]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/swap_pager.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r104349,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / swap_pager.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon,
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1990 University of Utah.
5  * Copyright (c) 1991, 1993
6  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
10  * Science Department.
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  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
21  *    must display the following acknowledgement:
22  *      This product includes software developed by the University of
23  *      California, Berkeley and its contributors.
24  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
25  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
26  *    without specific prior written permission.
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
29  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
32  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
33  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
34  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
35  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
36  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
37  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
38  * SUCH DAMAGE.
39  *
40  *                              New Swap System
41  *                              Matthew Dillon
42  *
43  * Radix Bitmap 'blists'.
44  *
45  *      - The new swapper uses the new radix bitmap code.  This should scale
46  *        to arbitrarily small or arbitrarily large swap spaces and an almost
47  *        arbitrary degree of fragmentation.
48  *
49  * Features:
50  *
51  *      - on the fly reallocation of swap during putpages.  The new system
52  *        does not try to keep previously allocated swap blocks for dirty
53  *        pages.  
54  *
55  *      - on the fly deallocation of swap
56  *
57  *      - No more garbage collection required.  Unnecessarily allocated swap
58  *        blocks only exist for dirty vm_page_t's now and these are already
59  *        cycled (in a high-load system) by the pager.  We also do on-the-fly
60  *        removal of invalidated swap blocks when a page is destroyed
61  *        or renamed.
62  *
63  * from: Utah $Hdr: swap_pager.c 1.4 91/04/30$
64  *
65  *      @(#)swap_pager.c        8.9 (Berkeley) 3/21/94
66  *
67  * $FreeBSD$
68  */
69
70 #include <sys/param.h>
71 #include <sys/systm.h>
72 #include <sys/conf.h>
73 #include <sys/kernel.h>
74 #include <sys/proc.h>
75 #include <sys/bio.h>
76 #include <sys/buf.h>
77 #include <sys/vnode.h>
78 #include <sys/malloc.h>
79 #include <sys/vmmeter.h>
80 #include <sys/sysctl.h>
81 #include <sys/blist.h>
82 #include <sys/lock.h>
83 #include <sys/sx.h>
84 #include <sys/vmmeter.h>
85
86 #ifndef MAX_PAGEOUT_CLUSTER
87 #define MAX_PAGEOUT_CLUSTER 16
88 #endif
89
90 #define SWB_NPAGES      MAX_PAGEOUT_CLUSTER
91
92 #include "opt_swap.h"
93 #include <vm/vm.h>
94 #include <vm/pmap.h>
95 #include <vm/vm_map.h>
96 #include <vm/vm_kern.h>
97 #include <vm/vm_object.h>
98 #include <vm/vm_page.h>
99 #include <vm/vm_pager.h>
100 #include <vm/vm_pageout.h>
101 #include <vm/swap_pager.h>
102 #include <vm/vm_extern.h>
103 #include <vm/uma.h>
104
105 #define SWM_FREE        0x02    /* free, period                 */
106 #define SWM_POP         0x04    /* pop out                      */
107
108 /*
109  * vm_swap_size is in page-sized chunks now.  It was DEV_BSIZE'd chunks
110  * in the old system.
111  */
112 extern int vm_swap_size;        /* number of free swap blocks, in pages */
113
114 int swap_pager_full;            /* swap space exhaustion (task killing) */
115 static int swap_pager_almost_full; /* swap space exhaustion (w/ hysteresis)*/
116 static int nsw_rcount;          /* free read buffers                    */
117 static int nsw_wcount_sync;     /* limit write buffers / synchronous    */
118 static int nsw_wcount_async;    /* limit write buffers / asynchronous   */
119 static int nsw_wcount_async_max;/* assigned maximum                     */
120 static int nsw_cluster_max;     /* maximum VOP I/O allowed              */
121
122 struct blist *swapblist;
123 static struct swblock **swhash;
124 static int swhash_mask;
125 static int swap_async_max = 4;  /* maximum in-progress async I/O's      */
126 static struct sx sw_alloc_sx;
127
128 /* from vm_swap.c */
129 extern struct vnode *swapdev_vp;
130 extern struct swdevt *swdevt;
131 extern int nswdev;
132
133 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_async_max,
134         CTLFLAG_RW, &swap_async_max, 0, "Maximum running async swap ops");
135
136 #define BLK2DEVIDX(blk) (nswdev > 1 ? blk / dmmax % nswdev : 0)
137
138 /*
139  * "named" and "unnamed" anon region objects.  Try to reduce the overhead
140  * of searching a named list by hashing it just a little.
