 return;
906         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, -bspace);
907         KASSERT(space >= bspace, ("runningbufspace underflow %ld %ld",
908             space, bspace));
909         bp->b_runningbufspace = 0;
910         /*
911          * Only acquire the lock and wakeup on the transition from exceeding
912          * the threshold to falling below it.
913          */
914         if (space < lorunningspace)
915                 return;
916         if (space - bspace > lorunningspace)
917                 return;
918         runningwakeup();
919 }
920
921 /*
922  *      waitrunningbufspace()
923  *
924  *      runningbufspace is a measure of the amount of I/O currently
925  *      running.  This routine is used in async-write situations to
926  *      prevent creating huge backups of pending writes to a device.
927  *      Only asynchronous writes are governed by this function.
928  *
929  *      This does NOT turn an async write into a sync write.  It waits  
930  *      for earlier writes to complete and generally returns before the
931  *      caller's write has reached the device.
932  */
933 void
934 waitrunningbufspace(void)
935 {
936
937         mtx_lock(&rbreqlock);
938         while (runningbufspace > hirunningspace) {
939                 runningbufreq = 1;
940                 msleep(&runningbufreq, &rbreqlock, PVM, "wdrain", 0);
941         }
942         mtx_unlock(&rbreqlock);
943 }
944
945
946 /*
947  *      vfs_buf_test_cache:
948  *
949  *      Called when a buffer is extended.  This function clears the B_CACHE
950  *      bit if the newly extended portion of the buffer does not contain
951  *      valid data.
952  */
953 static __inline void
954 vfs_buf_test_cache(struct buf *bp, vm_ooffset_t foff, vm_offset_t off,
955     vm_offset_t size, vm_page_t m)
956 {
957
958         /*
959          * This function and its results are protected by higher level
960          * synchronization requiring vnode and buf locks to page in and
961          * validate pages.
962          */
963         if (bp->b_flags & B_CACHE) {
964                 int base = (foff + off) & PAGE_MASK;
965                 if (vm_page_is_valid(m, base, size) == 0)
966                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
967         }
968 }
969
970 /* Wake up the buffer daemon if necessary */
971 static void
972 bd_wakeup(void)
973 {
974
975         mtx_lock(&bdlock);
976         if (bd_request == 0) {
977                 bd_request = 1;
978                 wakeup(&bd_request);
979         }
980         mtx_unlock(&bdlock);
981 }
982
983 /*
984  * Adjust the maxbcachbuf tunable.
985  */
986 static void
987 maxbcachebuf_adjust(void)
988 {
989         int i;
990
991         /*
992          * maxbcachebuf must be a power of 2 >= MAXBSIZE.
993          */
994         i = 2;
995         while (i * 2 <= maxbcachebuf)
996                 i *= 2;
997         maxbcachebuf = i;
998         if (maxbcachebuf < MAXBSIZE)
999                 maxbcachebuf = MAXBSIZE;
1000         if (maxbcachebuf > MAXPHYS)
1001                 maxbcachebuf = MAXPHYS;
1002         if (bootverbose != 0 && maxbcachebuf != MAXBCACHEBUF)
1003                 printf("maxbcachebuf=%d\n", maxbcachebuf);
1004 }
1005
1006 /*
1007  * bd_speedup - speedup the buffer cache flushing code
1008  */
1009 void
1010 bd_speedup(void)
1011 {
1012         int needwake;
1013
1014         mtx_lock(&bdlock);
1015         needwake = 0;
1016         if (bd_speedupreq == 0 || bd_request == 0)
1017                 needwake = 1;
1018         bd_speedupreq = 1;
1019         bd_request = 1;
1020         if (needwake)
1021                 wakeup(&bd_request);
1022         mtx_unlock(&bdlock);
1023 }
1024
1025 #ifdef __i386__
1026 #define TRANSIENT_DENOM 5
1027 #else
1028 #define TRANSIENT_DENOM 10
1029 #endif
1030
1031 /*
1032  * Calculating buffer cache scaling values and reserve space for buffer
1033  * headers.  This is called during low level kernel initialization and
1034  * may be called more then once.  We CANNOT write to the memory area
1035  * being reserved at this time.
1036  */
1037 caddr_t
1038 kern_vfs_bio_buffer_alloc(caddr_t v, long physmem_est)
1039 {
1040         int tuned_nbuf;
1041         long maxbuf, maxbuf_sz, buf_sz, biotmap_sz;
1042
1043         /*
1044          * physmem_est is in pages.  Convert it to kilobytes (assumes
1045          * PAGE_SIZE is >= 1K)
1046          */
1047         physmem_est = physmem_est * (PAGE_SIZE / 1024);
1048
1049         maxbcachebuf_adjust();
1050         /*
1051          * The nominal buffer size (and minimum KVA allocation) is BKVASIZE.
1052          * For the first 64MB of ram nominally allocate sufficient buffers to
1053          * cover 1/4 of our ram.  Beyond the first 64MB allocate additional
1054          * buffers to cover 1/10 of our ram over 64MB.  When auto-sizing
1055          * the buffer cache we limit the eventual kva reservation to
1056          * maxbcache bytes.
1057          *
1058          * factor represents the 1/4 x ram conversion.
1059          */
1060         if (nbuf == 0) {
1061                 int factor = 4 * BKVASIZE / 1024;
1062
1063                 nbuf = 50;
1064                 if (physmem_est > 4096)
1065                         nbuf += min((physmem_est - 4096) / factor,
1066                             65536 / factor);
1067                 if (physmem_est > 65536)
1068                         nbuf += min((physmem_est - 65536) * 2 / (factor * 5),
1069                             32 * 1024 * 1024 / (factor * 5));
1070
1071                 if (maxbcache && nbuf > maxbcache / BKVASIZE)
1072                         nbuf = maxbcache / BKVASIZE;
1073                 tuned_nbuf = 1;
1074         } else
1075                 tuned_nbuf = 0;
1076
1077         /* XXX Avoid unsigned long overflows later on with maxbufspace. */
1078         maxbuf = (LONG_MAX / 3) / BKVASIZE;
1079         if (nbuf > maxbuf) {
1080                 if (!tuned_nbuf)
1081                         printf("Warning: nbufs lowered from %d to %ld\n", nbuf,
1082                             maxbuf);
1083                 nbuf = maxbuf;
1084         }
1085
1086         /*
1087          * Ideal allocation size for the transient bio submap is 10%
1088          * of the maximal space buffer map.  This roughly corresponds
1089          * to the amount of the buffer mapped for typical UFS load.
1090          *
1091          * Clip the buffer map to reserve space for the transient
1092          * BIOs, if its extent is bigger than 90% (80% on i386) of the
1093          * maximum buffer map extent on the platform.
1094          *
1095          * The fall-back to the maxbuf in case of maxbcache unset,
1096          * allows to not trim the buffer KVA for the architectures
1097          * with ample KVA space.
1098          */
1099         if (bio_transient_maxcnt == 0 && unmapped_buf_allowed) {
1100                 maxbuf_sz = maxbcache != 0 ? maxbcache : maxbuf * BKVASIZE;
1101                 buf_sz = (long)nbuf * BKVASIZE;
1102                 if (buf_sz < maxbuf_sz / TRANSIENT_DENOM *
1103                     (TRANSIENT_DENOM - 1)) {
1104                         /*
1105                          * There is more KVA than memory.  Do not
1106                          * adjust buffer map size, and assign the rest
1107                          * of maxbuf to transient map.
1108                          */
1109                         biotmap_sz = maxbuf_sz - buf_sz;
1110                 } else {
1111                         /*
1112                          * Buffer map spans all KVA we could afford on
1113                          * this platform.  Give 10% (20% on i386) of
1114                          * the buffer map to the transient bio map.
1115                          */
1116                         biotmap_sz = buf_sz / TRANSIENT_DENOM;
1117                         buf_sz -= biotmap_sz;
1118                 }
1119                 if (biotmap_sz / INT_MAX > MAXPHYS)
1120                         bio_transient_maxcnt = INT_MAX;
1121                 else
1122                         bio_transient_maxcnt = biotmap_sz / MAXPHYS;
1123                 /*
1124                  * Artificially limit to 1024 simultaneous in-flight I/Os
1125                  * using the transient mapping.
1126                  */
1127                 if (bio_transient_maxcnt > 1024)
1128                         bio_transient_maxcnt = 1024;
1129                 if (tuned_nbuf)
1130                         nbuf = buf_sz / BKVASIZE;
1131         }
1132
1133         if (nswbuf == 0) {
1134                 nswbuf = min(nbuf / 4, 256);
1135                 if (nswbuf < NSWBUF_MIN)
1136                         nswbuf = NSWBUF_MIN;
1137         }
1138
1139         /*
1140          * Reserve space for the buffer cache buffers
1141          */
1142         buf = (void *)v;
1143         v = (caddr_t)(buf + nbuf);
1144
1145         return(v);
1146 }
1147
1148 /* Initialize the buffer subsystem.  Called before use of any buffers. */
1149 void
1150 bufinit(void)
1151 {
1152         struct buf *bp;
1153         int i;
1154
1155         KASSERT(maxbcachebuf >= MAXBSIZE,
1156             ("maxbcachebuf (%d) must be >= MAXBSIZE (%d)\n", maxbcachebuf,
1157             MAXBSIZE));
1158         bq_init(&bqempty, QUEUE_EMPTY, -1, "bufq empty lock");
1159         mtx_init(&rbreqlock, "runningbufspace lock", NULL, MTX_DEF);
1160         mtx_init(&bdlock, "buffer daemon lock", NULL, MTX_DEF);
1161         mtx_init(&bdirtylock, "dirty buf lock", NULL, MTX_DEF);
1162
1163         unmapped_buf = (caddr_t)kva_alloc(MAXPHYS);
1164
1165         /* finally, initialize each buffer header and stick on empty q */
1166         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
1167                 bp = &buf[i];
1168                 bzero(bp, sizeof *bp);
1169                 bp->b_flags = B_INVAL;
1170                 bp->b_rcred = NOCRED;
1171                 bp->b_wcred = NOCRED;
1172                 bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1173                 bp->b_domain = -1;
1174                 bp->b_subqueue = mp_maxid + 1;
1175                 bp->b_xflags = 0;
1176                 bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1177                 LIST_INIT(&bp->b_dep);
1178                 BUF_LOCKINIT(bp);
1179                 bq_insert(&bqempty, bp, false);
1180         }
1181
1182         /*
1183          * maxbufspace is the absolute maximum amount of buffer space we are 
1184          * allowed to reserve in KVM and in real terms.  The absolute maximum
1185          * is nominally used by metadata.  hibufspace is the nominal maximum
1186          * used by most other requests.  The differential is required to 
1187          * ensure that metadata deadlocks don't occur.
1188          *
1189          * maxbufspace is based on BKVASIZE.  Allocating buffers larger then
1190          * this may result in KVM fragmentation which is not handled optimally
1191          * by the system. XXX This is less true with vmem.  We could use
1192          * PAGE_SIZE.
1193          */
1194         maxbufspace = (long)nbuf * BKVASIZE;
1195         hibufspace = lmax(3 * maxbufspace / 4, maxbufspace - maxbcachebuf * 10);
1196         lobufspace = (hibufspace / 20) * 19; /* 95% */
1197         bufspacethresh = lobufspace + (hibufspace - lobufspace) / 2;
1198
1199         /*
1200          * Note: The 16 MiB upper limit for hirunningspace was chosen
1201          * arbitrarily and may need further tuning. It corresponds to
1202          * 128 outstanding write IO requests (if IO size is 128 KiB),
1203          * which fits with many RAID controllers' tagged queuing limits.
1204          * The lower 1 MiB limit is the historical upper limit for
1205          * hirunningspace.
1206          */
1207         hirunningspace = lmax(lmin(roundup(hibufspace / 64, maxbcachebuf),
1208             16 * 1024 * 1024), 1024 * 1024);
1209         lorunningspace = roundup((hirunningspace * 2) / 3, maxbcachebuf);
1210
1211         /*
1212          * Limit the amount of malloc memory since it is wired permanently into
1213          * the kernel space.  Even though this is accounted for in the buffer
1214          * allocation, we don't want the malloced region to grow uncontrolled.
1215          * The malloc scheme improves memory utilization significantly on
1216          * average (small) directories.
1217          */
1218         maxbufmallocspace = hibufspace / 20;
1219
1220         /*
1221          * Reduce the chance of a deadlock occurring by limiting the number
1222          * of delayed-write dirty buffers we allow to stack up.
1223          */
1224         hidirtybuffers = nbuf / 4 + 20;
1225         dirtybufthresh = hidirtybuffers * 9 / 10;
1226         /*
1227          * To support extreme low-memory systems, make sure hidirtybuffers
1228          * cannot eat up all available buffer space.  This occurs when our
1229          * minimum cannot be met.  We try to size hidirtybuffers to 3/4 our
1230          * buffer space assuming BKVASIZE'd buffers.
1231          */
1232         while ((long)hidirtybuffers * BKVASIZE > 3 * hibufspace / 4) {
1233                 hidirtybuffers >>= 1;
1234         }
1235         lodirtybuffers = hidirtybuffers / 2;
1236
1237         /*
1238          * lofreebuffers should be sufficient to avoid stalling waiting on
1239          * buf headers under heavy utilization.  The bufs in per-cpu caches
1240          * are counted as free but will be unavailable to threads executing
1241          * on other cpus.
1242          *
1243          * hifreebuffers is the free target for the bufspace daemon.  This
1244          * should be set appropriately to limit work per-iteration.
1245          */
1246         lofreebuffers = MIN((nbuf / 25) + (20 * mp_ncpus), 128 * mp_ncpus);
1247         hifreebuffers = (3 * lofreebuffers) / 2;
1248         numfreebuffers = nbuf;
1249
1250         /* Setup the kva and free list allocators. */
1251         vmem_set_reclaim(buffer_arena, bufkva_reclaim);
1252         buf_zone = uma_zcache_create("buf free cache", sizeof(struct buf),
1253             NULL, NULL, NULL, NULL, buf_import, buf_release, NULL, 0);
1254
1255         /*
1256          * Size the clean queue according to the amount of buffer space.
1257          * One queue per-256mb up to the max.  More queues gives better
1258          * concurrency but less accurate LRU.
1259          */
1260         buf_domains = MIN(howmany(maxbufspace, 256*1024*1024), BUF_DOMAINS);
1261         for (i = 0 ; i < buf_domains; i++) {
1262                 struct bufdomain *bd;
1263
1264                 bd = &bdomain[i];
1265                 bd_init(bd);
1266                 bd->bd_freebuffers = nbuf / buf_domains;
1267                 bd->bd_hifreebuffers = hifreebuffers / buf_domains;
1268                 bd->bd_lofreebuffers = lofreebuffers / buf_domains;
1269                 bd->bd_bufspace = 0;
1270                 bd->bd_maxbufspace = maxbufspace / buf_domains;
1271                 bd->bd_hibufspace = hibufspace / buf_domains;
1272                 bd->bd_lobufspace = lobufspace / buf_domains;
1273                 bd->bd_bufspacethresh = bufspacethresh / buf_domains;
1274                 bd->bd_numdirtybuffers = 0;
1275                 bd->bd_hidirtybuffers = hidirtybuffers / buf_domains;
1276                 bd->bd_lodirtybuffers = lodirtybuffers / buf_domains;
1277                 bd->bd_dirtybufthresh = dirtybufthresh / buf_domains;
1278                 /* Don't allow more than 2% of bufs in the per-cpu caches. */
1279                 bd->bd_lim = nbuf / buf_domains / 50 / mp_ncpus;
1280         }
1281         getnewbufcalls = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1282         getnewbufrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1283         mappingrestarts = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1284         numbufallocfails = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1285         notbufdflushes = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1286         buffreekvacnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1287         bufdefragcnt = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1288         bufkvaspace = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
1289 }
1290
1291 #ifdef INVARIANTS
1292 static inline void
1293 vfs_buf_check_mapped(struct buf *bp)
1294 {
1295
1296         KASSERT(bp->b_kvabase != unmapped_buf,
1297             ("mapped buf: b_kvabase was not updated %p", bp));
1298         KASSERT(bp->b_data != unmapped_buf,
1299             ("mapped buf: b_data was not updated %p", bp));
1300         KASSERT(bp->b_data < unmapped_buf || bp->b_data >= unmapped_buf +
1301             MAXPHYS, ("b_data + b_offset unmapped %p", bp));
1302 }
1303
1304 static inline void
1305 vfs_buf_check_unmapped(struct buf *bp)
1306 {
1307
1308         KASSERT(bp->b_data == unmapped_buf,
1309             ("unmapped buf: corrupted b_data %p", bp));
1310 }
1311
1312 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) vfs_buf_check_mapped(bp)
1313 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) vfs_buf_check_unmapped(bp)
1314 #else
1315 #define BUF_CHECK_MAPPED(bp) do {} while (0)
1316 #define BUF_CHECK_UNMAPPED(bp) do {} while (0)
1317 #endif
1318
1319 static int
1320 isbufbusy(struct buf *bp)
1321 {
1322         if (((bp->b_flags & B_INVAL) == 0 && BUF_ISLOCKED(bp)) ||
1323             ((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_INVAL)) == B_DELWRI))
1324                 return (1);
1325         return (0);
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Shutdown the system cleanly to prepare for reboot, halt, or power off.
1330  */
1331 void
1332 bufshutdown(int show_busybufs)
1333 {
1334         static int first_buf_printf = 1;
1335         struct buf *bp;
1336         int iter, nbusy, pbusy;
1337 #ifndef PREEMPTION
1338         int subiter;
1339 #endif
1340
1341         /* 
1342          * Sync filesystems for shutdown
1343          */
1344         wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1345         sys_sync(curthread, NULL);
1346
1347         /*
1348          * With soft updates, some buffers that are
1349          * written will be remarked as dirty until other
1350          * buffers are written.
1351          */
1352         for (iter = pbusy = 0; iter < 20; iter++) {
1353                 nbusy = 0;
1354                 for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; )
1355                         if (isbufbusy(bp))
1356                                 nbusy++;
1357                 if (nbusy == 0) {
1358                         if (first_buf_printf)
1359                                 printf("All buffers synced.");
1360                         break;
1361                 }
1362                 if (first_buf_printf) {
1363                         printf("Syncing disks, buffers remaining... ");
1364                         first_buf_printf = 0;
1365                 }
1366                 printf("%d ", nbusy);
1367                 if (nbusy < pbusy)
1368                         iter = 0;
1369                 pbusy = nbusy;
1370
1371                 wdog_kern_pat(WD_LASTVAL);
1372                 sys_sync(curthread, NULL);
1373
1374 #ifdef PREEMPTION
1375                 /*
1376                  * Spin for a while to allow interrupt threads to run.
1377                  */
1378                 DELAY(50000 * iter);
1379 #else
1380                 /*
1381                  * Context switch several times to allow interrupt
1382                  * threads to run.
1383                  */
1384                 for (subiter = 0; subiter < 50 * iter; subiter++) {
1385                         thread_lock(curthread);
1386                         mi_switch(SW_VOL, NULL);
1387                         thread_unlock(curthread);
1388                         DELAY(1000);
1389                 }
1390 #endif
1391         }
1392         printf("\n");
1393         /*
1394          * Count only busy local buffers to prevent forcing 
1395          * a fsck if we're just a client of a wedged NFS server
1396          */
1397         nbusy = 0;
1398         for (bp = &buf[nbuf]; --bp >= buf; ) {
1399                 if (isbufbusy(bp)) {
1400 #if 0
1401 /* XXX: This is bogus.  We should probably have a BO_REMOTE flag instead */
1402                         if (bp->b_dev == NULL) {
1403                                 TAILQ_REMOVE(&mountlist,
1404                                     bp->b_vp->v_mount, mnt_list);
1405                                 continue;
1406                         }
1407 #endif
1408                         nbusy++;
1409                         if (show_busybufs > 0) {
1410                                 printf(
1411             "%d: buf:%p, vnode:%p, flags:%0x, blkno:%jd, lblkno:%jd, buflock:",
1412                                     nbusy, bp, bp->b_vp, bp->b_flags,
1413                                     (intmax_t)bp->b_blkno,
1414                                     (intmax_t)bp->b_lblkno);
1415                                 BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
1416                                 if (show_busybufs > 1)
1417                                         vn_printf(bp->b_vp,
1418                                             "vnode content: ");
1419                         }
1420                 }
1421         }
1422         if (nbusy) {
1423                 /*
1424                  * Failed to sync all blocks. Indicate this and don't
1425                  * unmount filesystems (thus forcing an fsck on reboot).
1426                  */
1427                 printf("Giving up on %d buffers\n", nbusy);
1428                 DELAY(5000000); /* 5 seconds */
1429         } else {
1430                 if (!first_buf_printf)
1431                         printf("Final sync complete\n");
1432                 /*
1433                  * Unmount filesystems
1434                  */
1435                 if (panicstr == NULL)
1436                         vfs_unmountall();
1437         }
1438         swapoff_all();
1439         DELAY(100000);          /* wait for console output to finish */
1440 }
1441
1442 static void
1443 bpmap_qenter(struct buf *bp)
1444 {
1445
1446         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1447
1448         /*
1449          * bp->b_data is relative to bp->b_offset, but
1450          * bp->b_offset may be offset into the first page.