141  */
142
143 #define NOBJLISTS               8
144
145 #define NOBJLIST(handle)        \
146         (&swap_pager_object_list[((int)(intptr_t)handle >> 4) & (NOBJLISTS-1)])
147
148 static struct mtx sw_alloc_mtx; /* protect list manipulation */ 
149 static struct pagerlst  swap_pager_object_list[NOBJLISTS];
150 struct pagerlst         swap_pager_un_object_list;
151 uma_zone_t              swap_zone;
152
153 /*
154  * pagerops for OBJT_SWAP - "swap pager".  Some ops are also global procedure
155  * calls hooked from other parts of the VM system and do not appear here.
156  * (see vm/swap_pager.h).
157  */
158 static vm_object_t
159                 swap_pager_alloc(void *handle, vm_ooffset_t size,
160                                       vm_prot_t prot, vm_ooffset_t offset);
161 static void     swap_pager_dealloc(vm_object_t object);
162 static int      swap_pager_getpages(vm_object_t, vm_page_t *, int, int);
163 static void     swap_pager_init(void);
164 static void     swap_pager_unswapped(vm_page_t);
165 static void     swap_pager_strategy(vm_object_t, struct bio *);
166
167 struct pagerops swappagerops = {
168         swap_pager_init,        /* early system initialization of pager */
169         swap_pager_alloc,       /* allocate an OBJT_SWAP object         */
170         swap_pager_dealloc,     /* deallocate an OBJT_SWAP object       */
171         swap_pager_getpages,    /* pagein                               */
172         swap_pager_putpages,    /* pageout                              */
173         swap_pager_haspage,     /* get backing store status for page    */
174         swap_pager_unswapped,   /* remove swap related to page          */
175         swap_pager_strategy     /* pager strategy call                  */
176 };
177
178 static struct buf *getchainbuf(struct bio *bp, struct vnode *vp, int flags);
179 static void flushchainbuf(struct buf *nbp);
180 static void waitchainbuf(struct bio *bp, int count, int done);
181
182 /*
183  * dmmax is in page-sized chunks with the new swap system.  It was
184  * dev-bsized chunks in the old.  dmmax is always a power of 2.
185  *
186  * swap_*() routines are externally accessible.  swp_*() routines are
187  * internal.
188  */
189 int dmmax;
190 static int dmmax_mask;
191 int nswap_lowat = 128;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
192 int nswap_hiwat = 512;          /* in pages, swap_pager_almost_full warn */
193
194 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, dmmax,
195         CTLFLAG_RD, &dmmax, 0, "Maximum size of a swap block");
196
197 static __inline void    swp_sizecheck(void);
198 static void     swp_pager_sync_iodone(struct buf *bp);
199 static void     swp_pager_async_iodone(struct buf *bp);
200
201 /*
202  * Swap bitmap functions
203  */
204 static __inline void    swp_pager_freeswapspace(daddr_t blk, int npages);
205 static __inline daddr_t swp_pager_getswapspace(int npages);
206
207 /*
208  * Metadata functions
209  */
210 static void swp_pager_meta_build(vm_object_t, vm_pindex_t, daddr_t);
211 static void swp_pager_meta_free(vm_object_t, vm_pindex_t, daddr_t);
212 static void swp_pager_meta_free_all(vm_object_t);
213 static daddr_t swp_pager_meta_ctl(vm_object_t, vm_pindex_t, int);
214
215 /*
216  * SWP_SIZECHECK() -    update swap_pager_full indication
217  *      
218  *      update the swap_pager_almost_full indication and warn when we are
219  *      about to run out of swap space, using lowat/hiwat hysteresis.
220  *
221  *      Clear swap_pager_full ( task killing ) indication when lowat is met.
222  *
223  *      No restrictions on call
224  *      This routine may not block.
225  *      This routine must be called at splvm()
226  */
227 static __inline void
228 swp_sizecheck()
229 {
230         GIANT_REQUIRED;
231
232         if (vm_swap_size < nswap_lowat) {
233                 if (swap_pager_almost_full == 0) {
234                         printf("swap_pager: out of swap space\n");
235                         swap_pager_almost_full = 1;
236                 }
237         } else {
238                 swap_pager_full = 0;
239                 if (vm_swap_size > nswap_hiwat)
240                         swap_pager_almost_full = 0;
241         }
242 }
243
244 /*
245  * SWAP_PAGER_INIT() -  initialize the swap pager!
246  *
247  *      Expected to be started from system init.  NOTE:  This code is run 
248  *      before much else so be careful what you depend on.  Most of the VM
249  *      system has yet to be initialized at this point.
250  */
251 static void
252 swap_pager_init()
253 {
254         /*
255          * Initialize object lists
256          */
257         int i;
258
259         for (i = 0; i < NOBJLISTS; ++i)
260                 TAILQ_INIT(&swap_pager_object_list[i]);
261         TAILQ_INIT(&swap_pager_un_object_list);
262         mtx_init(&sw_alloc_mtx, "swap_pager list", NULL, MTX_DEF);
263
264         /*
265          * Device Stripe, in PAGE_SIZE'd blocks
266          */
267         dmmax = SWB_NPAGES * 2;
268         dmmax_mask = ~(dmmax - 1);
269 }
270
271 /*
272  * SWAP_PAGER_SWAP_INIT() - swap pager initialization from pageout process
273  *
274  *      Expected to be started from pageout process once, prior to entering
275  *      its main loop.
276  */
277 void
278 swap_pager_swap_init()
279 {
280         int n, n2;
281
282         /*
283          * Number of in-transit swap bp operations.  Don't
284          * exhaust the pbufs completely.  Make sure we
285          * initialize workable values (0 will work for hysteresis
286          * but it isn't very efficient).
287          *
288          * The nsw_cluster_max is constrained by the bp->b_pages[]
289          * array (MAXPHYS/PAGE_SIZE) and our locally defined
290          * MAX_PAGEOUT_CLUSTER.   Also be aware that swap ops are
291          * constrained by the swap device interleave stripe size.
292          *
293          * Currently we hardwire nsw_wcount_async to 4.  This limit is 
294          * designed to prevent other I/O from having high latencies due to
295          * our pageout I/O.  The value 4 works well for one or two active swap
296          * devices but is probably a little low if you have more.  Even so,
297          * a higher value would probably generate only a limited improvement
298          * with three or four active swap devices since the system does not
299          * typically have to pageout at extreme bandwidths.   We will want
300          * at least 2 per swap devices, and 4 is a pretty good value if you
301          * have one NFS swap device due to the command/ack latency over NFS.
302          * So it all works out pretty well.
303          */
304         nsw_cluster_max = min((MAXPHYS/PAGE_SIZE), MAX_PAGEOUT_CLUSTER);
305
306         mtx_lock(&pbuf_mtx);
307         nsw_rcount = (nswbuf + 1) / 2;
308         nsw_wcount_sync = (nswbuf + 3) / 4;
309         nsw_wcount_async = 4;
310         nsw_wcount_async_max = nsw_wcount_async;
311         mtx_unlock(&pbuf_mtx);
312
313         /*
314          * Initialize our zone.  Right now I'm just guessing on the number
315          * we need based on the number of pages in the system.  Each swblock
316          * can hold 16 pages, so this is probably overkill.  This reservation
317          * is typically limited to around 32MB by default.
318          */
319         n = cnt.v_page_count / 2;
320         if (maxswzone && n > maxswzone / sizeof(struct swblock))
321                 n = maxswzone / sizeof(struct swblock);
322         n2 = n;
323         swap_zone = uma_zcreate("SWAPMETA", sizeof(struct swblock), NULL, NULL,
324             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE);
325         do {
326                 if (uma_zone_set_obj(swap_zone, NULL, n))
327                         break;
328                 /*
329                  * if the allocation failed, try a zone two thirds the
330                  * size of the previous attempt.
331                  */
332                 n -= ((n + 2) / 3);
333         } while (n > 0);
334         if (swap_zone == NULL)
335                 panic("failed to create swap_zone.");
336         if (n2 != n)
337                 printf("Swap zone entries reduced from %d to %d.\n", n2, n);
338         n2 = n;
339
340         /*
341          * Initialize our meta-data hash table.  The swapper does not need to
342          * be quite as efficient as the VM system, so we do not use an 
343          * oversized hash table.
344          *
345          *      n:              size of hash table, must be power of 2
346          *      swhash_mask:    hash table index mask
347          */
348         for (n = 1; n < n2 / 8; n *= 2)
349                 ;
350         swhash = malloc(sizeof(struct swblock *) * n, M_VMPGDATA, M_WAITOK | M_ZERO);
351         swhash_mask = n - 1;
352 }
353
354 /*
355  * SWAP_PAGER_ALLOC() - allocate a new OBJT_SWAP VM object and instantiate
356  *                      its metadata structures.