1451          */
1452         bp->b_data = (caddr_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data);
1453         pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_pages, bp->b_npages);
1454         bp->b_data = (caddr_t)((vm_offset_t)bp->b_data |
1455             (vm_offset_t)(bp->b_offset & PAGE_MASK));
1456 }
1457
1458 static inline struct bufdomain *
1459 bufdomain(struct buf *bp)
1460 {
1461
1462         return (&bdomain[bp->b_domain]);
1463 }
1464
1465 static struct bufqueue *
1466 bufqueue(struct buf *bp)
1467 {
1468
1469         switch (bp->b_qindex) {
1470         case QUEUE_NONE:
1471                 /* FALLTHROUGH */
1472         case QUEUE_SENTINEL:
1473                 return (NULL);
1474         case QUEUE_EMPTY:
1475                 return (&bqempty);
1476         case QUEUE_DIRTY:
1477                 return (&bufdomain(bp)->bd_dirtyq);
1478         case QUEUE_CLEAN:
1479                 return (&bufdomain(bp)->bd_subq[bp->b_subqueue]);
1480         default:
1481                 break;
1482         }
1483         panic("bufqueue(%p): Unhandled type %d\n", bp, bp->b_qindex);
1484 }
1485
1486 /*
1487  * Return the locked bufqueue that bp is a member of.
1488  */
1489 static struct bufqueue *
1490 bufqueue_acquire(struct buf *bp)
1491 {
1492         struct bufqueue *bq, *nbq;
1493
1494         /*
1495          * bp can be pushed from a per-cpu queue to the
1496          * cleanq while we're waiting on the lock.  Retry
1497          * if the queues don't match.
1498          */
1499         bq = bufqueue(bp);
1500         BQ_LOCK(bq);
1501         for (;;) {
1502                 nbq = bufqueue(bp);
1503                 if (bq == nbq)
1504                         break;
1505                 BQ_UNLOCK(bq);
1506                 BQ_LOCK(nbq);
1507                 bq = nbq;
1508         }
1509         return (bq);
1510 }
1511
1512 /*
1513  *      binsfree:
1514  *
1515  *      Insert the buffer into the appropriate free list.  Requires a
1516  *      locked buffer on entry and buffer is unlocked before return.
1517  */
1518 static void
1519 binsfree(struct buf *bp, int qindex)
1520 {
1521         struct bufdomain *bd;
1522         struct bufqueue *bq;
1523
1524         KASSERT(qindex == QUEUE_CLEAN || qindex == QUEUE_DIRTY,
1525             ("binsfree: Invalid qindex %d", qindex));
1526         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1527
1528         /*
1529          * Handle delayed bremfree() processing.
1530          */
1531         if (bp->b_flags & B_REMFREE) {
1532                 if (bp->b_qindex == qindex) {
1533                         bp->b_flags |= B_REUSE;
1534                         bp->b_flags &= ~B_REMFREE;
1535                         BUF_UNLOCK(bp);
1536                         return;
1537                 }
1538                 bq = bufqueue_acquire(bp);
1539                 bq_remove(bq, bp);
1540                 BQ_UNLOCK(bq);
1541         }
1542         bd = bufdomain(bp);
1543         if (qindex == QUEUE_CLEAN) {
1544                 if (bd->bd_lim != 0)
1545                         bq = &bd->bd_subq[PCPU_GET(cpuid)];
1546                 else
1547                         bq = bd->bd_cleanq;
1548         } else
1549                 bq = &bd->bd_dirtyq;
1550         bq_insert(bq, bp, true);
1551 }
1552
1553 /*
1554  * buf_free:
1555  *
1556  *      Free a buffer to the buf zone once it no longer has valid contents.
1557  */
1558 static void
1559 buf_free(struct buf *bp)
1560 {
1561
1562         if (bp->b_flags & B_REMFREE)
1563                 bremfreef(bp);
1564         if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
1565                 panic("losing buffer 1");
1566         if (bp->b_rcred != NOCRED) {
1567                 crfree(bp->b_rcred);
1568                 bp->b_rcred = NOCRED;
1569         }
1570         if (bp->b_wcred != NOCRED) {
1571                 crfree(bp->b_wcred);
1572                 bp->b_wcred = NOCRED;
1573         }
1574         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
1575                 buf_deallocate(bp);
1576         bufkva_free(bp);
1577         atomic_add_int(&bufdomain(bp)->bd_freebuffers, 1);
1578         BUF_UNLOCK(bp);
1579         uma_zfree(buf_zone, bp);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * buf_import:
1584  *
1585  *      Import bufs into the uma cache from the buf list.  The system still
1586  *      expects a static array of bufs and much of the synchronization
1587  *      around bufs assumes type stable storage.  As a result, UMA is used
1588  *      only as a per-cpu cache of bufs still maintained on a global list.
1589  */
1590 static int
1591 buf_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain, int flags)
1592 {
1593         struct buf *bp;
1594         int i;
1595
1596         BQ_LOCK(&bqempty);
1597         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1598                 bp = TAILQ_FIRST(&bqempty.bq_queue);
1599                 if (bp == NULL)
1600                         break;
1601                 bq_remove(&bqempty, bp);
1602                 store[i] = bp;
1603         }
1604         BQ_UNLOCK(&bqempty);
1605
1606         return (i);
1607 }
1608
1609 /*
1610  * buf_release:
1611  *
1612  *      Release bufs from the uma cache back to the buffer queues.
1613  */
1614 static void
1615 buf_release(void *arg, void **store, int cnt)
1616 {
1617         struct bufqueue *bq;
1618         struct buf *bp;
1619         int i;
1620
1621         bq = &bqempty;
1622         BQ_LOCK(bq);
1623         for (i = 0; i < cnt; i++) {
1624                 bp = store[i];
1625                 /* Inline bq_insert() to batch locking. */
1626                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1627                 bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1628                 bq->bq_len++;
1629                 bp->b_qindex = bq->bq_index;
1630         }
1631         BQ_UNLOCK(bq);
1632 }
1633
1634 /*
1635  * buf_alloc:
1636  *
1637  *      Allocate an empty buffer header.
1638  */
1639 static struct buf *
1640 buf_alloc(struct bufdomain *bd)
1641 {
1642         struct buf *bp;
1643         int freebufs;
1644
1645         /*
1646          * We can only run out of bufs in the buf zone if the average buf
1647          * is less than BKVASIZE.  In this case the actual wait/block will
1648          * come from buf_reycle() failing to flush one of these small bufs.
1649          */
1650         bp = NULL;
1651         freebufs = atomic_fetchadd_int(&bd->bd_freebuffers, -1);
1652         if (freebufs > 0)
1653                 bp = uma_zalloc(buf_zone, M_NOWAIT);
1654         if (bp == NULL) {
1655                 atomic_add_int(&bd->bd_freebuffers, 1);
1656                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1657                 counter_u64_add(numbufallocfails, 1);
1658                 return (NULL);
1659         }
1660         /*
1661          * Wake-up the bufspace daemon on transition below threshold.
1662          */
1663         if (freebufs == bd->bd_lofreebuffers)
1664                 bufspace_daemon_wakeup(bd);
1665
1666         if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1667                 panic("getnewbuf_empty: Locked buf %p on free queue.", bp);
1668         
1669         KASSERT(bp->b_vp == NULL,
1670             ("bp: %p still has vnode %p.", bp, bp->b_vp));
1671         KASSERT((bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == 0,
1672             ("invalid buffer %p flags %#x", bp, bp->b_flags));
1673         KASSERT((bp->b_xflags & (BX_VNCLEAN|BX_VNDIRTY)) == 0,
1674             ("bp: %p still on a buffer list. xflags %X", bp, bp->b_xflags));
1675         KASSERT(bp->b_npages == 0,
1676             ("bp: %p still has %d vm pages\n", bp, bp->b_npages));
1677         KASSERT(bp->b_kvasize == 0, ("bp: %p still has kva\n", bp));
1678         KASSERT(bp->b_bufsize == 0, ("bp: %p still has bufspace\n", bp));
1679
1680         bp->b_domain = BD_DOMAIN(bd);
1681         bp->b_flags = 0;
1682         bp->b_ioflags = 0;
1683         bp->b_xflags = 0;
1684         bp->b_vflags = 0;
1685         bp->b_vp = NULL;
1686         bp->b_blkno = bp->b_lblkno = 0;
1687         bp->b_offset = NOOFFSET;
1688         bp->b_iodone = 0;
1689         bp->b_error = 0;
1690         bp->b_resid = 0;
1691         bp->b_bcount = 0;
1692         bp->b_npages = 0;
1693         bp->b_dirtyoff = bp->b_dirtyend = 0;
1694         bp->b_bufobj = NULL;
1695         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
1696         bp->b_fsprivate1 = NULL;
1697         bp->b_fsprivate2 = NULL;
1698         bp->b_fsprivate3 = NULL;
1699         LIST_INIT(&bp->b_dep);
1700
1701         return (bp);
1702 }
1703
1704 /*
1705  *      buf_recycle:
1706  *
1707  *      Free a buffer from the given bufqueue.  kva controls whether the
1708  *      freed buf must own some kva resources.  This is used for
1709  *      defragmenting.
1710  */
1711 static int
1712 buf_recycle(struct bufdomain *bd, bool kva)
1713 {
1714         struct bufqueue *bq;
1715         struct buf *bp, *nbp;
1716
1717         if (kva)
1718                 counter_u64_add(bufdefragcnt, 1);
1719         nbp = NULL;
1720         bq = bd->bd_cleanq;
1721         BQ_LOCK(bq);
1722         KASSERT(BQ_LOCKPTR(bq) == BD_LOCKPTR(bd),
1723             ("buf_recycle: Locks don't match"));
1724         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1725
1726         /*
1727          * Run scan, possibly freeing data and/or kva mappings on the fly
1728          * depending.
1729          */
1730         while ((bp = nbp) != NULL) {
1731                 /*
1732                  * Calculate next bp (we can only use it if we do not
1733                  * release the bqlock).
1734                  */
1735                 nbp = TAILQ_NEXT(bp, b_freelist);
1736
1737                 /*
1738                  * If we are defragging then we need a buffer with 
1739                  * some kva to reclaim.
1740                  */
1741                 if (kva && bp->b_kvasize == 0)
1742                         continue;
1743
1744                 if (BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
1745                         continue;
1746
1747                 /*
1748                  * Implement a second chance algorithm for frequently
1749                  * accessed buffers.
1750                  */
1751                 if ((bp->b_flags & B_REUSE) != 0) {
1752                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1753                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1754                         bp->b_flags &= ~B_REUSE;
1755                         BUF_UNLOCK(bp);
1756                         continue;
1757                 }
1758
1759                 /*
1760                  * Skip buffers with background writes in progress.
1761                  */
1762                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0) {
1763                         BUF_UNLOCK(bp);
1764                         continue;
1765                 }
1766
1767                 KASSERT(bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN,
1768                     ("buf_recycle: inconsistent queue %d bp %p",
1769                     bp->b_qindex, bp));
1770                 KASSERT(bp->b_domain == BD_DOMAIN(bd),
1771                     ("getnewbuf: queue domain %d doesn't match request %d",
1772                     bp->b_domain, (int)BD_DOMAIN(bd)));
1773                 /*
1774                  * NOTE:  nbp is now entirely invalid.  We can only restart
1775                  * the scan from this point on.
1776                  */
1777                 bq_remove(bq, bp);
1778                 BQ_UNLOCK(bq);
1779
1780                 /*
1781                  * Requeue the background write buffer with error and
1782                  * restart the scan.
1783                  */
1784                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDERR) != 0) {
1785                         bqrelse(bp);
1786                         BQ_LOCK(bq);
1787                         nbp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue);
1788                         continue;
1789                 }
1790                 bp->b_flags |= B_INVAL;
1791                 brelse(bp);
1792                 return (0);
1793         }
1794         bd->bd_wanted = 1;
1795         BQ_UNLOCK(bq);
1796
1797         return (ENOBUFS);
1798 }
1799
1800 /*
1801  *      bremfree:
1802  *
1803  *      Mark the buffer for removal from the appropriate free list.
1804  *      
1805  */
1806 void
1807 bremfree(struct buf *bp)
1808 {
1809
1810         CTR3(KTR_BUF, "bremfree(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1811         KASSERT((bp->b_flags & B_REMFREE) == 0,
1812             ("bremfree: buffer %p already marked for delayed removal.", bp));
1813         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1814             ("bremfree: buffer %p not on a queue.", bp));
1815         BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1816
1817         bp->b_flags |= B_REMFREE;
1818 }
1819
1820 /*
1821  *      bremfreef:
1822  *
1823  *      Force an immediate removal from a free list.  Used only in nfs when
1824  *      it abuses the b_freelist pointer.
1825  */
1826 void
1827 bremfreef(struct buf *bp)
1828 {
1829         struct bufqueue *bq;
1830
1831         bq = bufqueue_acquire(bp);
1832         bq_remove(bq, bp);
1833         BQ_UNLOCK(bq);
1834 }
1835
1836 static void
1837 bq_init(struct bufqueue *bq, int qindex, int subqueue, const char *lockname)
1838 {
1839
1840         mtx_init(&bq->bq_lock, lockname, NULL, MTX_DEF);
1841         TAILQ_INIT(&bq->bq_queue);
1842         bq->bq_len = 0;
1843         bq->bq_index = qindex;
1844         bq->bq_subqueue = subqueue;
1845 }
1846
1847 static void
1848 bd_init(struct bufdomain *bd)
1849 {
1850         int i;
1851
1852         bd->bd_cleanq = &bd->bd_subq[mp_maxid + 1];
1853         bq_init(bd->bd_cleanq, QUEUE_CLEAN, mp_maxid + 1, "bufq clean lock");
1854         bq_init(&bd->bd_dirtyq, QUEUE_DIRTY, -1, "bufq dirty lock");
1855         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++)
1856                 bq_init(&bd->bd_subq[i], QUEUE_CLEAN, i,
1857                     "bufq clean subqueue lock");
1858         mtx_init(&bd->bd_run_lock, "bufspace daemon run lock", NULL, MTX_DEF);
1859 }
1860
1861 /*
1862  *      bq_remove:
1863  *
1864  *      Removes a buffer from the free list, must be called with the
1865  *      correct qlock held.
1866  */
1867 static void
1868 bq_remove(struct bufqueue *bq, struct buf *bp)
1869 {
1870
1871         CTR3(KTR_BUF, "bq_remove(%p) vp %p flags %X",
1872             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
1873         KASSERT(bp->b_qindex != QUEUE_NONE,
1874             ("bq_remove: buffer %p not on a queue.", bp));
1875         KASSERT(bufqueue(bp) == bq,
1876             ("bq_remove: Remove buffer %p from wrong queue.", bp));
1877
1878         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1879         if (bp->b_qindex != QUEUE_EMPTY) {
1880                 BUF_ASSERT_XLOCKED(bp);
1881         }
1882         KASSERT(bq->bq_len >= 1,
1883             ("queue %d underflow", bp->b_qindex));
1884         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1885         bq->bq_len--;
1886         bp->b_qindex = QUEUE_NONE;
1887         bp->b_flags &= ~(B_REMFREE | B_REUSE);
1888 }
1889
1890 static void
1891 bd_flush(struct bufdomain *bd, struct bufqueue *bq)
1892 {
1893         struct buf *bp;
1894
1895         BQ_ASSERT_LOCKED(bq);
1896         if (bq != bd->bd_cleanq) {
1897                 BD_LOCK(bd);
1898                 while ((bp = TAILQ_FIRST(&bq->bq_queue)) != NULL) {
1899                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1900                         TAILQ_INSERT_TAIL(&bd->bd_cleanq->bq_queue, bp,
1901                             b_freelist);
1902                         bp->b_subqueue = bd->bd_cleanq->bq_subqueue;
1903                 }
1904                 bd->bd_cleanq->bq_len += bq->bq_len;
1905                 bq->bq_len = 0;
1906         }
1907         if (bd->bd_wanted) {
1908                 bd->bd_wanted = 0;
1909                 wakeup(&bd->bd_wanted);
1910         }
1911         if (bq != bd->bd_cleanq)
1912                 BD_UNLOCK(bd);
1913 }
1914
1915 static int
1916 bd_flushall(struct bufdomain *bd)
1917 {
1918         struct bufqueue *bq;
1919         int flushed;
1920         int i;
1921
1922         if (bd->bd_lim == 0)
1923                 return (0);
1924         flushed = 0;
1925         for (i = 0; i <= mp_maxid; i++) {
1926                 bq = &bd->bd_subq[i];
1927                 if (bq->bq_len == 0)
1928                         continue;
1929                 BQ_LOCK(bq);
1930                 bd_flush(bd, bq);
1931                 BQ_UNLOCK(bq);
1932                 flushed++;
1933         }
1934
1935         return (flushed);
1936 }
1937
1938 static void
1939 bq_insert(struct bufqueue *bq, struct buf *bp, bool unlock)
1940 {
1941         struct bufdomain *bd;
1942
1943         if (bp->b_qindex != QUEUE_NONE)
1944                 panic("bq_insert: free buffer %p onto another queue?", bp);
1945
1946         bd = bufdomain(bp);
1947         if (bp->b_flags & B_AGE) {
1948                 /* Place this buf directly on the real queue. */
1949                 if (bq->bq_index == QUEUE_CLEAN)
1950                         bq = bd->bd_cleanq;
1951                 BQ_LOCK(bq);
1952                 TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1953         } else {
1954                 BQ_LOCK(bq);
1955                 TAILQ_INSERT_TAIL(&bq->bq_queue, bp, b_freelist);
1956         }
1957         bp->b_flags &= ~(B_AGE | B_REUSE);
1958         bq->bq_len++;
1959         bp->b_qindex = bq->bq_index;
1960         bp->b_subqueue = bq->bq_subqueue;
1961
1962         /*
1963          * Unlock before we notify so that we don't wakeup a waiter that
1964          * fails a trylock on the buf and sleeps again.
1965          */
1966         if (unlock)
1967                 BUF_UNLOCK(bp);
1968
1969         if (bp->b_qindex == QUEUE_CLEAN) {
1970                 /*
1971                  * Flush the per-cpu queue and notify any waiters.
1972                  */
1973                 if (bd->bd_wanted || (bq != bd->bd_cleanq &&
1974                     bq->bq_len >= bd->bd_lim))
1975                         bd_flush(bd, bq);
1976         }
1977         BQ_UNLOCK(bq);
1978 }
1979
1980 /*
1981  *      bufkva_free:
1982  *
1983  *      Free the kva allocation for a buffer.
1984  *
1985  */
1986 static void
1987 bufkva_free(struct buf *bp)
1988 {
1989
1990 #ifdef INVARIANTS
1991         if (bp->b_kvasize == 0) {
1992                 KASSERT(bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
1993                     bp->b_data == unmapped_buf,
1994                     ("Leaked KVA space on %p", bp));
1995         } else if (buf_mapped(bp))
1996                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
1997         else
1998                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
1999 #endif
2000         if (bp->b_kvasize == 0)
2001                 return;
2002
2003         vmem_free(buffer_arena, (vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
2004         counter_u64_add(bufkvaspace, -bp->b_kvasize);
2005         counter_u64_add(buffreekvacnt, 1);
2006         bp->b_data = bp->b_kvabase = unmapped_buf;
2007         bp->b_kvasize = 0;
2008 }
2009
2010 /*
2011  *      bufkva_alloc:
2012  *
2013  *      Allocate the buffer KVA and set b_kvasize and b_kvabase.
2014  */
2015 static int
2016 bufkva_alloc(struct buf *bp, int maxsize, int gbflags)
2017 {
2018         vm_offset_t addr;
2019         int error;
2020
2021         KASSERT((gbflags & GB_UNMAPPED) == 0 || (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0,
2022             ("Invalid gbflags 0x%x in %s", gbflags, __func__));
2023
2024         bufkva_free(bp);
2025
2026         addr = 0;
2027         error = vmem_alloc(buffer_arena, maxsize, M_BESTFIT | M_NOWAIT, &addr);
2028         if (error != 0) {
2029                 /*
2030                  * Buffer map is too fragmented.  Request the caller
2031                  * to defragment the map.
2032                  */
2033                 return (error);
2034         }
2035         bp->b_kvabase = (caddr_t)addr;
2036         bp->b_kvasize = maxsize;
2037         counter_u64_add(bufkvaspace, bp->b_kvasize);
2038         if ((gbflags & GB_UNMAPPED) != 0) {
2039                 bp->b_data = unmapped_buf;
2040                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2041         } else {
2042                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
2043                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2044         }
2045         return (0);
2046 }
2047
2048 /*
2049  *      bufkva_reclaim:
2050  *
2051  *      Reclaim buffer kva by freeing buffers holding kva.  This is a vmem
2052  *      callback that fires to avoid returning failure.