357  *
358  *      This routine is called from the mmap and fork code to create a new
359  *      OBJT_SWAP object.  We do this by creating an OBJT_DEFAULT object
360  *      and then converting it with swp_pager_meta_build().
361  *
362  *      This routine may block in vm_object_allocate() and create a named
363  *      object lookup race, so we must interlock.   We must also run at
364  *      splvm() for the object lookup to handle races with interrupts, but
365  *      we do not have to maintain splvm() in between the lookup and the
366  *      add because (I believe) it is not possible to attempt to create
367  *      a new swap object w/handle when a default object with that handle
368  *      already exists.
369  *
370  * MPSAFE
371  */
372 static vm_object_t
373 swap_pager_alloc(void *handle, vm_ooffset_t size, vm_prot_t prot,
374                  vm_ooffset_t offset)
375 {
376         vm_object_t object;
377
378         mtx_lock(&Giant);
379         if (handle) {
380                 /*
381                  * Reference existing named region or allocate new one.  There
382                  * should not be a race here against swp_pager_meta_build()
383                  * as called from vm_page_remove() in regards to the lookup
384                  * of the handle.
385                  */
386                 sx_xlock(&sw_alloc_sx);
387                 object = vm_pager_object_lookup(NOBJLIST(handle), handle);
388
389                 if (object != NULL) {
390                         vm_object_reference(object);
391                 } else {
392                         object = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
393                                 OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
394                         object->handle = handle;
395
396                         swp_pager_meta_build(object, 0, SWAPBLK_NONE);
397                 }
398                 sx_xunlock(&sw_alloc_sx);
399         } else {
400                 object = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT,
401                         OFF_TO_IDX(offset + PAGE_MASK + size));
402
403                 swp_pager_meta_build(object, 0, SWAPBLK_NONE);
404         }
405         mtx_unlock(&Giant);
406         return (object);
407 }
408
409 /*
410  * SWAP_PAGER_DEALLOC() -       remove swap metadata from object
411  *
412  *      The swap backing for the object is destroyed.  The code is 
413  *      designed such that we can reinstantiate it later, but this
414  *      routine is typically called only when the entire object is
415  *      about to be destroyed.
416  *
417  *      This routine may block, but no longer does. 
418  *
419  *      The object must be locked or unreferenceable.
420  */
421 static void
422 swap_pager_dealloc(object)
423         vm_object_t object;
424 {
425         int s;
426
427         GIANT_REQUIRED;
428
429         /*
430          * Remove from list right away so lookups will fail if we block for
431          * pageout completion.
432          */
433         mtx_lock(&sw_alloc_mtx);
434         if (object->handle == NULL) {
435                 TAILQ_REMOVE(&swap_pager_un_object_list, object, pager_object_list);
436         } else {
437                 TAILQ_REMOVE(NOBJLIST(object->handle), object, pager_object_list);
438         }
439         mtx_unlock(&sw_alloc_mtx);
440
441         vm_object_pip_wait(object, "swpdea");
442
443         /*
444          * Free all remaining metadata.  We only bother to free it from 
445          * the swap meta data.  We do not attempt to free swapblk's still
446          * associated with vm_page_t's for this object.  We do not care
447          * if paging is still in progress on some objects.
448          */
449         s = splvm();
450         swp_pager_meta_free_all(object);
451         splx(s);
452 }
453
454 /************************************************************************
455  *                      SWAP PAGER BITMAP ROUTINES                      *
456  ************************************************************************/
457
458 /*
459  * SWP_PAGER_GETSWAPSPACE() -   allocate raw swap space
460  *
461  *      Allocate swap for the requested number of pages.  The starting
462  *      swap block number (a page index) is returned or SWAPBLK_NONE
463  *      if the allocation failed.
464  *
465  *      Also has the side effect of advising that somebody made a mistake
466  *      when they configured swap and didn't configure enough.
467  *
468  *      Must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
469  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
470  *
471  *      This routine may not block
472  *      This routine must be called at splvm().
473  */
474 static __inline daddr_t
475 swp_pager_getswapspace(npages)
476         int npages;
477 {
478         daddr_t blk;
479
480         GIANT_REQUIRED;
481
482         if ((blk = blist_alloc(swapblist, npages)) == SWAPBLK_NONE) {
483                 if (swap_pager_full != 2) {
484                         printf("swap_pager_getswapspace: failed\n");
485                         swap_pager_full = 2;
486                         swap_pager_almost_full = 1;
487                 }
488         } else {
489                 vm_swap_size -= npages;
490                 /* per-swap area stats */
491                 swdevt[BLK2DEVIDX(blk)].sw_used += npages;
492                 swp_sizecheck();
493         }
494         return (blk);
495 }
496
497 /*
498  * SWP_PAGER_FREESWAPSPACE() -  free raw swap space 
499  *
500  *      This routine returns the specified swap blocks back to the bitmap.