2053  */
2054 static void
2055 bufkva_reclaim(vmem_t *vmem, int flags)
2056 {
2057         bool done;
2058         int q;
2059         int i;
2060
2061         done = false;
2062         for (i = 0; i < 5; i++) {
2063                 for (q = 0; q < buf_domains; q++)
2064                         if (buf_recycle(&bdomain[q], true) != 0)
2065                                 done = true;
2066                 if (done)
2067                         break;
2068         }
2069         return;
2070 }
2071
2072 /*
2073  * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.  We must
2074  * clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O . If B_CACHE is set,
2075  * the buffer is valid and we do not have to do anything.
2076  */
2077 static void
2078 breada(struct vnode * vp, daddr_t * rablkno, int * rabsize, int cnt,
2079     struct ucred * cred, int flags, void (*ckhashfunc)(struct buf *))
2080 {
2081         struct buf *rabp;
2082         struct thread *td;
2083         int i;
2084
2085         td = curthread;
2086
2087         for (i = 0; i < cnt; i++, rablkno++, rabsize++) {
2088                 if (inmem(vp, *rablkno))
2089                         continue;
2090                 rabp = getblk(vp, *rablkno, *rabsize, 0, 0, 0);
2091                 if ((rabp->b_flags & B_CACHE) != 0) {
2092                         brelse(rabp);
2093                         continue;
2094                 }
2095 #ifdef RACCT
2096                 if (racct_enable) {
2097                         PROC_LOCK(curproc);
2098                         racct_add_buf(curproc, rabp, 0);
2099                         PROC_UNLOCK(curproc);
2100                 }
2101 #endif /* RACCT */
2102                 td->td_ru.ru_inblock++;
2103                 rabp->b_flags |= B_ASYNC;
2104                 rabp->b_flags &= ~B_INVAL;
2105                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2106                         rabp->b_flags |= B_CKHASH;
2107                         rabp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2108                 }
2109                 rabp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2110                 rabp->b_iocmd = BIO_READ;
2111                 if (rabp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2112                         rabp->b_rcred = crhold(cred);
2113                 vfs_busy_pages(rabp, 0);
2114                 BUF_KERNPROC(rabp);
2115                 rabp->b_iooffset = dbtob(rabp->b_blkno);
2116                 bstrategy(rabp);
2117         }
2118 }
2119
2120 /*
2121  * Entry point for bread() and breadn() via #defines in sys/buf.h.
2122  *
2123  * Get a buffer with the specified data.  Look in the cache first.  We
2124  * must clear BIO_ERROR and B_INVAL prior to initiating I/O.  If B_CACHE
2125  * is set, the buffer is valid and we do not have to do anything, see
2126  * getblk(). Also starts asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2127  *
2128  * Always return a NULL buffer pointer (in bpp) when returning an error.
2129  */
2130 int
2131 breadn_flags(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, daddr_t *rablkno,
2132     int *rabsize, int cnt, struct ucred *cred, int flags,
2133     void (*ckhashfunc)(struct buf *), struct buf **bpp)
2134 {
2135         struct buf *bp;
2136         struct thread *td;
2137         int error, readwait, rv;
2138
2139         CTR3(KTR_BUF, "breadn(%p, %jd, %d)", vp, blkno, size);
2140         td = curthread;
2141         /*
2142          * Can only return NULL if GB_LOCK_NOWAIT or GB_SPARSE flags
2143          * are specified.
2144          */
2145         error = getblkx(vp, blkno, size, 0, 0, flags, &bp);
2146         if (error != 0) {
2147                 *bpp = NULL;
2148                 return (error);
2149         }
2150         flags &= ~GB_NOSPARSE;
2151         *bpp = bp;
2152
2153         /*
2154          * If not found in cache, do some I/O
2155          */
2156         readwait = 0;
2157         if ((bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
2158 #ifdef RACCT
2159                 if (racct_enable) {
2160                         PROC_LOCK(td->td_proc);
2161                         racct_add_buf(td->td_proc, bp, 0);
2162                         PROC_UNLOCK(td->td_proc);
2163                 }
2164 #endif /* RACCT */
2165                 td->td_ru.ru_inblock++;
2166                 bp->b_iocmd = BIO_READ;
2167                 bp->b_flags &= ~B_INVAL;
2168                 if ((flags & GB_CKHASH) != 0) {
2169                         bp->b_flags |= B_CKHASH;
2170                         bp->b_ckhashcalc = ckhashfunc;
2171                 }
2172                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2173                 if (bp->b_rcred == NOCRED && cred != NOCRED)
2174                         bp->b_rcred = crhold(cred);
2175                 vfs_busy_pages(bp, 0);
2176                 bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2177                 bstrategy(bp);
2178                 ++readwait;
2179         }
2180
2181         /*
2182          * Attempt to initiate asynchronous I/O on read-ahead blocks.
2183          */
2184         breada(vp, rablkno, rabsize, cnt, cred, flags, ckhashfunc);
2185
2186         rv = 0;
2187         if (readwait) {
2188                 rv = bufwait(bp);
2189                 if (rv != 0) {
2190                         brelse(bp);
2191                         *bpp = NULL;
2192                 }
2193         }
2194         return (rv);
2195 }
2196
2197 /*
2198  * Write, release buffer on completion.  (Done by iodone
2199  * if async).  Do not bother writing anything if the buffer
2200  * is invalid.
2201  *
2202  * Note that we set B_CACHE here, indicating that buffer is
2203  * fully valid and thus cacheable.  This is true even of NFS
2204  * now so we set it generally.  This could be set either here 
2205  * or in biodone() since the I/O is synchronous.  We put it
2206  * here.
2207  */
2208 int
2209 bufwrite(struct buf *bp)
2210 {
2211         int oldflags;
2212         struct vnode *vp;
2213         long space;
2214         int vp_md;
2215
2216         CTR3(KTR_BUF, "bufwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2217         if ((bp->b_bufobj->bo_flag & BO_DEAD) != 0) {
2218                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF;
2219                 bp->b_flags &= ~B_CACHE;
2220                 brelse(bp);
2221                 return (ENXIO);
2222         }
2223         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2224                 brelse(bp);
2225                 return (0);
2226         }
2227
2228         if (bp->b_flags & B_BARRIER)
2229                 atomic_add_long(&barrierwrites, 1);
2230
2231         oldflags = bp->b_flags;
2232
2233         KASSERT(!(bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG),
2234             ("FFS background buffer should not get here %p", bp));
2235
2236         vp = bp->b_vp;
2237         if (vp)
2238                 vp_md = vp->v_vflag & VV_MD;
2239         else
2240                 vp_md = 0;
2241
2242         /*
2243          * Mark the buffer clean.  Increment the bufobj write count
2244          * before bundirty() call, to prevent other thread from seeing
2245          * empty dirty list and zero counter for writes in progress,
2246          * falsely indicating that the bufobj is clean.
2247          */
2248         bufobj_wref(bp->b_bufobj);
2249         bundirty(bp);
2250
2251         bp->b_flags &= ~B_DONE;
2252         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2253         bp->b_flags |= B_CACHE;
2254         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2255
2256         vfs_busy_pages(bp, 1);
2257
2258         /*
2259          * Normal bwrites pipeline writes
2260          */
2261         bp->b_runningbufspace = bp->b_bufsize;
2262         space = atomic_fetchadd_long(&runningbufspace, bp->b_runningbufspace);
2263
2264 #ifdef RACCT
2265         if (racct_enable) {
2266                 PROC_LOCK(curproc);
2267                 racct_add_buf(curproc, bp, 1);
2268                 PROC_UNLOCK(curproc);
2269         }
2270 #endif /* RACCT */
2271         curthread->td_ru.ru_oublock++;
2272         if (oldflags & B_ASYNC)
2273                 BUF_KERNPROC(bp);
2274         bp->b_iooffset = dbtob(bp->b_blkno);
2275         buf_track(bp, __func__);
2276         bstrategy(bp);
2277
2278         if ((oldflags & B_ASYNC) == 0) {
2279                 int rtval = bufwait(bp);
2280                 brelse(bp);
2281                 return (rtval);
2282         } else if (space > hirunningspace) {
2283                 /*
2284                  * don't allow the async write to saturate the I/O
2285                  * system.  We will not deadlock here because
2286                  * we are blocking waiting for I/O that is already in-progress
2287                  * to complete. We do not block here if it is the update
2288                  * or syncer daemon trying to clean up as that can lead
2289                  * to deadlock.
2290                  */
2291                 if ((curthread->td_pflags & TDP_NORUNNINGBUF) == 0 && !vp_md)
2292                         waitrunningbufspace();
2293         }
2294
2295         return (0);
2296 }
2297
2298 void
2299 bufbdflush(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
2300 {
2301         struct buf *nbp;
2302
2303         if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh + 10) {
2304                 (void) VOP_FSYNC(bp->b_vp, MNT_NOWAIT, curthread);
2305                 altbufferflushes++;
2306         } else if (bo->bo_dirty.bv_cnt > dirtybufthresh) {
2307                 BO_LOCK(bo);
2308                 /*
2309                  * Try to find a buffer to flush.
2310                  */
2311                 TAILQ_FOREACH(nbp, &bo->bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
2312                         if ((nbp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) ||
2313                             BUF_LOCK(nbp,
2314                                      LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL))
2315                                 continue;
2316                         if (bp == nbp)
2317                                 panic("bdwrite: found ourselves");
2318                         BO_UNLOCK(bo);
2319                         /* Don't countdeps with the bo lock held. */
2320                         if (buf_countdeps(nbp, 0)) {
2321                                 BO_LOCK(bo);
2322                                 BUF_UNLOCK(nbp);
2323                                 continue;
2324                         }
2325                         if (nbp->b_flags & B_CLUSTEROK) {
2326                                 vfs_bio_awrite(nbp);
2327                         } else {
2328                                 bremfree(nbp);
2329                                 bawrite(nbp);
2330                         }
2331                         dirtybufferflushes++;
2332                         break;
2333                 }
2334                 if (nbp == NULL)
2335                         BO_UNLOCK(bo);
2336         }
2337 }
2338
2339 /*
2340  * Delayed write. (Buffer is marked dirty).  Do not bother writing
2341  * anything if the buffer is marked invalid.
2342  *
2343  * Note that since the buffer must be completely valid, we can safely
2344  * set B_CACHE.  In fact, we have to set B_CACHE here rather then in
2345  * biodone() in order to prevent getblk from writing the buffer
2346  * out synchronously.
2347  */
2348 void
2349 bdwrite(struct buf *bp)
2350 {
2351         struct thread *td = curthread;
2352         struct vnode *vp;
2353         struct bufobj *bo;
2354
2355         CTR3(KTR_BUF, "bdwrite(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2356         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2357         KASSERT((bp->b_flags & B_BARRIER) == 0,
2358             ("Barrier request in delayed write %p", bp));
2359
2360         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2361                 brelse(bp);
2362                 return;
2363         }
2364
2365         /*
2366          * If we have too many dirty buffers, don't create any more.
2367          * If we are wildly over our limit, then force a complete
2368          * cleanup. Otherwise, just keep the situation from getting
2369          * out of control. Note that we have to avoid a recursive
2370          * disaster and not try to clean up after our own cleanup!
2371          */
2372         vp = bp->b_vp;
2373         bo = bp->b_bufobj;
2374         if ((td->td_pflags & (TDP_COWINPROGRESS|TDP_INBDFLUSH)) == 0) {
2375                 td->td_pflags |= TDP_INBDFLUSH;
2376                 BO_BDFLUSH(bo, bp);
2377                 td->td_pflags &= ~TDP_INBDFLUSH;
2378         } else
2379                 recursiveflushes++;
2380
2381         bdirty(bp);
2382         /*
2383          * Set B_CACHE, indicating that the buffer is fully valid.  This is
2384          * true even of NFS now.
2385          */
2386         bp->b_flags |= B_CACHE;
2387
2388         /*
2389          * This bmap keeps the system from needing to do the bmap later,
2390          * perhaps when the system is attempting to do a sync.  Since it
2391          * is likely that the indirect block -- or whatever other datastructure
2392          * that the filesystem needs is still in memory now, it is a good
2393          * thing to do this.  Note also, that if the pageout daemon is
2394          * requesting a sync -- there might not be enough memory to do
2395          * the bmap then...  So, this is important to do.
2396          */
2397         if (vp->v_type != VCHR && bp->b_lblkno == bp->b_blkno) {
2398                 VOP_BMAP(vp, bp->b_lblkno, NULL, &bp->b_blkno, NULL, NULL);
2399         }
2400
2401         buf_track(bp, __func__);
2402
2403         /*
2404          * Set the *dirty* buffer range based upon the VM system dirty
2405          * pages.
2406          *
2407          * Mark the buffer pages as clean.  We need to do this here to
2408          * satisfy the vnode_pager and the pageout daemon, so that it
2409          * thinks that the pages have been "cleaned".  Note that since
2410          * the pages are in a delayed write buffer -- the VFS layer
2411          * "will" see that the pages get written out on the next sync,
2412          * or perhaps the cluster will be completed.
2413          */
2414         vfs_clean_pages_dirty_buf(bp);
2415         bqrelse(bp);
2416
2417         /*
2418          * note: we cannot initiate I/O from a bdwrite even if we wanted to,
2419          * due to the softdep code.
2420          */
2421 }
2422
2423 /*
2424  *      bdirty:
2425  *
2426  *      Turn buffer into delayed write request.  We must clear BIO_READ and
2427  *      B_RELBUF, and we must set B_DELWRI.  We reassign the buffer to 
2428  *      itself to properly update it in the dirty/clean lists.  We mark it
2429  *      B_DONE to ensure that any asynchronization of the buffer properly
2430  *      clears B_DONE ( else a panic will occur later ).  
2431  *
2432  *      bdirty() is kinda like bdwrite() - we have to clear B_INVAL which
2433  *      might have been set pre-getblk().  Unlike bwrite/bdwrite, bdirty()
2434  *      should only be called if the buffer is known-good.
2435  *
2436  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2437  *      count.
2438  *
2439  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2440  */
2441 void
2442 bdirty(struct buf *bp)
2443 {
2444
2445         CTR3(KTR_BUF, "bdirty(%p) vp %p flags %X",
2446             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2447         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2448         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2449             ("bdirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2450         bp->b_flags &= ~(B_RELBUF);
2451         bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
2452
2453         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
2454                 bp->b_flags |= /* XXX B_DONE | */ B_DELWRI;
2455                 reassignbuf(bp);
2456                 bdirtyadd(bp);
2457         }
2458 }
2459
2460 /*
2461  *      bundirty:
2462  *
2463  *      Clear B_DELWRI for buffer.
2464  *
2465  *      Since the buffer is not on a queue, we do not update the numfreebuffers
2466  *      count.
2467  *      
2468  *      The buffer must be on QUEUE_NONE.
2469  */
2470
2471 void
2472 bundirty(struct buf *bp)
2473 {
2474
2475         CTR3(KTR_BUF, "bundirty(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2476         KASSERT(bp->b_bufobj != NULL, ("No b_bufobj %p", bp));
2477         KASSERT(bp->b_flags & B_REMFREE || bp->b_qindex == QUEUE_NONE,
2478             ("bundirty: buffer %p still on queue %d", bp, bp->b_qindex));
2479
2480         if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
2481                 bp->b_flags &= ~B_DELWRI;
2482                 reassignbuf(bp);
2483                 bdirtysub(bp);
2484         }
2485         /*
2486          * Since it is now being written, we can clear its deferred write flag.
2487          */
2488         bp->b_flags &= ~B_DEFERRED;
2489 }
2490
2491 /*
2492  *      bawrite:
2493  *
2494  *      Asynchronous write.  Start output on a buffer, but do not wait for
2495  *      it to complete.  The buffer is released when the output completes.
2496  *
2497  *      bwrite() ( or the VOP routine anyway ) is responsible for handling 
2498  *      B_INVAL buffers.  Not us.
2499  */
2500 void
2501 bawrite(struct buf *bp)
2502 {
2503
2504         bp->b_flags |= B_ASYNC;
2505         (void) bwrite(bp);
2506 }
2507
2508 /*
2509  *      babarrierwrite:
2510  *
2511  *      Asynchronous barrier write.  Start output on a buffer, but do not
2512  *      wait for it to complete.  Place a write barrier after this write so
2513  *      that this buffer and all buffers written before it are committed to
2514  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2515  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2516  */
2517 void
2518 babarrierwrite(struct buf *bp)
2519 {
2520
2521         bp->b_flags |= B_ASYNC | B_BARRIER;
2522         (void) bwrite(bp);
2523 }
2524
2525 /*
2526  *      bbarrierwrite:
2527  *
2528  *      Synchronous barrier write.  Start output on a buffer and wait for
2529  *      it to complete.  Place a write barrier after this write so that
2530  *      this buffer and all buffers written before it are committed to 
2531  *      the disk before any buffers written after this write are committed
2532  *      to the disk.  The buffer is released when the output completes.
2533  */
2534 int
2535 bbarrierwrite(struct buf *bp)
2536 {
2537
2538         bp->b_flags |= B_BARRIER;
2539         return (bwrite(bp));
2540 }
2541
2542 /*
2543  *      bwillwrite:
2544  *
2545  *      Called prior to the locking of any vnodes when we are expecting to
2546  *      write.  We do not want to starve the buffer cache with too many
2547  *      dirty buffers so we block here.  By blocking prior to the locking
2548  *      of any vnodes we attempt to avoid the situation where a locked vnode
2549  *      prevents the various system daemons from flushing related buffers.
2550  */
2551 void
2552 bwillwrite(void)
2553 {
2554
2555         if (buf_dirty_count_severe()) {
2556                 mtx_lock(&bdirtylock);
2557                 while (buf_dirty_count_severe()) {
2558                         bdirtywait = 1;
2559                         msleep(&bdirtywait, &bdirtylock, (PRIBIO + 4),
2560                             "flswai", 0);
2561                 }
2562                 mtx_unlock(&bdirtylock);
2563         }
2564 }
2565
2566 /*
2567  * Return true if we have too many dirty buffers.
2568  */
2569 int
2570 buf_dirty_count_severe(void)
2571 {
2572
2573         return (!BIT_EMPTY(BUF_DOMAINS, &bdhidirty));
2574 }
2575
2576 /*
2577  *      brelse:
2578  *
2579  *      Release a busy buffer and, if requested, free its resources.  The
2580  *      buffer will be stashed in the appropriate bufqueue[] allowing it
2581  *      to be accessed later as a cache entity or reused for other purposes.
2582  */
2583 void
2584 brelse(struct buf *bp)
2585 {
2586         struct mount *v_mnt;
2587         int qindex;
2588
2589         /*
2590          * Many functions erroneously call brelse with a NULL bp under rare
2591          * error conditions. Simply return when called with a NULL bp.
2592          */
2593         if (bp == NULL)
2594                 return;
2595         CTR3(KTR_BUF, "brelse(%p) vp %p flags %X",
2596             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2597         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2598             ("brelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2599         KASSERT((bp->b_flags & B_VMIO) != 0 || (bp->b_flags & B_NOREUSE) == 0,
2600             ("brelse: non-VMIO buffer marked NOREUSE"));
2601
2602         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2603                 /*
2604                  * Do not process, in particular, do not handle the
2605                  * B_INVAL/B_RELBUF and do not release to free list.
2606                  */
2607                 BUF_UNLOCK(bp);
2608                 return;
2609         }
2610
2611         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2612                 bqrelse(bp);
2613                 return;
2614         }
2615
2616         if ((bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG | BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2617                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2618                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2619                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2620                 bdirty(bp);
2621         }
2622
2623         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2624             (bp->b_flags & B_INVALONERR)) {
2625                 /*
2626                  * Forced invalidation of dirty buffer contents, to be used
2627                  * after a failed write in the rare case that the loss of the
2628                  * contents is acceptable.  The buffer is invalidated and
2629                  * freed.
2630                  */
2631                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_RELBUF | B_NOCACHE;
2632                 bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_CACHE);
2633         }
2634
2635         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE && (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) &&
2636             (bp->b_error != ENXIO || !LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) &&
2637             !(bp->b_flags & B_INVAL)) {
2638                 /*
2639                  * Failed write, redirty.  All errors except ENXIO (which
2640                  * means the device is gone) are treated as being
2641                  * transient.
2642                  *
2643                  * XXX Treating EIO as transient is not correct; the
2644                  * contract with the local storage device drivers is that
2645                  * they will only return EIO once the I/O is no longer
2646                  * retriable.  Network I/O also respects this through the
2647                  * guarantees of TCP and/or the internal retries of NFS.
2648                  * ENOMEM might be transient, but we also have no way of
2649                  * knowing when its ok to retry/reschedule.  In general,
2650                  * this entire case should be made obsolete through better
2651                  * error handling/recovery and resource scheduling.
2652                  *
2653                  * Do this also for buffers that failed with ENXIO, but have
2654                  * non-empty dependencies - the soft updates code might need
2655                  * to access the buffer to untangle them.
2656                  *
2657                  * Must clear BIO_ERROR to prevent pages from being scrapped.
2658                  */
2659                 bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
2660                 bdirty(bp);
2661         } else if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL)) ||
2662             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) || (bp->b_bufsize <= 0)) {
2663                 /*
2664                  * Either a failed read I/O, or we were asked to free or not
2665                  * cache the buffer, or we failed to write to a device that's
2666                  * no longer present.
2667                  */
2668                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2669                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
2670                         buf_deallocate(bp);
2671                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2672                         bdirtysub(bp);
2673                 bp->b_flags &= ~(B_DELWRI | B_CACHE);
2674                 if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
2675                         allocbuf(bp, 0);
2676                         if (bp->b_vp)
2677                                 brelvp(bp);
2678                 }
2679         }
2680
2681         /*
2682          * We must clear B_RELBUF if B_DELWRI is set.  If vfs_vmio_truncate() 
2683          * is called with B_DELWRI set, the underlying pages may wind up
2684          * getting freed causing a previous write (bdwrite()) to get 'lost'
2685          * because pages associated with a B_DELWRI bp are marked clean.
2686          * 
2687          * We still allow the B_INVAL case to call vfs_vmio_truncate(), even
2688          * if B_DELWRI is set.
2689          */
2690         if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2691                 bp->b_flags &= ~B_RELBUF;
2692
2693         /*
2694          * VMIO buffer rundown.  It is not very necessary to keep a VMIO buffer
2695          * constituted, not even NFS buffers now.  Two flags effect this.  If
2696          * B_INVAL, the struct buf is invalidated but the VM object is kept
2697          * around ( i.e. so it is trivial to reconstitute the buffer later ).
2698          *
2699          * If BIO_ERROR or B_NOCACHE is set, pages in the VM object will be
2700          * invalidated.  BIO_ERROR cannot be set for a failed write unless the
2701          * buffer is also B_INVAL because it hits the re-dirtying code above.
2702          *
2703          * Normally we can do this whether a buffer is B_DELWRI or not.  If
2704          * the buffer is an NFS buffer, it is tracking piecemeal writes or
2705          * the commit state and we cannot afford to lose the buffer. If the
2706          * buffer has a background write in progress, we need to keep it
2707          * around to prevent it from being reconstituted and starting a second
2708          * background write.
2709          */
2710
2711         v_mnt = bp->b_vp != NULL ? bp->b_vp->v_mount : NULL;
2712
2713         if ((bp->b_flags & B_VMIO) && (bp->b_flags & B_NOCACHE ||
2714             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR && bp->b_iocmd == BIO_READ)) &&
2715             (v_mnt == NULL || (v_mnt->mnt_vfc->vfc_flags & VFCF_NETWORK) == 0 ||
2716             vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) || (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0)) {
2717                 vfs_vmio_invalidate(bp);
2718                 allocbuf(bp, 0);
2719         }
2720
2721         if ((bp->b_flags & (B_INVAL | B_RELBUF)) != 0 ||
2722             (bp->b_flags & (B_DELWRI | B_NOREUSE)) == B_NOREUSE) {
2723                 allocbuf(bp, 0);
2724                 bp->b_flags &= ~B_NOREUSE;
2725                 if (bp->b_vp != NULL)
2726                         brelvp(bp);
2727         }
2728                         
2729         /*
2730          * If the buffer has junk contents signal it and eventually
2731          * clean up B_DELWRI and diassociate the vnode so that gbincore()
2732          * doesn't find it.
2733          */
2734         if (bp->b_bufsize == 0 || (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) != 0 ||
2735             (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF)) != 0)
2736                 bp->b_flags |= B_INVAL;
2737         if (bp->b_flags & B_INVAL) {
2738                 if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2739                         bundirty(bp);
2740                 if (bp->b_vp)
2741                         brelvp(bp);
2742         }
2743
2744         buf_track(bp, __func__);
2745
2746         /* buffers with no memory */
2747         if (bp->b_bufsize == 0) {
2748                 buf_free(bp);
2749                 return;
2750         }
2751         /* buffers with junk contents */
2752         if (bp->b_flags & (B_INVAL | B_NOCACHE | B_RELBUF) ||
2753             (bp->b_ioflags & BIO_ERROR)) {
2754                 bp->b_xflags &= ~(BX_BKGRDWRITE | BX_ALTDATA);
2755                 if (bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG)
2756                         panic("losing buffer 2");
2757                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2758                 bp->b_flags |= B_AGE;
2759         /* remaining buffers */
2760         } else if (bp->b_flags & B_DELWRI)
2761                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2762         else
2763                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2764
2765         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 && (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2766                 panic("brelse: not dirty");
2767
2768         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_RELBUF | B_DIRECT);
2769         /* binsfree unlocks bp. */
2770         binsfree(bp, qindex);
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Release a buffer back to the appropriate queue but do not try to free
2775  * it.  The buffer is expected to be used again soon.
2776  *
2777  * bqrelse() is used by bdwrite() to requeue a delayed write, and used by
2778  * biodone() to requeue an async I/O on completion.  It is also used when
2779  * known good buffers need to be requeued but we think we may need the data
2780  * again soon.
2781  *
2782  * XXX we should be able to leave the B_RELBUF hint set on completion.
2783  */
2784 void
2785 bqrelse(struct buf *bp)
2786 {
2787         int qindex;
2788
2789         CTR3(KTR_BUF, "bqrelse(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
2790         KASSERT(!(bp->b_flags & (B_CLUSTER|B_PAGING)),
2791             ("bqrelse: inappropriate B_PAGING or B_CLUSTER bp %p", bp));
2792
2793         qindex = QUEUE_NONE;
2794         if (BUF_LOCKRECURSED(bp)) {
2795                 /* do not release to free list */
2796                 BUF_UNLOCK(bp);
2797                 return;
2798         }
2799         bp->b_flags &= ~(B_ASYNC | B_NOCACHE | B_AGE | B_RELBUF);
2800
2801         if (bp->b_flags & B_MANAGED) {
2802                 if (bp->b_flags & B_REMFREE)
2803                         bremfreef(bp);
2804                 goto out;
2805         }
2806
2807         /* buffers with stale but valid contents */
2808         if ((bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 || (bp->b_vflags & (BV_BKGRDINPROG |
2809             BV_BKGRDERR)) == BV_BKGRDERR) {
2810                 BO_LOCK(bp->b_bufobj);
2811                 bp->b_vflags &= ~BV_BKGRDERR;
2812                 BO_UNLOCK(bp->b_bufobj);
2813                 qindex = QUEUE_DIRTY;
2814         } else {
2815                 if ((bp->b_flags & B_DELWRI) == 0 &&
2816                     (bp->b_xflags & BX_VNDIRTY))
2817                         panic("bqrelse: not dirty");
2818                 if ((bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0) {
2819                         brelse(bp);
2820                         return;
2821                 }
2822                 qindex = QUEUE_CLEAN;
2823         }
2824         buf_track(bp, __func__);
2825         /* binsfree unlocks bp. */
2826         binsfree(bp, qindex);
2827         return;
2828
2829 out:
2830         buf_track(bp, __func__);
2831         /* unlock */
2832         BUF_UNLOCK(bp);
2833 }
2834
2835 /*
2836  * Complete I/O to a VMIO backed page.  Validate the pages as appropriate,
2837  * restore bogus pages.
2838  */
2839 static void
2840 vfs_vmio_iodone(struct buf *bp)
2841 {
2842         vm_ooffset_t foff;
2843         vm_page_t m;
2844         vm_object_t obj;
2845         struct vnode *vp __unused;
2846         int i, iosize, resid;
2847         bool bogus;
2848
2849         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2850         KASSERT(REFCOUNT_COUNT(obj->paging_in_progress) >= bp->b_npages,
2851             ("vfs_vmio_iodone: paging in progress(%d) < b_npages(%d)",
2852             REFCOUNT_COUNT(obj->paging_in_progress), bp->b_npages));
2853
2854         vp = bp->b_vp;
2855         KASSERT(vp->v_holdcnt > 0,
2856             ("vfs_vmio_iodone: vnode %p has zero hold count", vp));
2857         KASSERT(vp->v_object != NULL,
2858             ("vfs_vmio_iodone: vnode %p has no vm_object", vp));
2859
2860         foff = bp->b_offset;
2861         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
2862             ("vfs_vmio_iodone: bp %p has no buffer offset", bp));
2863
2864         bogus = false;
2865         iosize = bp->b_bcount - bp->b_resid;
2866         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2867                 resid = ((foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK) - foff;
2868                 if (resid > iosize)
2869                         resid = iosize;
2870
2871                 /*
2872                  * cleanup bogus pages, restoring the originals
2873                  */
2874                 m = bp->b_pages[i];
2875                 if (m == bogus_page) {
2876                         if (bogus == false) {
2877                                 bogus = true;
2878                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
2879                         }
2880                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(foff));
2881                         if (m == NULL)
2882                                 panic("biodone: page disappeared!");
2883                         bp->b_pages[i] = m;
2884                 } else if ((bp->b_iocmd == BIO_READ) && resid > 0) {
2885                         /*
2886                          * In the write case, the valid and clean bits are
2887                          * already changed correctly ( see bdwrite() ), so we 
2888                          * only need to do this here in the read case.
2889                          */
2890                         KASSERT((m->dirty & vm_page_bits(foff & PAGE_MASK,
2891                             resid)) == 0, ("vfs_vmio_iodone: page %p "
2892                             "has unexpected dirty bits", m));
2893                         vfs_page_set_valid(bp, foff, m);
2894                 }
2895                 KASSERT(OFF_TO_IDX(foff) == m->pindex,
2896                     ("vfs_vmio_iodone: foff(%jd)/pindex(%ju) mismatch",
2897                     (intmax_t)foff, (uintmax_t)m->pindex));
2898
2899                 vm_page_sunbusy(m);
2900                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
2901                 iosize -= resid;
2902         }
2903         if (bogus)
2904                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
2905         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
2906         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
2907                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2908                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
2909                     bp->b_pages, bp->b_npages);
2910         }
2911 }
2912
2913 /*
2914  * Perform page invalidation when a buffer is released.  The fully invalid
2915  * pages will be reclaimed later in vfs_vmio_truncate().
2916  */
2917 static void
2918 vfs_vmio_invalidate(struct buf *bp)
2919 {
2920         vm_object_t obj;
2921         vm_page_t m;
2922         int flags, i, resid, poffset, presid;
2923
2924         if (buf_mapped(bp)) {
2925                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2926                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), bp->b_npages);
2927         } else
2928                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2929         /*
2930          * Get the base offset and length of the buffer.  Note that 
2931          * in the VMIO case if the buffer block size is not
2932          * page-aligned then b_data pointer may not be page-aligned.
2933          * But our b_pages[] array *IS* page aligned.
2934          *
2935          * block sizes less then DEV_BSIZE (usually 512) are not 
2936          * supported due to the page granularity bits (m->valid,
2937          * m->dirty, etc...). 
2938          *
2939          * See man buf(9) for more information
2940          */
2941         flags = (bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0 ? VPR_NOREUSE : 0;
2942         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2943         resid = bp->b_bufsize;
2944         poffset = bp->b_offset & PAGE_MASK;
2945         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2946         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
2947                 m = bp->b_pages[i];
2948                 if (m == bogus_page)
2949                         panic("vfs_vmio_invalidate: Unexpected bogus page.");
2950                 bp->b_pages[i] = NULL;
2951
2952                 presid = resid > (PAGE_SIZE - poffset) ?
2953                     (PAGE_SIZE - poffset) : resid;
2954                 KASSERT(presid >= 0, ("brelse: extra page"));
2955                 vm_page_busy_acquire(m, VM_ALLOC_SBUSY);
2956                 if (pmap_page_wired_mappings(m) == 0)
2957                         vm_page_set_invalid(m, poffset, presid);
2958                 vm_page_sunbusy(m);
2959                 vm_page_release_locked(m, flags);
2960                 resid -= presid;
2961                 poffset = 0;
2962         }
2963         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
2964         bp->b_npages = 0;
2965 }
2966
2967 /*
2968  * Page-granular truncation of an existing VMIO buffer.
2969  */
2970 static void
2971 vfs_vmio_truncate(struct buf *bp, int desiredpages)
2972 {
2973         vm_object_t obj;
2974         vm_page_t m;
2975         int flags, i;
2976
2977         if (bp->b_npages == desiredpages)
2978                 return;
2979
2980         if (buf_mapped(bp)) {
2981                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
2982                 pmap_qremove((vm_offset_t)trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data) +
2983                     (desiredpages << PAGE_SHIFT), bp->b_npages - desiredpages);
2984         } else
2985                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
2986
2987         /*
2988          * The object lock is needed only if we will attempt to free pages.
2989          */
2990         flags = (bp->b_flags & B_NOREUSE) != 0 ? VPR_NOREUSE : 0;
2991         if ((bp->b_flags & B_DIRECT) != 0) {
2992                 flags |= VPR_TRYFREE;
2993                 obj = bp->b_bufobj->bo_object;
2994                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
2995         } else {
2996                 obj = NULL;
2997         }
2998         for (i = desiredpages; i < bp->b_npages; i++) {
2999                 m = bp->b_pages[i];
3000                 KASSERT(m != bogus_page, ("allocbuf: bogus page found"));
3001                 bp->b_pages[i] = NULL;
3002                 if (obj != NULL)
3003                         vm_page_release_locked(m, flags);
3004                 else
3005                         vm_page_release(m, flags);
3006         }
3007         if (obj != NULL)
3008                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3009         bp->b_npages = desiredpages;
3010 }
3011
3012 /*
3013  * Byte granular extension of VMIO buffers.
3014  */
3015 static void
3016 vfs_vmio_extend(struct buf *bp, int desiredpages, int size)
3017 {
3018         /*
3019          * We are growing the buffer, possibly in a 
3020          * byte-granular fashion.
3021          */
3022         vm_object_t obj;
3023         vm_offset_t toff;
3024         vm_offset_t tinc;
3025         vm_page_t m;
3026
3027         /*
3028          * Step 1, bring in the VM pages from the object, allocating
3029          * them if necessary.  We must clear B_CACHE if these pages
3030          * are not valid for the range covered by the buffer.
3031          */
3032         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
3033         if (bp->b_npages < desiredpages) {
3034                 /*
3035                  * We must allocate system pages since blocking
3036                  * here could interfere with paging I/O, no
3037                  * matter which process we are.
3038                  *
3039                  * Only exclusive busy can be tested here.
3040                  * Blocking on shared busy might lead to
3041                  * deadlocks once allocbuf() is called after
3042                  * pages are vfs_busy_pages().
3043                  */
3044                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
3045                 (void)vm_page_grab_pages(obj,
3046                     OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + bp->b_npages,
3047                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_IGN_SBUSY |
3048                     VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_WIRED,
3049                     &bp->b_pages[bp->b_npages], desiredpages - bp->b_npages);
3050                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
3051                 bp->b_npages = desiredpages;
3052         }
3053
3054         /*
3055          * Step 2.  We've loaded the pages into the buffer,
3056          * we have to figure out if we can still have B_CACHE
3057          * set.  Note that B_CACHE is set according to the
3058          * byte-granular range ( bcount and size ), not the
3059          * aligned range ( newbsize ).
3060          *
3061          * The VM test is against m->valid, which is DEV_BSIZE
3062          * aligned.  Needless to say, the validity of the data
3063          * needs to also be DEV_BSIZE aligned.  Note that this
3064          * fails with NFS if the server or some other client
3065          * extends the file's EOF.  If our buffer is resized, 
3066          * B_CACHE may remain set! XXX
3067          */
3068         toff = bp->b_bcount;
3069         tinc = PAGE_SIZE - ((bp->b_offset + toff) & PAGE_MASK);
3070         while ((bp->b_flags & B_CACHE) && toff < size) {
3071                 vm_pindex_t pi;
3072
3073                 if (tinc > (size - toff))
3074                         tinc = size - toff;
3075                 pi = ((bp->b_offset & PAGE_MASK) + toff) >> PAGE_SHIFT;
3076                 m = bp->b_pages[pi];
3077                 vfs_buf_test_cache(bp, bp->b_offset, toff, tinc, m);
3078                 toff += tinc;
3079                 tinc = PAGE_SIZE;
3080         }
3081
3082         /*
3083          * Step 3, fixup the KVA pmap.
3084          */
3085         if (buf_mapped(bp))
3086                 bpmap_qenter(bp);
3087         else
3088                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3089 }
3090
3091 /*
3092  * Check to see if a block at a particular lbn is available for a clustered
3093  * write.
3094  */
3095 static int
3096 vfs_bio_clcheck(struct vnode *vp, int size, daddr_t lblkno, daddr_t blkno)
3097 {
3098         struct buf *bpa;
3099         int match;
3100
3101         match = 0;
3102
3103         /* If the buf isn't in core skip it */
3104         if ((bpa = gbincore(&vp->v_bufobj, lblkno)) == NULL)
3105                 return (0);
3106
3107         /* If the buf is busy we don't want to wait for it */
3108         if (BUF_LOCK(bpa, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL) != 0)
3109                 return (0);
3110
3111         /* Only cluster with valid clusterable delayed write buffers */
3112         if ((bpa->b_flags & (B_DELWRI | B_CLUSTEROK | B_INVAL)) !=
3113             (B_DELWRI | B_CLUSTEROK))
3114                 goto done;
3115
3116         if (bpa->b_bufsize != size)
3117                 goto done;
3118
3119         /*
3120          * Check to see if it is in the expected place on disk and that the
3121          * block has been mapped.
3122          */
3123         if ((bpa->b_blkno != bpa->b_lblkno) && (bpa->b_blkno == blkno))
3124                 match = 1;
3125 done:
3126         BUF_UNLOCK(bpa);
3127         return (match);
3128 }
3129
3130 /*
3131  *      vfs_bio_awrite:
3132  *
3133  *      Implement clustered async writes for clearing out B_DELWRI buffers.
3134  *      This is much better then the old way of writing only one buffer at
3135  *      a time.  Note that we may not be presented with the buffers in the 
3136  *      correct order, so we search for the cluster in both directions.
3137  */
3138 int
3139 vfs_bio_awrite(struct buf *bp)
3140 {
3141         struct bufobj *bo;
3142         int i;
3143         int j;
3144         daddr_t lblkno = bp->b_lblkno;
3145         struct vnode *vp = bp->b_vp;
3146         int ncl;
3147         int nwritten;
3148         int size;
3149         int maxcl;
3150         int gbflags;
3151
3152         bo = &vp->v_bufobj;
3153         gbflags = (bp->b_data == unmapped_buf) ? GB_UNMAPPED : 0;
3154         /*
3155          * right now we support clustered writing only to regular files.  If
3156          * we find a clusterable block we could be in the middle of a cluster
3157          * rather then at the beginning.
3158          */
3159         if ((vp->v_type == VREG) && 
3160             (vp->v_mount != 0) && /* Only on nodes that have the size info */
3161             (bp->b_flags & (B_CLUSTEROK | B_INVAL)) == B_CLUSTEROK) {
3162
3163                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3164                 maxcl = MAXPHYS / size;
3165
3166                 BO_RLOCK(bo);
3167                 for (i = 1; i < maxcl; i++)
3168                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno + i,
3169                             bp->b_blkno + ((i * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3170                                 break;
3171
3172                 for (j = 1; i + j <= maxcl && j <= lblkno; j++) 
3173                         if (vfs_bio_clcheck(vp, size, lblkno - j,
3174                             bp->b_blkno - ((j * size) >> DEV_BSHIFT)) == 0)
3175                                 break;
3176                 BO_RUNLOCK(bo);
3177                 --j;
3178                 ncl = i + j;
3179                 /*
3180                  * this is a possible cluster write
3181                  */
3182                 if (ncl != 1) {
3183                         BUF_UNLOCK(bp);
3184                         nwritten = cluster_wbuild(vp, size, lblkno - j, ncl,
3185                             gbflags);
3186                         return (nwritten);
3187                 }
3188         }
3189         bremfree(bp);
3190         bp->b_flags |= B_ASYNC;
3191         /*
3192          * default (old) behavior, writing out only one block
3193          *
3194          * XXX returns b_bufsize instead of b_bcount for nwritten?
3195          */
3196         nwritten = bp->b_bufsize;
3197         (void) bwrite(bp);
3198
3199         return (nwritten);
3200 }
3201
3202 /*
3203  *      getnewbuf_kva:
3204  *
3205  *      Allocate KVA for an empty buf header according to gbflags.
3206  */
3207 static int
3208 getnewbuf_kva(struct buf *bp, int gbflags, int maxsize)
3209 {
3210
3211         if ((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_UNMAPPED) {
3212                 /*
3213                  * In order to keep fragmentation sane we only allocate kva
3214                  * in BKVASIZE chunks.  XXX with vmem we can do page size.
3215                  */
3216                 maxsize = (maxsize + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
3217
3218                 if (maxsize != bp->b_kvasize &&
3219                     bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags))
3220                         return (ENOSPC);
3221         }
3222         return (0);
3223 }
3224
3225 /*
3226  *      getnewbuf:
3227  *
3228  *      Find and initialize a new buffer header, freeing up existing buffers
3229  *      in the bufqueues as necessary.  The new buffer is returned locked.
3230  *
3231  *      We block if:
3232  *              We have insufficient buffer headers
3233  *              We have insufficient buffer space
3234  *              buffer_arena is too fragmented ( space reservation fails )
3235  *              If we have to flush dirty buffers ( but we try to avoid this )
3236  *
3237  *      The caller is responsible for releasing the reserved bufspace after
3238  *      allocbuf() is called.
3239  */
3240 static struct buf *
3241 getnewbuf(struct vnode *vp, int slpflag, int slptimeo, int maxsize, int gbflags)
3242 {
3243         struct bufdomain *bd;
3244         struct buf *bp;
3245         bool metadata, reserved;
3246
3247         bp = NULL;
3248         KASSERT((gbflags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3249             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3250         if (!unmapped_buf_allowed)
3251                 gbflags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3252
3253         if (vp == NULL || (vp->v_vflag & (VV_MD | VV_SYSTEM)) != 0 ||
3254             vp->v_type == VCHR)
3255                 metadata = true;
3256         else
3257                 metadata = false;
3258         if (vp == NULL)
3259                 bd = &bdomain[0];
3260         else
3261                 bd = &bdomain[vp->v_bufobj.bo_domain];
3262
3263         counter_u64_add(getnewbufcalls, 1);
3264         reserved = false;
3265         do {
3266                 if (reserved == false &&
3267                     bufspace_reserve(bd, maxsize, metadata) != 0) {
3268                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3269                         continue;
3270                 }
3271                 reserved = true;
3272                 if ((bp = buf_alloc(bd)) == NULL) {
3273                         counter_u64_add(getnewbufrestarts, 1);
3274                         continue;
3275                 }
3276                 if (getnewbuf_kva(bp, gbflags, maxsize) == 0)
3277                         return (bp);
3278                 break;
3279         } while (buf_recycle(bd, false) == 0);
3280
3281         if (reserved)
3282                 bufspace_release(bd, maxsize);
3283         if (bp != NULL) {
3284                 bp->b_flags |= B_INVAL;
3285                 brelse(bp);
3286         }
3287         bufspace_wait(bd, vp, gbflags, slpflag, slptimeo);
3288
3289         return (NULL);
3290 }
3291
3292 /*
3293  *      buf_daemon:
3294  *
3295  *      buffer flushing daemon.  Buffers are normally flushed by the
3296  *      update daemon but if it cannot keep up this process starts to
3297  *      take the load in an attempt to prevent getnewbuf() from blocking.
3298  */
3299 static struct kproc_desc buf_kp = {
3300         "bufdaemon",
3301         buf_daemon,
3302         &bufdaemonproc
3303 };
3304 SYSINIT(bufdaemon, SI_SUB_KTHREAD_BUF, SI_ORDER_FIRST, kproc_start, &buf_kp);
3305
3306 static int
3307 buf_flush(struct vnode *vp, struct bufdomain *bd, int target)
3308 {
3309         int flushed;
3310
3311         flushed = flushbufqueues(vp, bd, target, 0);
3312         if (flushed == 0) {
3313                 /*
3314                  * Could not find any buffers without rollback
3315                  * dependencies, so just write the first one
3316                  * in the hopes of eventually making progress.
3317                  */
3318                 if (vp != NULL && target > 2)
3319                         target /= 2;
3320                 flushbufqueues(vp, bd, target, 1);
3321         }
3322         return (flushed);
3323 }
3324
3325 static void
3326 buf_daemon()
3327 {
3328         struct bufdomain *bd;
3329         int speedupreq;
3330         int lodirty;
3331         int i;
3332
3333         /*
3334          * This process needs to be suspended prior to shutdown sync.
3335          */
3336         EVENTHANDLER_REGISTER(shutdown_pre_sync, kthread_shutdown, curthread,
3337             SHUTDOWN_PRI_LAST + 100);
3338
3339         /*
3340          * Start the buf clean daemons as children threads.
3341          */
3342         for (i = 0 ; i < buf_domains; i++) {
3343                 int error;
3344
3345                 error = kthread_add((void (*)(void *))bufspace_daemon,
3346                     &bdomain[i], curproc, NULL, 0, 0, "bufspacedaemon-%d", i);
3347                 if (error)
3348                         panic("error %d spawning bufspace daemon", error);
3349         }
3350
3351         /*
3352          * This process is allowed to take the buffer cache to the limit
3353          */
3354         curthread->td_pflags |= TDP_NORUNNINGBUF | TDP_BUFNEED;
3355         mtx_lock(&bdlock);
3356         for (;;) {
3357                 bd_request = 0;
3358                 mtx_unlock(&bdlock);
3359
3360                 kthread_suspend_check();
3361
3362                 /*
3363                  * Save speedupreq for this pass and reset to capture new
3364                  * requests.
3365                  */
3366                 speedupreq = bd_speedupreq;
3367                 bd_speedupreq = 0;
3368
3369                 /*
3370                  * Flush each domain sequentially according to its level and
3371                  * the speedup request.
3372                  */
3373                 for (i = 0; i < buf_domains; i++) {
3374                         bd = &bdomain[i];
3375                         if (speedupreq)
3376                                 lodirty = bd->bd_numdirtybuffers / 2;
3377                         else
3378                                 lodirty = bd->bd_lodirtybuffers;
3379                         while (bd->bd_numdirtybuffers > lodirty) {
3380                                 if (buf_flush(NULL, bd,
3381                                     bd->bd_numdirtybuffers - lodirty) == 0)
3382                                         break;
3383                                 kern_yield(PRI_USER);
3384                         }
3385                 }
3386
3387                 /*
3388                  * Only clear bd_request if we have reached our low water
3389                  * mark.  The buf_daemon normally waits 1 second and
3390                  * then incrementally flushes any dirty buffers that have
3391                  * built up, within reason.
3392                  *
3393                  * If we were unable to hit our low water mark and couldn't
3394                  * find any flushable buffers, we sleep for a short period
3395                  * to avoid endless loops on unlockable buffers.
3396                  */
3397                 mtx_lock(&bdlock);
3398                 if (!BIT_EMPTY(BUF_DOMAINS, &bdlodirty)) {
3399                         /*
3400                          * We reached our low water mark, reset the
3401                          * request and sleep until we are needed again.
3402                          * The sleep is just so the suspend code works.
3403                          */
3404                         bd_request = 0;
3405                         /*
3406                          * Do an extra wakeup in case dirty threshold
3407                          * changed via sysctl and the explicit transition
3408                          * out of shortfall was missed.
3409                          */
3410                         bdirtywakeup();
3411                         if (runningbufspace <= lorunningspace)
3412                                 runningwakeup();
3413                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "psleep", hz);
3414                 } else {
3415                         /*
3416                          * We couldn't find any flushable dirty buffers but
3417                          * still have too many dirty buffers, we
3418                          * have to sleep and try again.  (rare)
3419                          */
3420                         msleep(&bd_request, &bdlock, PVM, "qsleep", hz / 10);
3421                 }
3422         }
3423 }
3424
3425 /*
3426  *      flushbufqueues:
3427  *
3428  *      Try to flush a buffer in the dirty queue.  We must be careful to
3429  *      free up B_INVAL buffers instead of write them, which NFS is 
3430  *      particularly sensitive to.
3431  */
3432 static int flushwithdeps = 0;
3433 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, flushwithdeps, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_STATS,
3434     &flushwithdeps, 0,
3435     "Number of buffers flushed with dependecies that require rollbacks");
3436
3437 static int
3438 flushbufqueues(struct vnode *lvp, struct bufdomain *bd, int target,
3439     int flushdeps)
3440 {
3441         struct bufqueue *bq;
3442         struct buf *sentinel;
3443         struct vnode *vp;
3444         struct mount *mp;
3445         struct buf *bp;
3446         int hasdeps;
3447         int flushed;
3448         int error;
3449         bool unlock;
3450
3451         flushed = 0;
3452         bq = &bd->bd_dirtyq;
3453         bp = NULL;
3454         sentinel = malloc(sizeof(struct buf), M_TEMP, M_WAITOK | M_ZERO);
3455         sentinel->b_qindex = QUEUE_SENTINEL;
3456         BQ_LOCK(bq);
3457         TAILQ_INSERT_HEAD(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3458         BQ_UNLOCK(bq);
3459         while (flushed != target) {
3460                 maybe_yield();
3461                 BQ_LOCK(bq);
3462                 bp = TAILQ_NEXT(sentinel, b_freelist);
3463                 if (bp != NULL) {
3464                         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3465                         TAILQ_INSERT_AFTER(&bq->bq_queue, bp, sentinel,
3466                             b_freelist);
3467                 } else {
3468                         BQ_UNLOCK(bq);
3469                         break;
3470                 }
3471                 /*
3472                  * Skip sentinels inserted by other invocations of the
3473                  * flushbufqueues(), taking care to not reorder them.
3474                  *
3475                  * Only flush the buffers that belong to the
3476                  * vnode locked by the curthread.
3477                  */
3478                 if (bp->b_qindex == QUEUE_SENTINEL || (lvp != NULL &&
3479                     bp->b_vp != lvp)) {
3480                         BQ_UNLOCK(bq);
3481                         continue;
3482                 }
3483                 error = BUF_LOCK(bp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT, NULL);
3484                 BQ_UNLOCK(bq);
3485                 if (error != 0)
3486                         continue;
3487
3488                 /*
3489                  * BKGRDINPROG can only be set with the buf and bufobj
3490                  * locks both held.  We tolerate a race to clear it here.
3491                  */
3492                 if ((bp->b_vflags & BV_BKGRDINPROG) != 0 ||
3493                     (bp->b_flags & B_DELWRI) == 0) {
3494                         BUF_UNLOCK(bp);
3495                         continue;
3496                 }
3497                 if (bp->b_flags & B_INVAL) {
3498                         bremfreef(bp);
3499                         brelse(bp);
3500                         flushed++;
3501                         continue;
3502                 }
3503
3504                 if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep) && buf_countdeps(bp, 0)) {
3505                         if (flushdeps == 0) {
3506                                 BUF_UNLOCK(bp);
3507                                 continue;
3508                         }
3509                         hasdeps = 1;
3510                 } else
3511                         hasdeps = 0;
3512                 /*
3513                  * We must hold the lock on a vnode before writing
3514                  * one of its buffers. Otherwise we may confuse, or
3515                  * in the case of a snapshot vnode, deadlock the
3516                  * system.
3517                  *
3518                  * The lock order here is the reverse of the normal
3519                  * of vnode followed by buf lock.  This is ok because
3520                  * the NOWAIT will prevent deadlock.
3521                  */
3522                 vp = bp->b_vp;
3523                 if (vn_start_write(vp, &mp, V_NOWAIT) != 0) {
3524                         BUF_UNLOCK(bp);
3525                         continue;
3526                 }
3527                 if (lvp == NULL) {
3528                         unlock = true;
3529                         error = vn_lock(vp, LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT);
3530                 } else {
3531                         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getbuf");
3532                         unlock = false;
3533                         error = VOP_ISLOCKED(vp) == LK_EXCLUSIVE ? 0 :
3534                             vn_lock(vp, LK_TRYUPGRADE);
3535                 }
3536                 if (error == 0) {
3537                         CTR3(KTR_BUF, "flushbufqueue(%p) vp %p flags %X",
3538                             bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
3539                         if (curproc == bufdaemonproc) {
3540                                 vfs_bio_awrite(bp);
3541                         } else {
3542                                 bremfree(bp);
3543                                 bwrite(bp);
3544                                 counter_u64_add(notbufdflushes, 1);
3545                         }
3546                         vn_finished_write(mp);
3547                         if (unlock)
3548                                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
3549                         flushwithdeps += hasdeps;
3550                         flushed++;
3551
3552                         /*
3553                          * Sleeping on runningbufspace while holding
3554                          * vnode lock leads to deadlock.
3555                          */
3556                         if (curproc == bufdaemonproc &&
3557                             runningbufspace > hirunningspace)
3558                                 waitrunningbufspace();
3559                         continue;
3560                 }
3561                 vn_finished_write(mp);
3562                 BUF_UNLOCK(bp);
3563         }
3564         BQ_LOCK(bq);
3565         TAILQ_REMOVE(&bq->bq_queue, sentinel, b_freelist);
3566         BQ_UNLOCK(bq);
3567         free(sentinel, M_TEMP);
3568         return (flushed);
3569 }
3570
3571 /*
3572  * Check to see if a block is currently memory resident.
3573  */
3574 struct buf *
3575 incore(struct bufobj *bo, daddr_t blkno)
3576 {
3577         struct buf *bp;
3578
3579         BO_RLOCK(bo);
3580         bp = gbincore(bo, blkno);
3581         BO_RUNLOCK(bo);
3582         return (bp);
3583 }
3584
3585 /*
3586  * Returns true if no I/O is needed to access the
3587  * associated VM object.  This is like incore except
3588  * it also hunts around in the VM system for the data.
3589  */
3590
3591 static int
3592 inmem(struct vnode * vp, daddr_t blkno)
3593 {
3594         vm_object_t obj;
3595         vm_offset_t toff, tinc, size;
3596         vm_page_t m;
3597         vm_ooffset_t off;
3598
3599         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "inmem");
3600
3601         if (incore(&vp->v_bufobj, blkno))
3602                 return 1;
3603         if (vp->v_mount == NULL)
3604                 return 0;
3605         obj = vp->v_object;
3606         if (obj == NULL)
3607                 return (0);
3608
3609         size = PAGE_SIZE;
3610         if (size > vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize)
3611                 size = vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3612         off = (vm_ooffset_t)blkno * (vm_ooffset_t)vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize;
3613
3614         VM_OBJECT_RLOCK(obj);
3615         for (toff = 0; toff < vp->v_mount->mnt_stat.f_iosize; toff += tinc) {
3616                 m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(off + toff));
3617                 if (!m)
3618                         goto notinmem;
3619                 tinc = size;
3620                 if (tinc > PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK))
3621                         tinc = PAGE_SIZE - ((toff + off) & PAGE_MASK);
3622                 if (vm_page_is_valid(m,
3623                     (vm_offset_t) ((toff + off) & PAGE_MASK), tinc) == 0)
3624                         goto notinmem;
3625         }
3626         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3627         return 1;
3628
3629 notinmem:
3630         VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
3631         return (0);
3632 }
3633
3634 /*
3635  * Set the dirty range for a buffer based on the status of the dirty
3636  * bits in the pages comprising the buffer.  The range is limited
3637  * to the size of the buffer.
3638  *
3639  * Tell the VM system that the pages associated with this buffer
3640  * are clean.  This is used for delayed writes where the data is
3641  * going to go to disk eventually without additional VM intevention.
3642  *
3643  * Note that while we only really need to clean through to b_bcount, we
3644  * just go ahead and clean through to b_bufsize.
3645  */
3646 static void
3647 vfs_clean_pages_dirty_buf(struct buf *bp)
3648 {
3649         vm_ooffset_t foff, noff, eoff;
3650         vm_page_t m;
3651         int i;
3652
3653         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 || bp->b_bufsize == 0)
3654                 return;
3655
3656         foff = bp->b_offset;
3657         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
3658             ("vfs_clean_pages_dirty_buf: no buffer offset"));
3659
3660         vfs_busy_pages_acquire(bp);
3661         vfs_setdirty_range(bp);
3662         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3663                 noff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
3664                 eoff = noff;
3665                 if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bufsize)
3666                         eoff = bp->b_offset + bp->b_bufsize;
3667                 m = bp->b_pages[i];
3668                 vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
3669                 /* vm_page_clear_dirty(m, foff & PAGE_MASK, eoff - foff); */
3670                 foff = noff;
3671         }
3672         vfs_busy_pages_release(bp);
3673 }
3674
3675 static void
3676 vfs_setdirty_range(struct buf *bp)
3677 {
3678         vm_offset_t boffset;
3679         vm_offset_t eoffset;
3680         int i;
3681
3682         /*
3683          * test the pages to see if they have been modified directly
3684          * by users through the VM system.
3685          */
3686         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
3687                 vm_page_test_dirty(bp->b_pages[i]);
3688
3689         /*
3690          * Calculate the encompassing dirty range, boffset and eoffset,
3691          * (eoffset - boffset) bytes.
3692          */
3693
3694         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
3695                 if (bp->b_pages[i]->dirty)
3696                         break;
3697         }
3698         boffset = (i << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3699
3700         for (i = bp->b_npages - 1; i >= 0; --i) {
3701                 if (bp->b_pages[i]->dirty) {
3702                         break;
3703                 }
3704         }
3705         eoffset = ((i + 1) << PAGE_SHIFT) - (bp->b_offset & PAGE_MASK);
3706
3707         /*
3708          * Fit it to the buffer.
3709          */
3710
3711         if (eoffset > bp->b_bcount)
3712                 eoffset = bp->b_bcount;
3713
3714         /*
3715          * If we have a good dirty range, merge with the existing
3716          * dirty range.
3717          */
3718
3719         if (boffset < eoffset) {
3720                 if (bp->b_dirtyoff > boffset)
3721                         bp->b_dirtyoff = boffset;
3722                 if (bp->b_dirtyend < eoffset)
3723                         bp->b_dirtyend = eoffset;
3724         }
3725 }
3726
3727 /*
3728  * Allocate the KVA mapping for an existing buffer.
3729  * If an unmapped buffer is provided but a mapped buffer is requested, take
3730  * also care to properly setup mappings between pages and KVA.
3731  */
3732 static void
3733 bp_unmapped_get_kva(struct buf *bp, daddr_t blkno, int size, int gbflags)
3734 {
3735         int bsize, maxsize, need_mapping, need_kva;
3736         off_t offset;
3737
3738         need_mapping = bp->b_data == unmapped_buf &&
3739             (gbflags & GB_UNMAPPED) == 0;
3740         need_kva = bp->b_kvabase == unmapped_buf &&
3741             bp->b_data == unmapped_buf &&
3742             (gbflags & GB_KVAALLOC) != 0;
3743         if (!need_mapping && !need_kva)
3744                 return;
3745
3746         BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
3747
3748         if (need_mapping && bp->b_kvabase != unmapped_buf) {
3749                 /*
3750                  * Buffer is not mapped, but the KVA was already
3751                  * reserved at the time of the instantiation.  Use the
3752                  * allocated space.
3753                  */
3754                 goto has_addr;
3755         }
3756
3757         /*
3758          * Calculate the amount of the address space we would reserve
3759          * if the buffer was mapped.
3760          */
3761         bsize = vn_isdisk(bp->b_vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bp->b_bufobj->bo_bsize;
3762         KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3763         offset = blkno * bsize;
3764         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3765         maxsize = imax(maxsize, bsize);
3766
3767         while (bufkva_alloc(bp, maxsize, gbflags) != 0) {
3768                 if ((gbflags & GB_NOWAIT_BD) != 0) {
3769                         /*
3770                          * XXXKIB: defragmentation cannot
3771                          * succeed, not sure what else to do.
3772                          */
3773                         panic("GB_NOWAIT_BD and GB_UNMAPPED %p", bp);
3774                 }
3775                 counter_u64_add(mappingrestarts, 1);
3776                 bufspace_wait(bufdomain(bp), bp->b_vp, gbflags, 0, 0);
3777         }
3778 has_addr:
3779         if (need_mapping) {
3780                 /* b_offset is handled by bpmap_qenter. */
3781                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
3782                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
3783                 bpmap_qenter(bp);
3784         }
3785 }
3786
3787 struct buf *
3788 getblk(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3789     int flags)
3790 {
3791         struct buf *bp;
3792         int error;
3793
3794         error = getblkx(vp, blkno, size, slpflag, slptimeo, flags, &bp);
3795         if (error != 0)
3796                 return (NULL);
3797         return (bp);
3798 }
3799
3800 /*
3801  *      getblkx:
3802  *
3803  *      Get a block given a specified block and offset into a file/device.
3804  *      The buffers B_DONE bit will be cleared on return, making it almost
3805  *      ready for an I/O initiation.  B_INVAL may or may not be set on 
3806  *      return.  The caller should clear B_INVAL prior to initiating a
3807  *      READ.
3808  *
3809  *      For a non-VMIO buffer, B_CACHE is set to the opposite of B_INVAL for
3810  *      an existing buffer.
3811  *
3812  *      For a VMIO buffer, B_CACHE is modified according to the backing VM.
3813  *      If getblk()ing a previously 0-sized invalid buffer, B_CACHE is set
3814  *      and then cleared based on the backing VM.  If the previous buffer is
3815  *      non-0-sized but invalid, B_CACHE will be cleared.
3816  *
3817  *      If getblk() must create a new buffer, the new buffer is returned with
3818  *      both B_INVAL and B_CACHE clear unless it is a VMIO buffer, in which
3819  *      case it is returned with B_INVAL clear and B_CACHE set based on the
3820  *      backing VM.
3821  *
3822  *      getblk() also forces a bwrite() for any B_DELWRI buffer whos
3823  *      B_CACHE bit is clear.
3824  *      
3825  *      What this means, basically, is that the caller should use B_CACHE to
3826  *      determine whether the buffer is fully valid or not and should clear
3827  *      B_INVAL prior to issuing a read.  If the caller intends to validate
3828  *      the buffer by loading its data area with something, the caller needs
3829  *      to clear B_INVAL.  If the caller does this without issuing an I/O, 
3830  *      the caller should set B_CACHE ( as an optimization ), else the caller
3831  *      should issue the I/O and biodone() will set B_CACHE if the I/O was
3832  *      a write attempt or if it was a successful read.  If the caller 
3833  *      intends to issue a READ, the caller must clear B_INVAL and BIO_ERROR
3834  *      prior to issuing the READ.  biodone() will *not* clear B_INVAL.
3835  */
3836 int
3837 getblkx(struct vnode *vp, daddr_t blkno, int size, int slpflag, int slptimeo,
3838     int flags, struct buf **bpp)
3839 {
3840         struct buf *bp;
3841         struct bufobj *bo;
3842         daddr_t d_blkno;
3843         int bsize, error, maxsize, vmio;
3844         off_t offset;
3845
3846         CTR3(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d)", vp, (long)blkno, size);
3847         KASSERT((flags & (GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC)) != GB_KVAALLOC,
3848             ("GB_KVAALLOC only makes sense with GB_UNMAPPED"));
3849         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "getblk");
3850         if (size > maxbcachebuf)
3851                 panic("getblk: size(%d) > maxbcachebuf(%d)\n", size,
3852                     maxbcachebuf);
3853         if (!unmapped_buf_allowed)
3854                 flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
3855
3856         bo = &vp->v_bufobj;
3857         d_blkno = blkno;
3858 loop:
3859         BO_RLOCK(bo);
3860         bp = gbincore(bo, blkno);
3861         if (bp != NULL) {
3862                 int lockflags;
3863                 /*
3864                  * Buffer is in-core.  If the buffer is not busy nor managed,
3865                  * it must be on a queue.
3866                  */
3867                 lockflags = LK_EXCLUSIVE | LK_SLEEPFAIL | LK_INTERLOCK;
3868
3869                 if ((flags & GB_LOCK_NOWAIT) != 0)
3870                         lockflags |= LK_NOWAIT;
3871
3872                 error = BUF_TIMELOCK(bp, lockflags,
3873                     BO_LOCKPTR(bo), "getblk", slpflag, slptimeo);
3874
3875                 /*
3876                  * If we slept and got the lock we have to restart in case
3877                  * the buffer changed identities.
3878                  */
3879                 if (error == ENOLCK)
3880                         goto loop;
3881                 /* We timed out or were interrupted. */
3882                 else if (error != 0)
3883                         return (error);
3884                 /* If recursed, assume caller knows the rules. */
3885                 else if (BUF_LOCKRECURSED(bp))
3886                         goto end;
3887
3888                 /*
3889                  * The buffer is locked.  B_CACHE is cleared if the buffer is 
3890                  * invalid.  Otherwise, for a non-VMIO buffer, B_CACHE is set
3891                  * and for a VMIO buffer B_CACHE is adjusted according to the
3892                  * backing VM cache.
3893                  */
3894                 if (bp->b_flags & B_INVAL)
3895                         bp->b_flags &= ~B_CACHE;
3896                 else if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_INVAL)) == 0)
3897                         bp->b_flags |= B_CACHE;
3898                 if (bp->b_flags & B_MANAGED)
3899                         MPASS(bp->b_qindex == QUEUE_NONE);
3900                 else
3901                         bremfree(bp);
3902
3903                 /*
3904                  * check for size inconsistencies for non-VMIO case.
3905                  */
3906                 if (bp->b_bcount != size) {
3907                         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0 ||
3908                             (size > bp->b_kvasize)) {
3909                                 if (bp->b_flags & B_DELWRI) {
3910                                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3911                                         bwrite(bp);
3912                                 } else {
3913                                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
3914                                                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
3915                                                 brelse(bp);
3916                                         } else {
3917                                                 bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3918                                                 bwrite(bp);
3919                                         }
3920                                 }
3921                                 goto loop;
3922                         }
3923                 }
3924
3925                 /*
3926                  * Handle the case of unmapped buffer which should
3927                  * become mapped, or the buffer for which KVA
3928                  * reservation is requested.
3929                  */
3930                 bp_unmapped_get_kva(bp, blkno, size, flags);
3931
3932                 /*
3933                  * If the size is inconsistent in the VMIO case, we can resize
3934                  * the buffer.  This might lead to B_CACHE getting set or
3935                  * cleared.  If the size has not changed, B_CACHE remains
3936                  * unchanged from its previous state.
3937                  */
3938                 allocbuf(bp, size);
3939
3940                 KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET, 
3941                     ("getblk: no buffer offset"));
3942
3943                 /*
3944                  * A buffer with B_DELWRI set and B_CACHE clear must
3945                  * be committed before we can return the buffer in
3946                  * order to prevent the caller from issuing a read
3947                  * ( due to B_CACHE not being set ) and overwriting
3948                  * it.
3949                  *
3950                  * Most callers, including NFS and FFS, need this to
3951                  * operate properly either because they assume they
3952                  * can issue a read if B_CACHE is not set, or because
3953                  * ( for example ) an uncached B_DELWRI might loop due 
3954                  * to softupdates re-dirtying the buffer.  In the latter
3955                  * case, B_CACHE is set after the first write completes,
3956                  * preventing further loops.
3957                  * NOTE!  b*write() sets B_CACHE.  If we cleared B_CACHE
3958                  * above while extending the buffer, we cannot allow the
3959                  * buffer to remain with B_CACHE set after the write
3960                  * completes or it will represent a corrupt state.  To
3961                  * deal with this we set B_NOCACHE to scrap the buffer
3962                  * after the write.
3963                  *
3964                  * We might be able to do something fancy, like setting
3965                  * B_CACHE in bwrite() except if B_DELWRI is already set,
3966                  * so the below call doesn't set B_CACHE, but that gets real
3967                  * confusing.  This is much easier.
3968                  */
3969
3970                 if ((bp->b_flags & (B_CACHE|B_DELWRI)) == B_DELWRI) {
3971                         bp->b_flags |= B_NOCACHE;
3972                         bwrite(bp);
3973                         goto loop;
3974                 }
3975                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
3976         } else {
3977                 /*
3978                  * Buffer is not in-core, create new buffer.  The buffer
3979                  * returned by getnewbuf() is locked.  Note that the returned
3980                  * buffer is also considered valid (not marked B_INVAL).
3981                  */
3982                 BO_RUNLOCK(bo);
3983                 /*
3984                  * If the user does not want us to create the buffer, bail out
3985                  * here.
3986                  */
3987                 if (flags & GB_NOCREAT)
3988                         return (EEXIST);
3989
3990                 bsize = vn_isdisk(vp, NULL) ? DEV_BSIZE : bo->bo_bsize;
3991                 KASSERT(bsize != 0, ("bsize == 0, check bo->bo_bsize"));
3992                 offset = blkno * bsize;
3993                 vmio = vp->v_object != NULL;
3994                 if (vmio) {
3995                         maxsize = size + (offset & PAGE_MASK);
3996                 } else {
3997                         maxsize = size;
3998                         /* Do not allow non-VMIO notmapped buffers. */
3999                         flags &= ~(GB_UNMAPPED | GB_KVAALLOC);
4000                 }
4001                 maxsize = imax(maxsize, bsize);
4002                 if ((flags & GB_NOSPARSE) != 0 && vmio &&
4003                     !vn_isdisk(vp, NULL)) {
4004                         error = VOP_BMAP(vp, blkno, NULL, &d_blkno, 0, 0);
4005                         KASSERT(error != EOPNOTSUPP,
4006                             ("GB_NOSPARSE from fs not supporting bmap, vp %p",
4007                             vp));
4008                         if (error != 0)
4009                                 return (error);
4010                         if (d_blkno == -1)
4011                                 return (EJUSTRETURN);
4012                 }
4013
4014                 bp = getnewbuf(vp, slpflag, slptimeo, maxsize, flags);
4015                 if (bp == NULL) {
4016                         if (slpflag || slptimeo)
4017                                 return (ETIMEDOUT);
4018                         /*
4019                          * XXX This is here until the sleep path is diagnosed
4020                          * enough to work under very low memory conditions.
4021                          *
4022                          * There's an issue on low memory, 4BSD+non-preempt
4023                          * systems (eg MIPS routers with 32MB RAM) where buffer
4024                          * exhaustion occurs without sleeping for buffer
4025                          * reclaimation.  This just sticks in a loop and
4026                          * constantly attempts to allocate a buffer, which
4027                          * hits exhaustion and tries to wakeup bufdaemon.
4028                          * This never happens because we never yield.
4029                          *
4030                          * The real solution is to identify and fix these cases
4031                          * so we aren't effectively busy-waiting in a loop
4032                          * until the reclaimation path has cycles to run.
4033                          */
4034                         kern_yield(PRI_USER);
4035                         goto loop;
4036                 }
4037
4038                 /*
4039                  * This code is used to make sure that a buffer is not
4040                  * created while the getnewbuf routine is blocked.
4041                  * This can be a problem whether the vnode is locked or not.
4042                  * If the buffer is created out from under us, we have to
4043                  * throw away the one we just created.
4044                  *
4045                  * Note: this must occur before we associate the buffer
4046                  * with the vp especially considering limitations in
4047                  * the splay tree implementation when dealing with duplicate
4048                  * lblkno's.
4049                  */
4050                 BO_LOCK(bo);
4051                 if (gbincore(bo, blkno)) {
4052                         BO_UNLOCK(bo);
4053                         bp->b_flags |= B_INVAL;
4054                         bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4055                         brelse(bp);
4056                         goto loop;
4057                 }
4058
4059                 /*
4060                  * Insert the buffer into the hash, so that it can
4061                  * be found by incore.
4062                  */
4063                 bp->b_lblkno = blkno;
4064                 bp->b_blkno = d_blkno;
4065                 bp->b_offset = offset;
4066                 bgetvp(vp, bp);
4067                 BO_UNLOCK(bo);
4068
4069                 /*
4070                  * set B_VMIO bit.  allocbuf() the buffer bigger.  Since the
4071                  * buffer size starts out as 0, B_CACHE will be set by
4072                  * allocbuf() for the VMIO case prior to it testing the
4073                  * backing store for validity.
4074                  */
4075
4076                 if (vmio) {
4077                         bp->b_flags |= B_VMIO;
4078                         KASSERT(vp->v_object == bp->b_bufobj->bo_object,
4079                             ("ARGH! different b_bufobj->bo_object %p %p %p\n",
4080                             bp, vp->v_object, bp->b_bufobj->bo_object));
4081                 } else {
4082                         bp->b_flags &= ~B_VMIO;
4083                         KASSERT(bp->b_bufobj->bo_object == NULL,
4084                             ("ARGH! has b_bufobj->bo_object %p %p\n",
4085                             bp, bp->b_bufobj->bo_object));
4086                         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4087                 }
4088
4089                 allocbuf(bp, size);
4090                 bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4091                 bp->b_flags &= ~B_DONE;
4092         }
4093         CTR4(KTR_BUF, "getblk(%p, %ld, %d) = %p", vp, (long)blkno, size, bp);
4094 end:
4095         buf_track(bp, __func__);
4096         KASSERT(bp->b_bufobj == bo,
4097             ("bp %p wrong b_bufobj %p should be %p", bp, bp->b_bufobj, bo));
4098         *bpp = bp;
4099         return (0);
4100 }
4101
4102 /*
4103  * Get an empty, disassociated buffer of given size.  The buffer is initially
4104  * set to B_INVAL.
4105  */
4106 struct buf *
4107 geteblk(int size, int flags)
4108 {
4109         struct buf *bp;
4110         int maxsize;
4111
4112         maxsize = (size + BKVAMASK) & ~BKVAMASK;
4113         while ((bp = getnewbuf(NULL, 0, 0, maxsize, flags)) == NULL) {
4114                 if ((flags & GB_NOWAIT_BD) &&
4115                     (curthread->td_pflags & TDP_BUFNEED) != 0)
4116                         return (NULL);
4117         }
4118         allocbuf(bp, size);
4119         bufspace_release(bufdomain(bp), maxsize);
4120         bp->b_flags |= B_INVAL; /* b_dep cleared by getnewbuf() */
4121         return (bp);
4122 }
4123
4124 /*
4125  * Truncate the backing store for a non-vmio buffer.
4126  */
4127 static void
4128 vfs_nonvmio_truncate(struct buf *bp, int newbsize)
4129 {
4130
4131         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4132                 /*
4133                  * malloced buffers are not shrunk
4134                  */
4135                 if (newbsize == 0) {
4136                         bufmallocadjust(bp, 0);
4137                         free(bp->b_data, M_BIOBUF);
4138                         bp->b_data = bp->b_kvabase;
4139                         bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4140                 }
4141                 return;
4142         }
4143         vm_hold_free_pages(bp, newbsize);
4144         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4145 }
4146
4147 /*
4148  * Extend the backing for a non-VMIO buffer.
4149  */
4150 static void
4151 vfs_nonvmio_extend(struct buf *bp, int newbsize)
4152 {
4153         caddr_t origbuf;
4154         int origbufsize;
4155
4156         /*
4157          * We only use malloced memory on the first allocation.
4158          * and revert to page-allocated memory when the buffer
4159          * grows.
4160          *
4161          * There is a potential smp race here that could lead
4162          * to bufmallocspace slightly passing the max.  It
4163          * is probably extremely rare and not worth worrying
4164          * over.
4165          */
4166         if (bp->b_bufsize == 0 && newbsize <= PAGE_SIZE/2 &&
4167             bufmallocspace < maxbufmallocspace) {
4168                 bp->b_data = malloc(newbsize, M_BIOBUF, M_WAITOK);
4169                 bp->b_flags |= B_MALLOC;
4170                 bufmallocadjust(bp, newbsize);
4171                 return;
4172         }
4173
4174         /*
4175          * If the buffer is growing on its other-than-first
4176          * allocation then we revert to the page-allocation
4177          * scheme.
4178          */
4179         origbuf = NULL;
4180         origbufsize = 0;
4181         if (bp->b_flags & B_MALLOC) {
4182                 origbuf = bp->b_data;
4183                 origbufsize = bp->b_bufsize;
4184                 bp->b_data = bp->b_kvabase;
4185                 bufmallocadjust(bp, 0);
4186                 bp->b_flags &= ~B_MALLOC;
4187                 newbsize = round_page(newbsize);
4188         }
4189         vm_hold_load_pages(bp, (vm_offset_t) bp->b_data + bp->b_bufsize,
4190             (vm_offset_t) bp->b_data + newbsize);
4191         if (origbuf != NULL) {
4192                 bcopy(origbuf, bp->b_data, origbufsize);
4193                 free(origbuf, M_BIOBUF);
4194         }
4195         bufspace_adjust(bp, newbsize);
4196 }
4197
4198 /*
4199  * This code constitutes the buffer memory from either anonymous system
4200  * memory (in the case of non-VMIO operations) or from an associated
4201  * VM object (in the case of VMIO operations).  This code is able to
4202  * resize a buffer up or down.
4203  *
4204  * Note that this code is tricky, and has many complications to resolve
4205  * deadlock or inconsistent data situations.  Tread lightly!!! 
4206  * There are B_CACHE and B_DELWRI interactions that must be dealt with by 
4207  * the caller.  Calling this code willy nilly can result in the loss of data.
4208  *
4209  * allocbuf() only adjusts B_CACHE for VMIO buffers.  getblk() deals with
4210  * B_CACHE for the non-VMIO case.
4211  */
4212 int
4213 allocbuf(struct buf *bp, int size)
4214 {
4215         int newbsize;
4216
4217         if (bp->b_bcount == size)
4218                 return (1);
4219
4220         if (bp->b_kvasize != 0 && bp->b_kvasize < size)
4221                 panic("allocbuf: buffer too small");
4222
4223         newbsize = roundup2(size, DEV_BSIZE);
4224         if ((bp->b_flags & B_VMIO) == 0) {
4225                 if ((bp->b_flags & B_MALLOC) == 0)
4226                         newbsize = round_page(newbsize);
4227                 /*
4228                  * Just get anonymous memory from the kernel.  Don't
4229                  * mess with B_CACHE.
4230                  */
4231                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4232                         vfs_nonvmio_truncate(bp, newbsize);
4233                 else if (newbsize > bp->b_bufsize)
4234                         vfs_nonvmio_extend(bp, newbsize);
4235         } else {
4236                 int desiredpages;
4237
4238                 desiredpages = (size == 0) ? 0 :
4239                     num_pages((bp->b_offset & PAGE_MASK) + newbsize);
4240
4241                 if (bp->b_flags & B_MALLOC)
4242                         panic("allocbuf: VMIO buffer can't be malloced");
4243                 /*
4244                  * Set B_CACHE initially if buffer is 0 length or will become
4245                  * 0-length.
4246                  */
4247                 if (size == 0 || bp->b_bufsize == 0)
4248                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4249
4250                 if (newbsize < bp->b_bufsize)
4251                         vfs_vmio_truncate(bp, desiredpages);
4252                 /* XXX This looks as if it should be newbsize > b_bufsize */
4253                 else if (size > bp->b_bcount)
4254                         vfs_vmio_extend(bp, desiredpages, size);
4255                 bufspace_adjust(bp, newbsize);
4256         }
4257         bp->b_bcount = size;            /* requested buffer size. */
4258         return (1);
4259 }
4260
4261 extern int inflight_transient_maps;
4262
4263 static struct bio_queue nondump_bios;
4264
4265 void
4266 biodone(struct bio *bp)
4267 {
4268         struct mtx *mtxp;
4269         void (*done)(struct bio *);
4270         vm_offset_t start, end;
4271
4272         biotrack(bp, __func__);
4273
4274         /*
4275          * Avoid completing I/O when dumping after a panic since that may
4276          * result in a deadlock in the filesystem or pager code.  Note that
4277          * this doesn't affect dumps that were started manually since we aim
4278          * to keep the system usable after it has been resumed.
4279          */
4280         if (__predict_false(dumping && SCHEDULER_STOPPED())) {
4281                 TAILQ_INSERT_HEAD(&nondump_bios, bp, bio_queue);
4282                 return;
4283         }
4284         if ((bp->bio_flags & BIO_TRANSIENT_MAPPING) != 0) {
4285                 bp->bio_flags &= ~BIO_TRANSIENT_MAPPING;
4286                 bp->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
4287                 start = trunc_page((vm_offset_t)bp->bio_data);
4288                 end = round_page((vm_offset_t)bp->bio_data + bp->bio_length);
4289                 bp->bio_data = unmapped_buf;
4290                 pmap_qremove(start, atop(end - start));
4291                 vmem_free(transient_arena, start, end - start);
4292                 atomic_add_int(&inflight_transient_maps, -1);
4293         }
4294         done = bp->bio_done;
4295         if (done == NULL) {
4296                 mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4297                 mtx_lock(mtxp);
4298                 bp->bio_flags |= BIO_DONE;
4299                 wakeup(bp);
4300                 mtx_unlock(mtxp);
4301         } else
4302                 done(bp);
4303 }
4304
4305 /*
4306  * Wait for a BIO to finish.
4307  */
4308 int
4309 biowait(struct bio *bp, const char *wchan)
4310 {
4311         struct mtx *mtxp;
4312
4313         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4314         mtx_lock(mtxp);
4315         while ((bp->bio_flags & BIO_DONE) == 0)
4316                 msleep(bp, mtxp, PRIBIO, wchan, 0);
4317         mtx_unlock(mtxp);
4318         if (bp->bio_error != 0)
4319                 return (bp->bio_error);
4320         if (!(bp->bio_flags & BIO_ERROR))
4321                 return (0);
4322         return (EIO);
4323 }
4324
4325 void
4326 biofinish(struct bio *bp, struct devstat *stat, int error)
4327 {
4328         
4329         if (error) {
4330                 bp->bio_error = error;
4331                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
4332         }
4333         if (stat != NULL)
4334                 devstat_end_transaction_bio(stat, bp);
4335         biodone(bp);
4336 }
4337
4338 #if defined(BUF_TRACKING) || defined(FULL_BUF_TRACKING)
4339 void
4340 biotrack_buf(struct bio *bp, const char *location)
4341 {
4342
4343         buf_track(bp->bio_track_bp, location);
4344 }
4345 #endif
4346
4347 /*
4348  *      bufwait:
4349  *
4350  *      Wait for buffer I/O completion, returning error status.  The buffer
4351  *      is left locked and B_DONE on return.  B_EINTR is converted into an EINTR
4352  *      error and cleared.
4353  */
4354 int
4355 bufwait(struct buf *bp)
4356 {
4357         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4358                 bwait(bp, PRIBIO, "biord");
4359         else
4360                 bwait(bp, PRIBIO, "biowr");
4361         if (bp->b_flags & B_EINTR) {
4362                 bp->b_flags &= ~B_EINTR;
4363                 return (EINTR);
4364         }
4365         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
4366                 return (bp->b_error ? bp->b_error : EIO);
4367         } else {
4368                 return (0);
4369         }
4370 }
4371
4372 /*
4373  *      bufdone:
4374  *
4375  *      Finish I/O on a buffer, optionally calling a completion function.
4376  *      This is usually called from an interrupt so process blocking is
4377  *      not allowed.
4378  *
4379  *      biodone is also responsible for setting B_CACHE in a B_VMIO bp.
4380  *      In a non-VMIO bp, B_CACHE will be set on the next getblk() 
4381  *      assuming B_INVAL is clear.
4382  *
4383  *      For the VMIO case, we set B_CACHE if the op was a read and no
4384  *      read error occurred, or if the op was a write.  B_CACHE is never
4385  *      set if the buffer is invalid or otherwise uncacheable.
4386  *
4387  *      bufdone does not mess with B_INVAL, allowing the I/O routine or the
4388  *      initiator to leave B_INVAL set to brelse the buffer out of existence
4389  *      in the biodone routine.
4390  */
4391 void
4392 bufdone(struct buf *bp)
4393 {
4394         struct bufobj *dropobj;
4395         void    (*biodone)(struct buf *);
4396
4397         buf_track(bp, __func__);
4398         CTR3(KTR_BUF, "bufdone(%p) vp %p flags %X", bp, bp->b_vp, bp->b_flags);
4399         dropobj = NULL;
4400
4401         KASSERT(!(bp->b_flags & B_DONE), ("biodone: bp %p already done", bp));
4402
4403         runningbufwakeup(bp);
4404         if (bp->b_iocmd == BIO_WRITE)
4405                 dropobj = bp->b_bufobj;
4406         /* call optional completion function if requested */
4407         if (bp->b_iodone != NULL) {
4408                 biodone = bp->b_iodone;
4409                 bp->b_iodone = NULL;
4410                 (*biodone) (bp);
4411                 if (dropobj)
4412                         bufobj_wdrop(dropobj);
4413                 return;
4414         }
4415         if (bp->b_flags & B_VMIO) {
4416                 /*
4417                  * Set B_CACHE if the op was a normal read and no error
4418                  * occurred.  B_CACHE is set for writes in the b*write()
4419                  * routines.
4420                  */
4421                 if (bp->b_iocmd == BIO_READ &&
4422                     !(bp->b_flags & (B_INVAL|B_NOCACHE)) &&
4423                     !(bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4424                         bp->b_flags |= B_CACHE;
4425                 vfs_vmio_iodone(bp);
4426         }
4427         if (!LIST_EMPTY(&bp->b_dep))
4428                 buf_complete(bp);
4429         if ((bp->b_flags & B_CKHASH) != 0) {
4430                 KASSERT(bp->b_iocmd == BIO_READ,
4431                     ("bufdone: b_iocmd %d not BIO_READ", bp->b_iocmd));
4432                 KASSERT(buf_mapped(bp), ("bufdone: bp %p not mapped", bp));
4433                 (*bp->b_ckhashcalc)(bp);
4434         }
4435         /*
4436          * For asynchronous completions, release the buffer now. The brelse
4437          * will do a wakeup there if necessary - so no need to do a wakeup
4438          * here in the async case. The sync case always needs to do a wakeup.
4439          */
4440         if (bp->b_flags & B_ASYNC) {
4441                 if ((bp->b_flags & (B_NOCACHE | B_INVAL | B_RELBUF)) ||
4442                     (bp->b_ioflags & BIO_ERROR))
4443                         brelse(bp);
4444                 else
4445                         bqrelse(bp);
4446         } else
4447                 bdone(bp);
4448         if (dropobj)
4449                 bufobj_wdrop(dropobj);
4450 }
4451
4452 /*
4453  * This routine is called in lieu of iodone in the case of
4454  * incomplete I/O.  This keeps the busy status for pages
4455  * consistent.
4456  */
4457 void
4458 vfs_unbusy_pages(struct buf *bp)
4459 {
4460         int i;
4461         vm_object_t obj;
4462         vm_page_t m;
4463         bool bogus;
4464
4465         runningbufwakeup(bp);
4466         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4467                 return;
4468
4469         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4470         bogus = false;
4471         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4472                 m = bp->b_pages[i];
4473                 if (m == bogus_page) {
4474                         if (bogus == false) {
4475                                 bogus = true;
4476                                 VM_OBJECT_RLOCK(obj);
4477                         }
4478                         m = vm_page_lookup(obj, OFF_TO_IDX(bp->b_offset) + i);
4479                         if (!m)
4480                                 panic("vfs_unbusy_pages: page missing\n");
4481                         bp->b_pages[i] = m;
4482                         if (buf_mapped(bp)) {
4483                                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4484                                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4485                                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4486                         } else
4487                                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4488                 }
4489                 vm_page_sunbusy(m);
4490         }
4491         if (bogus)
4492                 VM_OBJECT_RUNLOCK(obj);
4493         vm_object_pip_wakeupn(obj, bp->b_npages);
4494 }
4495
4496 /*
4497  * vfs_page_set_valid:
4498  *
4499  *      Set the valid bits in a page based on the supplied offset.   The
4500  *      range is restricted to the buffer's size.
4501  *
4502  *      This routine is typically called after a read completes.
4503  */
4504 static void
4505 vfs_page_set_valid(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4506 {
4507         vm_ooffset_t eoff;
4508
4509         /*
4510          * Compute the end offset, eoff, such that [off, eoff) does not span a
4511          * page boundary and eoff is not greater than the end of the buffer.
4512          * The end of the buffer, in this case, is our file EOF, not the
4513          * allocation size of the buffer.
4514          */
4515         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(vm_ooffset_t)PAGE_MASK;
4516         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4517                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4518
4519         /*
4520          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4521          * entire page.
4522          */
4523         if (eoff > off)
4524                 vm_page_set_valid_range(m, off & PAGE_MASK, eoff - off);
4525 }
4526
4527 /*
4528  * vfs_page_set_validclean:
4529  *
4530  *      Set the valid bits and clear the dirty bits in a page based on the
4531  *      supplied offset.   The range is restricted to the buffer's size.
4532  */
4533 static void
4534 vfs_page_set_validclean(struct buf *bp, vm_ooffset_t off, vm_page_t m)
4535 {
4536         vm_ooffset_t soff, eoff;
4537
4538         /*
4539          * Start and end offsets in buffer.  eoff - soff may not cross a
4540          * page boundary or cross the end of the buffer.  The end of the
4541          * buffer, in this case, is our file EOF, not the allocation size
4542          * of the buffer.
4543          */
4544         soff = off;
4545         eoff = (off + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4546         if (eoff > bp->b_offset + bp->b_bcount)
4547                 eoff = bp->b_offset + bp->b_bcount;
4548
4549         /*
4550          * Set valid range.  This is typically the entire buffer and thus the
4551          * entire page.
4552          */
4553         if (eoff > soff) {
4554                 vm_page_set_validclean(
4555                     m,
4556                    (vm_offset_t) (soff & PAGE_MASK),
4557                    (vm_offset_t) (eoff - soff)
4558                 );
4559         }
4560 }
4561
4562 /*
4563  * Acquire a shared busy on all pages in the buf.
4564  */
4565 void
4566 vfs_busy_pages_acquire(struct buf *bp)
4567 {
4568         int i;
4569
4570         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
4571                 vm_page_busy_acquire(bp->b_pages[i], VM_ALLOC_SBUSY);
4572 }
4573
4574 void
4575 vfs_busy_pages_release(struct buf *bp)
4576 {
4577         int i;
4578
4579         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++)
4580                 vm_page_sunbusy(bp->b_pages[i]);
4581 }
4582
4583 /*
4584  * This routine is called before a device strategy routine.
4585  * It is used to tell the VM system that paging I/O is in
4586  * progress, and treat the pages associated with the buffer
4587  * almost as being exclusive busy.  Also the object paging_in_progress
4588  * flag is handled to make sure that the object doesn't become
4589  * inconsistent.
4590  *
4591  * Since I/O has not been initiated yet, certain buffer flags
4592  * such as BIO_ERROR or B_INVAL may be in an inconsistent state
4593  * and should be ignored.
4594  */
4595 void
4596 vfs_busy_pages(struct buf *bp, int clear_modify)
4597 {
4598         vm_object_t obj;
4599         vm_ooffset_t foff;
4600         vm_page_t m;
4601         int i;
4602         bool bogus;
4603
4604         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4605                 return;
4606
4607         obj = bp->b_bufobj->bo_object;
4608         foff = bp->b_offset;
4609         KASSERT(bp->b_offset != NOOFFSET,
4610             ("vfs_busy_pages: no buffer offset"));
4611         if ((bp->b_flags & B_CLUSTER) == 0) {
4612                 vm_object_pip_add(obj, bp->b_npages);
4613                 vfs_busy_pages_acquire(bp);
4614         }
4615         if (bp->b_bufsize != 0)
4616                 vfs_setdirty_range(bp);
4617         bogus = false;
4618         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
4619                 m = bp->b_pages[i];
4620                 vm_page_assert_sbusied(m);
4621
4622                 /*
4623                  * When readying a buffer for a read ( i.e
4624                  * clear_modify == 0 ), it is important to do
4625                  * bogus_page replacement for valid pages in 
4626                  * partially instantiated buffers.  Partially 
4627                  * instantiated buffers can, in turn, occur when
4628                  * reconstituting a buffer from its VM backing store
4629                  * base.  We only have to do this if B_CACHE is
4630                  * clear ( which causes the I/O to occur in the
4631                  * first place ).  The replacement prevents the read
4632                  * I/O from overwriting potentially dirty VM-backed
4633                  * pages.  XXX bogus page replacement is, uh, bogus.
4634                  * It may not work properly with small-block devices.
4635                  * We need to find a better way.
4636                  */
4637                 if (clear_modify) {
4638                         pmap_remove_write(m);
4639                         vfs_page_set_validclean(bp, foff, m);
4640                 } else if (vm_page_all_valid(m) &&
4641                     (bp->b_flags & B_CACHE) == 0) {
4642                         bp->b_pages[i] = bogus_page;
4643                         bogus = true;
4644                 }
4645                 foff = (foff + PAGE_SIZE) & ~(off_t)PAGE_MASK;
4646         }
4647         if (bogus && buf_mapped(bp)) {
4648                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4649                 pmap_qenter(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data),
4650                     bp->b_pages, bp->b_npages);
4651         }
4652 }
4653
4654 /*
4655  *      vfs_bio_set_valid:
4656  *
4657  *      Set the range within the buffer to valid.  The range is
4658  *      relative to the beginning of the buffer, b_offset.  Note that
4659  *      b_offset itself may be offset from the beginning of the first
4660  *      page.
4661  */
4662 void   
4663 vfs_bio_set_valid(struct buf *bp, int base, int size)
4664 {
4665         int i, n;
4666         vm_page_t m;
4667
4668         if (!(bp->b_flags & B_VMIO))
4669                 return;
4670
4671         /*
4672          * Fixup base to be relative to beginning of first page.
4673          * Set initial n to be the maximum number of bytes in the
4674          * first page that can be validated.
4675          */
4676         base += (bp->b_offset & PAGE_MASK);
4677         n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4678
4679         /*
4680          * Busy may not be strictly necessary here because the pages are
4681          * unlikely to be fully valid and the vnode lock will synchronize
4682          * their access via getpages.  It is grabbed for consistency with
4683          * other page validation.
4684          */
4685         vfs_busy_pages_acquire(bp);
4686         for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4687                 m = bp->b_pages[i];
4688                 if (n > size)
4689                         n = size;
4690                 vm_page_set_valid_range(m, base & PAGE_MASK, n);
4691                 base += n;
4692                 size -= n;
4693                 n = PAGE_SIZE;
4694         }
4695         vfs_busy_pages_release(bp);
4696 }
4697
4698 /*
4699  *      vfs_bio_clrbuf:
4700  *
4701  *      If the specified buffer is a non-VMIO buffer, clear the entire
4702  *      buffer.  If the specified buffer is a VMIO buffer, clear and
4703  *      validate only the previously invalid portions of the buffer.
4704  *      This routine essentially fakes an I/O, so we need to clear
4705  *      BIO_ERROR and B_INVAL.
4706  *
4707  *      Note that while we only theoretically need to clear through b_bcount,
4708  *      we go ahead and clear through b_bufsize.
4709  */
4710 void
4711 vfs_bio_clrbuf(struct buf *bp) 
4712 {
4713         int i, j, mask, sa, ea, slide;
4714
4715         if ((bp->b_flags & (B_VMIO | B_MALLOC)) != B_VMIO) {
4716                 clrbuf(bp);
4717                 return;
4718         }
4719         bp->b_flags &= ~B_INVAL;
4720         bp->b_ioflags &= ~BIO_ERROR;
4721         vfs_busy_pages_acquire(bp);
4722         sa = bp->b_offset & PAGE_MASK;
4723         slide = 0;
4724         for (i = 0; i < bp->b_npages; i++, sa = 0) {
4725                 slide = imin(slide + PAGE_SIZE, bp->b_offset + bp->b_bufsize);
4726                 ea = slide & PAGE_MASK;
4727                 if (ea == 0)
4728                         ea = PAGE_SIZE;
4729                 if (bp->b_pages[i] == bogus_page)
4730                         continue;
4731                 j = sa / DEV_BSIZE;
4732                 mask = ((1 << ((ea - sa) / DEV_BSIZE)) - 1) << j;
4733                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == mask)
4734                         continue;
4735                 if ((bp->b_pages[i]->valid & mask) == 0)
4736                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i], sa, ea - sa);
4737                 else {
4738                         for (; sa < ea; sa += DEV_BSIZE, j++) {
4739                                 if ((bp->b_pages[i]->valid & (1 << j)) == 0) {
4740                                         pmap_zero_page_area(bp->b_pages[i],
4741                                             sa, DEV_BSIZE);
4742                                 }
4743                         }
4744                 }
4745                 vm_page_set_valid_range(bp->b_pages[i], j * DEV_BSIZE,
4746                     roundup2(ea - sa, DEV_BSIZE));
4747         }
4748         vfs_busy_pages_release(bp);
4749         bp->b_resid = 0;
4750 }
4751
4752 void
4753 vfs_bio_bzero_buf(struct buf *bp, int base, int size)
4754 {
4755         vm_page_t m;
4756         int i, n;
4757
4758         if (buf_mapped(bp)) {
4759                 BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4760                 bzero(bp->b_data + base, size);
4761         } else {
4762                 BUF_CHECK_UNMAPPED(bp);
4763                 n = PAGE_SIZE - (base & PAGE_MASK);
4764                 for (i = base / PAGE_SIZE; size > 0 && i < bp->b_npages; ++i) {
4765                         m = bp->b_pages[i];
4766                         if (n > size)
4767                                 n = size;
4768                         pmap_zero_page_area(m, base & PAGE_MASK, n);
4769                         base += n;
4770                         size -= n;
4771                         n = PAGE_SIZE;
4772                 }
4773         }
4774 }
4775
4776 /*
4777  * Update buffer flags based on I/O request parameters, optionally releasing the
4778  * buffer.  If it's VMIO or direct I/O, the buffer pages are released to the VM,
4779  * where they may be placed on a page queue (VMIO) or freed immediately (direct
4780  * I/O).  Otherwise the buffer is released to the cache.
4781  */
4782 static void
4783 b_io_dismiss(struct buf *bp, int ioflag, bool release)
4784 {
4785
4786         KASSERT((ioflag & IO_NOREUSE) == 0 || (ioflag & IO_VMIO) != 0,
4787             ("buf %p non-VMIO noreuse", bp));
4788
4789         if ((ioflag & IO_DIRECT) != 0)
4790                 bp->b_flags |= B_DIRECT;
4791         if ((ioflag & IO_EXT) != 0)
4792                 bp->b_xflags |= BX_ALTDATA;
4793         if ((ioflag & (IO_VMIO | IO_DIRECT)) != 0 && LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
4794                 bp->b_flags |= B_RELBUF;
4795                 if ((ioflag & IO_NOREUSE) != 0)
4796                         bp->b_flags |= B_NOREUSE;
4797                 if (release)
4798                         brelse(bp);
4799         } else if (release)
4800                 bqrelse(bp);
4801 }
4802
4803 void
4804 vfs_bio_brelse(struct buf *bp, int ioflag)
4805 {
4806
4807         b_io_dismiss(bp, ioflag, true);
4808 }
4809
4810 void
4811 vfs_bio_set_flags(struct buf *bp, int ioflag)
4812 {
4813
4814         b_io_dismiss(bp, ioflag, false);
4815 }
4816
4817 /*
4818  * vm_hold_load_pages and vm_hold_free_pages get pages into
4819  * a buffers address space.  The pages are anonymous and are
4820  * not associated with a file object.
4821  */
4822 static void
4823 vm_hold_load_pages(struct buf *bp, vm_offset_t from, vm_offset_t to)
4824 {
4825         vm_offset_t pg;
4826         vm_page_t p;
4827         int index;
4828
4829         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4830
4831         to = round_page(to);
4832         from = round_page(from);
4833         index = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4834
4835         for (pg = from; pg < to; pg += PAGE_SIZE, index++) {
4836                 /*
4837                  * note: must allocate system pages since blocking here
4838                  * could interfere with paging I/O, no matter which
4839                  * process we are.
4840                  */
4841                 p = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
4842                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_COUNT((to - pg) >> PAGE_SHIFT) |
4843                     VM_ALLOC_WAITOK);
4844                 pmap_qenter(pg, &p, 1);
4845                 bp->b_pages[index] = p;
4846         }
4847         bp->b_npages = index;
4848 }
4849
4850 /* Return pages associated with this buf to the vm system */
4851 static void
4852 vm_hold_free_pages(struct buf *bp, int newbsize)
4853 {
4854         vm_offset_t from;
4855         vm_page_t p;
4856         int index, newnpages;
4857
4858         BUF_CHECK_MAPPED(bp);
4859
4860         from = round_page((vm_offset_t)bp->b_data + newbsize);
4861         newnpages = (from - trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data)) >> PAGE_SHIFT;
4862         if (bp->b_npages > newnpages)
4863                 pmap_qremove(from, bp->b_npages - newnpages);
4864         for (index = newnpages; index < bp->b_npages; index++) {
4865                 p = bp->b_pages[index];
4866                 bp->b_pages[index] = NULL;
4867                 vm_page_unwire_noq(p);
4868                 vm_page_free(p);
4869         }
4870         bp->b_npages = newnpages;
4871 }
4872
4873 /*
4874  * Map an IO request into kernel virtual address space.
4875  *
4876  * All requests are (re)mapped into kernel VA space.
4877  * Notice that we use b_bufsize for the size of the buffer
4878  * to be mapped.  b_bcount might be modified by the driver.
4879  *
4880  * Note that even if the caller determines that the address space should
4881  * be valid, a race or a smaller-file mapped into a larger space may
4882  * actually cause vmapbuf() to fail, so all callers of vmapbuf() MUST
4883  * check the return value.
4884  *
4885  * This function only works with pager buffers.
4886  */
4887 int
4888 vmapbuf(struct buf *bp, int mapbuf)
4889 {
4890         vm_prot_t prot;
4891         int pidx;
4892
4893         if (bp->b_bufsize < 0)
4894                 return (-1);
4895         prot = VM_PROT_READ;
4896         if (bp->b_iocmd == BIO_READ)
4897                 prot |= VM_PROT_WRITE;  /* Less backwards than it looks */
4898         if ((pidx = vm_fault_quick_hold_pages(&curproc->p_vmspace->vm_map,
4899             (vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_bufsize, prot, bp->b_pages,
4900             btoc(MAXPHYS))) < 0)
4901                 return (-1);
4902         bp->b_npages = pidx;
4903         bp->b_offset = ((vm_offset_t)bp->b_data) & PAGE_MASK;
4904         if (mapbuf || !unmapped_buf_allowed) {
4905                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_kvabase, bp->b_pages, pidx);
4906                 bp->b_data = bp->b_kvabase + bp->b_offset;
4907         } else
4908                 bp->b_data = unmapped_buf;
4909         return(0);
4910 }
4911
4912 /*
4913  * Free the io map PTEs associated with this IO operation.
4914  * We also invalidate the TLB entries and restore the original b_addr.
4915  *
4916  * This function only works with pager buffers.
4917  */
4918 void
4919 vunmapbuf(struct buf *bp)
4920 {
4921         int npages;
4922
4923         npages = bp->b_npages;
4924         if (buf_mapped(bp))
4925                 pmap_qremove(trunc_page((vm_offset_t)bp->b_data), npages);
4926         vm_page_unhold_pages(bp->b_pages, npages);
4927
4928         bp->b_data = unmapped_buf;
4929 }
4930
4931 void
4932 bdone(struct buf *bp)
4933 {
4934         struct mtx *mtxp;
4935
4936         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4937         mtx_lock(mtxp);
4938         bp->b_flags |= B_DONE;
4939         wakeup(bp);
4940         mtx_unlock(mtxp);
4941 }
4942
4943 void
4944 bwait(struct buf *bp, u_char pri, const char *wchan)
4945 {
4946         struct mtx *mtxp;
4947
4948         mtxp = mtx_pool_find(mtxpool_sleep, bp);
4949         mtx_lock(mtxp);
4950         while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0)
4951                 msleep(bp, mtxp, pri, wchan, 0);
4952         mtx_unlock(mtxp);
4953 }
4954
4955 int
4956 bufsync(struct bufobj *bo, int waitfor)
4957 {
4958
4959         return (VOP_FSYNC(bo2vnode(bo), waitfor, curthread));
4960 }
4961
4962 void
4963 bufstrategy(struct bufobj *bo, struct buf *bp)
4964 {
4965         int i __unused;
4966         struct vnode *vp;
4967
4968         vp = bp->b_vp;
4969         KASSERT(vp == bo->bo_private, ("Inconsistent vnode bufstrategy"));
4970         KASSERT(vp->v_type != VCHR && vp->v_type != VBLK,
4971             ("Wrong vnode in bufstrategy(bp=%p, vp=%p)", bp, vp));
4972         i = VOP_STRATEGY(vp, bp);
4973         KASSERT(i == 0, ("VOP_STRATEGY failed bp=%p vp=%p", bp, bp->b_vp));
4974 }
4975
4976 /*
4977  * Initialize a struct bufobj before use.  Memory is assumed zero filled.
4978  */
4979 void
4980 bufobj_init(struct bufobj *bo, void *private)
4981 {
4982         static volatile int bufobj_cleanq;
4983
4984         bo->bo_domain =
4985             atomic_fetchadd_int(&bufobj_cleanq, 1) % buf_domains;
4986         rw_init(BO_LOCKPTR(bo), "bufobj interlock");
4987         bo->bo_private = private;
4988         TAILQ_INIT(&bo->bo_clean.bv_hd);
4989         TAILQ_INIT(&bo->bo_dirty.bv_hd);
4990 }
4991
4992 void
4993 bufobj_wrefl(struct bufobj *bo)
4994 {
4995
4996         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
4997         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
4998         bo->bo_numoutput++;
4999 }
5000
5001 void
5002 bufobj_wref(struct bufobj *bo)
5003 {
5004
5005         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wref"));
5006         BO_LOCK(bo);
5007         bo->bo_numoutput++;
5008         BO_UNLOCK(bo);
5009 }
5010
5011 void
5012 bufobj_wdrop(struct bufobj *bo)
5013 {
5014
5015         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wdrop"));
5016         BO_LOCK(bo);
5017         KASSERT(bo->bo_numoutput > 0, ("bufobj_wdrop non-positive count"));
5018         if ((--bo->bo_numoutput == 0) && (bo->bo_flag & BO_WWAIT)) {
5019                 bo->bo_flag &= ~BO_WWAIT;
5020                 wakeup(&bo->bo_numoutput);
5021         }
5022         BO_UNLOCK(bo);
5023 }
5024
5025 int
5026 bufobj_wwait(struct bufobj *bo, int slpflag, int timeo)
5027 {
5028         int error;
5029
5030         KASSERT(bo != NULL, ("NULL bo in bufobj_wwait"));
5031         ASSERT_BO_WLOCKED(bo);
5032         error = 0;
5033         while (bo->bo_numoutput) {
5034                 bo->bo_flag |= BO_WWAIT;
5035                 error = msleep(&bo->bo_numoutput, BO_LOCKPTR(bo),
5036                     slpflag | (PRIBIO + 1), "bo_wwait", timeo);
5037                 if (error)
5038                         break;
5039         }
5040         return (error);
5041 }
5042
5043 /*
5044  * Set bio_data or bio_ma for struct bio from the struct buf.
5045  */
5046 void
5047 bdata2bio(struct buf *bp, struct bio *bip)
5048 {
5049
5050         if (!buf_mapped(bp)) {
5051                 KASSERT(unmapped_buf_allowed, ("unmapped"));
5052                 bip->bio_ma = bp->b_pages;
5053                 bip->bio_ma_n = bp->b_npages;
5054                 bip->bio_data = unmapped_buf;
5055                 bip->bio_ma_offset = (vm_offset_t)bp->b_offset & PAGE_MASK;
5056                 bip->bio_flags |= BIO_UNMAPPED;
5057                 KASSERT(round_page(bip->bio_ma_offset + bip->bio_length) /
5058                     PAGE_SIZE == bp->b_npages,
5059                     ("Buffer %p too short: %d %lld %d", bp, bip->bio_ma_offset,
5060                     (long long)bip->bio_length, bip->bio_ma_n));
5061         } else {
5062                 bip->bio_data = bp->b_data;
5063                 bip->bio_ma = NULL;
5064         }
5065 }
5066
5067 /*
5068  * The MIPS pmap code currently doesn't handle aliased pages.
5069  * The VIPT caches may not handle page aliasing themselves, leading
5070  * to data corruption.
5071  *
5072  * As such, this code makes a system extremely unhappy if said
5073  * system doesn't support unaliasing the above situation in hardware.
5074  * Some "recent" systems (eg some mips24k/mips74k cores) don't enable
5075  * this feature at build time, so it has to be handled in software.
5076  *
5077  * Once the MIPS pmap/cache code grows to support this function on
5078  * earlier chips, it should be flipped back off.
5079  */
5080 #ifdef  __mips__
5081 static int buf_pager_relbuf = 1;
5082 #else
5083 static int buf_pager_relbuf = 0;
5084 #endif
5085 SYSCTL_INT(_vfs, OID_AUTO, buf_pager_relbuf, CTLFLAG_RWTUN,
5086     &buf_pager_relbuf, 0,
5087     "Make buffer pager release buffers after reading");
5088
5089 /*
5090  * The buffer pager.  It uses buffer reads to validate pages.
5091  *
5092  * In contrast to the generic local pager from vm/vnode_pager.c, this
5093  * pager correctly and easily handles volumes where the underlying
5094  * device block size is greater than the machine page size.  The
5095  * buffer cache transparently extends the requested page run to be
5096  * aligned at the block boundary, and does the necessary bogus page
5097  * replacements in the addends to avoid obliterating already valid
5098  * pages.
5099  *
5100  * The only non-trivial issue is that the exclusive busy state for
5101  * pages, which is assumed by the vm_pager_getpages() interface, is
5102  * incompatible with the VMIO buffer cache's desire to share-busy the
5103  * pages.  This function performs a trivial downgrade of the pages'
5104  * state before reading buffers, and a less trivial upgrade from the
5105  * shared-busy to excl-busy state after the read.
5106  */
5107 int
5108 vfs_bio_getpages(struct vnode *vp, vm_page_t *ma, int count,
5109     int *rbehind, int *rahead, vbg_get_lblkno_t get_lblkno,
5110     vbg_get_blksize_t get_blksize)
5111 {
5112         vm_page_t m;
5113         vm_object_t object;
5114         struct buf *bp;
5115         struct mount *mp;
5116         daddr_t lbn, lbnp;
5117         vm_ooffset_t la, lb, poff, poffe;
5118         long bsize;
5119         int bo_bs, br_flags, error, i, pgsin, pgsin_a, pgsin_b;
5120         bool redo, lpart;
5121
5122         object = vp->v_object;
5123         mp = vp->v_mount;
5124         error = 0;
5125         la = IDX_TO_OFF(ma[count - 1]->pindex);
5126         if (la >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5127                 return (VM_PAGER_BAD);
5128
5129         /*
5130          * Change the meaning of la from where the last requested page starts
5131          * to where it ends, because that's the end of the requested region
5132          * and the start of the potential read-ahead region.
5133          */
5134         la += PAGE_SIZE;
5135         lpart = la > object->un_pager.vnp.vnp_size;
5136         bo_bs = get_blksize(vp, get_lblkno(vp, IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex)));
5137
5138         /*
5139          * Calculate read-ahead, behind and total pages.
5140          */
5141         pgsin = count;
5142         lb = IDX_TO_OFF(ma[0]->pindex);
5143         pgsin_b = OFF_TO_IDX(lb - rounddown2(lb, bo_bs));
5144         pgsin += pgsin_b;
5145         if (rbehind != NULL)
5146                 *rbehind = pgsin_b;
5147         pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(la, bo_bs) - la);
5148         if (la + IDX_TO_OFF(pgsin_a) >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
5149                 pgsin_a = OFF_TO_IDX(roundup2(object->un_pager.vnp.vnp_size,
5150                     PAGE_SIZE) - la);
5151         pgsin += pgsin_a;
5152         if (rahead != NULL)
5153                 *rahead = pgsin_a;
5154         VM_CNT_INC(v_vnodein);
5155         VM_CNT_ADD(v_vnodepgsin, pgsin);
5156
5157         br_flags = (mp != NULL && (mp->mnt_kern_flag & MNTK_UNMAPPED_BUFS)
5158             != 0) ? GB_UNMAPPED : 0;
5159 again:
5160         for (i = 0; i < count; i++)
5161                 vm_page_busy_downgrade(ma[i]);
5162
5163         lbnp = -1;
5164         for (i = 0; i < count; i++) {
5165                 m = ma[i];
5166
5167                 /*
5168                  * Pages are shared busy and the object lock is not
5169                  * owned, which together allow for the pages'
5170                  * invalidation.  The racy test for validity avoids
5171                  * useless creation of the buffer for the most typical
5172                  * case when invalidation is not used in redo or for
5173                  * parallel read.  The shared->excl upgrade loop at
5174                  * the end of the function catches the race in a
5175                  * reliable way (protected by the object lock).
5176                  */
5177                 if (vm_page_all_valid(m))
5178                         continue;
5179
5180                 poff = IDX_TO_OFF(m->pindex);
5181                 poffe = MIN(poff + PAGE_SIZE, object->un_pager.vnp.vnp_size);
5182                 for (; poff < poffe; poff += bsize) {
5183                         lbn = get_lblkno(vp, poff);
5184                         if (lbn == lbnp)
5185                                 goto next_page;
5186                         lbnp = lbn;
5187
5188                         bsize = get_blksize(vp, lbn);
5189                         error = bread_gb(vp, lbn, bsize, curthread->td_ucred,
5190                             br_flags, &bp);
5191                         if (error != 0)
5192                                 goto end_pages;
5193                         if (LIST_EMPTY(&bp->b_dep)) {
5194                                 /*
5195                                  * Invalidation clears m->valid, but
5196                                  * may leave B_CACHE flag if the
5197                                  * buffer existed at the invalidation
5198                                  * time.  In this case, recycle the
5199                                  * buffer to do real read on next
5200                                  * bread() after redo.
5201                                  *
5202                                  * Otherwise B_RELBUF is not strictly
5203                                  * necessary, enable to reduce buf
5204                                  * cache pressure.
5205                                  */
5206                                 if (buf_pager_relbuf ||
5207                                     !vm_page_all_valid(m))
5208                                         bp->b_flags |= B_RELBUF;
5209
5210                                 bp->b_flags &= ~B_NOCACHE;
5211                                 brelse(bp);
5212                         } else {
5213                                 bqrelse(bp);
5214                         }
5215                 }
5216                 KASSERT(1 /* racy, enable for debugging */ ||
5217                     vm_page_all_valid(m) || i == count - 1,
5218                     ("buf %d %p invalid", i, m));
5219                 if (i == count - 1 && lpart) {
5220                         if (!vm_page_none_valid(m) &&
5221                             !vm_page_all_valid(m))
5222                                 vm_page_zero_invalid(m, TRUE);
5223                 }
5224 next_page:;
5225         }
5226 end_pages:
5227
5228         VM_OBJECT_WLOCK(object);
5229         redo = false;
5230         for (i = 0; i < count; i++) {
5231                 vm_page_sunbusy(ma[i]);
5232                 ma[i] = vm_page_grab(object, ma[i]->pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
5233
5234                 /*
5235                  * Since the pages were only sbusy while neither the
5236                  * buffer nor the object lock was held by us, or
5237                  * reallocated while vm_page_grab() slept for busy
5238                  * relinguish, they could have been invalidated.
5239                  * Recheck the valid bits and re-read as needed.
5240                  *
5241                  * Note that the last page is made fully valid in the
5242                  * read loop, and partial validity for the page at
5243                  * index count - 1 could mean that the page was
5244                  * invalidated or removed, so we must restart for
5245                  * safety as well.
5246                  */
5247                 if (!vm_page_all_valid(ma[i]))
5248                         redo = true;
5249         }
5250         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
5251         if (redo && error == 0)
5252                 goto again;
5253         return (error != 0 ? VM_PAGER_ERROR : VM_PAGER_OK);
5254 }
5255
5256 #include "opt_ddb.h"
5257 #ifdef DDB
5258 #include <ddb/ddb.h>
5259
5260 /* DDB command to show buffer data */
5261 DB_SHOW_COMMAND(buffer, db_show_buffer)
5262 {
5263         /* get args */
5264         struct buf *bp = (struct buf *)addr;
5265 #ifdef FULL_BUF_TRACKING
5266         uint32_t i, j;
5267 #endif
5268
5269         if (!have_addr) {
5270                 db_printf("usage: show buffer <addr>\n");
5271                 return;
5272         }
5273
5274         db_printf("buf at %p\n", bp);
5275         db_printf("b_flags = 0x%b, b_xflags=0x%b\n",
5276             (u_int)bp->b_flags, PRINT_BUF_FLAGS,
5277             (u_int)bp->b_xflags, PRINT_BUF_XFLAGS);
5278         db_printf("b_vflags=0x%b b_ioflags0x%b\n",
5279             (u_int)bp->b_vflags, PRINT_BUF_VFLAGS,
5280             (u_int)bp->b_ioflags, PRINT_BIO_FLAGS);
5281         db_printf(
5282             "b_error = %d, b_bufsize = %ld, b_bcount = %ld, b_resid = %ld\n"
5283             "b_bufobj = (%p), b_data = %p\n, b_blkno = %jd, b_lblkno = %jd, "
5284             "b_vp = %p, b_dep = %p\n",
5285             bp->b_error, bp->b_bufsize, bp->b_bcount, bp->b_resid,
5286             bp->b_bufobj, bp->b_data, (intmax_t)bp->b_blkno,
5287             (intmax_t)bp->b_lblkno, bp->b_vp, bp->b_dep.lh_first);
5288         db_printf("b_kvabase = %p, b_kvasize = %d\n",
5289             bp->b_kvabase, bp->b_kvasize);
5290         if (bp->b_npages) {
5291                 int i;
5292                 db_printf("b_npages = %d, pages(OBJ, IDX, PA): ", bp->b_npages);
5293                 for (i = 0; i < bp->b_npages; i++) {
5294                         vm_page_t m;
5295                         m = bp->b_pages[i];
5296                         if (m != NULL)
5297                                 db_printf("(%p, 0x%lx, 0x%lx)", m->object,
5298                                     (u_long)m->pindex,
5299                                     (u_long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5300                         else
5301                                 db_printf("( ??? )");
5302                         if ((i + 1) < bp->b_npages)
5303                                 db_printf(",");
5304                 }
5305                 db_printf("\n");
5306         }
5307         BUF_LOCKPRINTINFO(bp);
5308 #if defined(FULL_BUF_TRACKING)
5309         db_printf("b_io_tracking: b_io_tcnt = %u\n", bp->b_io_tcnt);
5310
5311         i = bp->b_io_tcnt % BUF_TRACKING_SIZE;
5312         for (j = 1; j <= BUF_TRACKING_SIZE; j++) {
5313                 if (bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)] == NULL)
5314                         continue;
5315                 db_printf(" %2u: %s\n", j,
5316                     bp->b_io_tracking[BUF_TRACKING_ENTRY(i - j)]);
5317         }
5318 #elif defined(BUF_TRACKING)
5319         db_printf("b_io_tracking: %s\n", bp->b_io_tracking);
5320 #endif
5321         db_printf(" ");
5322 }
5323
5324 DB_SHOW_COMMAND(bufqueues, bufqueues)
5325 {
5326         struct bufdomain *bd;
5327         struct buf *bp;
5328         long total;
5329         int i, j, cnt;
5330
5331         db_printf("bqempty: %d\n", bqempty.bq_len);
5332
5333         for (i = 0; i < buf_domains; i++) {
5334                 bd = &bdomain[i];
5335                 db_printf("Buf domain %d\n", i);
5336                 db_printf("\tfreebufs\t%d\n", bd->bd_freebuffers);
5337                 db_printf("\tlofreebufs\t%d\n", bd->bd_lofreebuffers);
5338                 db_printf("\thifreebufs\t%d\n", bd->bd_hifreebuffers);
5339                 db_printf("\n");
5340                 db_printf("\tbufspace\t%ld\n", bd->bd_bufspace);
5341                 db_printf("\tmaxbufspace\t%ld\n", bd->bd_maxbufspace);
5342                 db_printf("\thibufspace\t%ld\n", bd->bd_hibufspace);
5343                 db_printf("\tlobufspace\t%ld\n", bd->bd_lobufspace);
5344                 db_printf("\tbufspacethresh\t%ld\n", bd->bd_bufspacethresh);
5345                 db_printf("\n");
5346                 db_printf("\tnumdirtybuffers\t%d\n", bd->bd_numdirtybuffers);
5347                 db_printf("\tlodirtybuffers\t%d\n", bd->bd_lodirtybuffers);
5348                 db_printf("\thidirtybuffers\t%d\n", bd->bd_hidirtybuffers);
5349                 db_printf("\tdirtybufthresh\t%d\n", bd->bd_dirtybufthresh);
5350                 db_printf("\n");
5351                 total = 0;
5352                 TAILQ_FOREACH(bp, &bd->bd_cleanq->bq_queue, b_freelist)
5353                         total += bp->b_bufsize;
5354                 db_printf("\tcleanq count\t%d (%ld)\n",
5355                     bd->bd_cleanq->bq_len, total);
5356                 total = 0;
5357                 TAILQ_FOREACH(bp, &bd->bd_dirtyq.bq_queue, b_freelist)
5358                         total += bp->b_bufsize;
5359                 db_printf("\tdirtyq count\t%d (%ld)\n",
5360                     bd->bd_dirtyq.bq_len, total);
5361                 db_printf("\twakeup\t\t%d\n", bd->bd_wanted);
5362                 db_printf("\tlim\t\t%d\n", bd->bd_lim);
5363                 db_printf("\tCPU ");
5364                 for (j = 0; j <= mp_maxid; j++)
5365                         db_printf("%d, ", bd->bd_subq[j].bq_len);
5366                 db_printf("\n");
5367                 cnt = 0;
5368                 total = 0;
5369                 for (j = 0; j < nbuf; j++)
5370                         if (buf[j].b_domain == i && BUF_ISLOCKED(&buf[j])) {
5371                                 cnt++;
5372                                 total += buf[j].b_bufsize;
5373                         }
5374                 db_printf("\tLocked buffers: %d space %ld\n", cnt, total);
5375                 cnt = 0;
5376                 total = 0;
5377                 for (j = 0; j < nbuf; j++)
5378                         if (buf[j].b_domain == i) {
5379                                 cnt++;
5380                                 total += buf[j].b_bufsize;
5381                         }
5382                 db_printf("\tTotal buffers: %d space %ld\n", cnt, total);
5383         }
5384 }
5385
5386 DB_SHOW_COMMAND(lockedbufs, lockedbufs)
5387 {
5388         struct buf *bp;
5389         int i;
5390
5391         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5392                 bp = &buf[i];
5393                 if (BUF_ISLOCKED(bp)) {
5394                         db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5395                         db_printf("\n");
5396                         if (db_pager_quit)
5397                                 break;
5398                 }
5399         }
5400 }
5401
5402 DB_SHOW_COMMAND(vnodebufs, db_show_vnodebufs)
5403 {
5404         struct vnode *vp;
5405         struct buf *bp;
5406
5407         if (!have_addr) {
5408                 db_printf("usage: show vnodebufs <addr>\n");
5409                 return;
5410         }
5411         vp = (struct vnode *)addr;
5412         db_printf("Clean buffers:\n");
5413         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_clean.bv_hd, b_bobufs) {
5414                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5415                 db_printf("\n");
5416         }
5417         db_printf("Dirty buffers:\n");
5418         TAILQ_FOREACH(bp, &vp->v_bufobj.bo_dirty.bv_hd, b_bobufs) {
5419                 db_show_buffer((uintptr_t)bp, 1, 0, NULL);
5420                 db_printf("\n");
5421         }
5422 }
5423
5424 DB_COMMAND(countfreebufs, db_coundfreebufs)
5425 {
5426         struct buf *bp;
5427         int i, used = 0, nfree = 0;
5428
5429         if (have_addr) {
5430                 db_printf("usage: countfreebufs\n");
5431                 return;
5432         }
5433
5434         for (i = 0; i < nbuf; i++) {
5435                 bp = &buf[i];
5436                 if (bp->b_qindex == QUEUE_EMPTY)
5437                         nfree++;
5438                 else
5439                         used++;
5440         }
5441
5442         db_printf("Counted %d free, %d used (%d tot)\n", nfree, used,
5443             nfree + used);
5444         db_printf("numfreebuffers is %d\n", numfreebuffers);
5445 }
5446 #endif /* DDB */