501  *
502  *      Note:  This routine may not block (it could in the old swap code),
503  *      and through the use of the new blist routines it does not block.
504  *
505  *      We must be called at splvm() to avoid races with bitmap frees from
506  *      vm_page_remove() aka swap_pager_page_removed().
507  *
508  *      This routine may not block
509  *      This routine must be called at splvm().
510  */
511 static __inline void
512 swp_pager_freeswapspace(blk, npages)
513         daddr_t blk;
514         int npages;
515 {
516         GIANT_REQUIRED;
517
518         blist_free(swapblist, blk, npages);
519         vm_swap_size += npages;
520         /* per-swap area stats */
521         swdevt[BLK2DEVIDX(blk)].sw_used -= npages;
522         swp_sizecheck();
523 }
524
525 /*
526  * SWAP_PAGER_FREESPACE() -     frees swap blocks associated with a page
527  *                              range within an object.
528  *
529  *      This is a globally accessible routine.
530  *
531  *      This routine removes swapblk assignments from swap metadata.
532  *
533  *      The external callers of this routine typically have already destroyed 
534  *      or renamed vm_page_t's associated with this range in the object so 
535  *      we should be ok.
536  *
537  *      This routine may be called at any spl.  We up our spl to splvm temporarily
538  *      in order to perform the metadata removal.
539  */
540 void
541 swap_pager_freespace(object, start, size)
542         vm_object_t object;
543         vm_pindex_t start;
544         vm_size_t size;
545 {
546         int s = splvm();
547
548         GIANT_REQUIRED;
549         swp_pager_meta_free(object, start, size);
550         splx(s);
551 }
552
553 /*
554  * SWAP_PAGER_RESERVE() - reserve swap blocks in object
555  *
556  *      Assigns swap blocks to the specified range within the object.  The 
557  *      swap blocks are not zerod.  Any previous swap assignment is destroyed.
558  *
559  *      Returns 0 on success, -1 on failure.
560  */
561 int
562 swap_pager_reserve(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_size_t size)
563 {
564         int s;
565         int n = 0;
566         daddr_t blk = SWAPBLK_NONE;
567         vm_pindex_t beg = start;        /* save start index */
568
569         s = splvm();
570         while (size) {
571                 if (n == 0) {
572                         n = BLIST_MAX_ALLOC;
573                         while ((blk = swp_pager_getswapspace(n)) == SWAPBLK_NONE) {
574                                 n >>= 1;
575                                 if (n == 0) {
576                                         swp_pager_meta_free(object, beg, start - beg);
577                                         splx(s);
578                                         return (-1);
579                                 }
580                         }
581                 }
582                 swp_pager_meta_build(object, start, blk);
583                 --size;
584                 ++start;
585                 ++blk;
586                 --n;
587         }
588         swp_pager_meta_free(object, start, n);
589         splx(s);
590         return (0);
591 }
592
593 /*
594  * SWAP_PAGER_COPY() -  copy blocks from source pager to destination pager
595  *                      and destroy the source.
596  *
597  *      Copy any valid swapblks from the source to the destination.  In
598  *      cases where both the source and destination have a valid swapblk,
599  *      we keep the destination's.
600  *
601  *      This routine is allowed to block.  It may block allocating metadata
602  *      indirectly through swp_pager_meta_build() or if paging is still in
603  *      progress on the source. 
604  *
605  *      This routine can be called at any spl
606  *
607  *      XXX vm_page_collapse() kinda expects us not to block because we 
608  *      supposedly do not need to allocate memory, but for the moment we
609  *      *may* have to get a little memory from the zone allocator, but
610  *      it is taken from the interrupt memory.  We should be ok. 
611  *
612  *      The source object contains no vm_page_t's (which is just as well)
613  *
614  *      The source object is of type OBJT_SWAP.
615  *
616  *      The source and destination objects must be locked or 
617  *      inaccessible (XXX are they ?)
618  */
619 void
620 swap_pager_copy(srcobject, dstobject, offset, destroysource)
621         vm_object_t srcobject;
622         vm_object_t dstobject;
623         vm_pindex_t offset;
624         int destroysource;
625 {
626         vm_pindex_t i;
627         int s;
628
629         GIANT_REQUIRED;
630
631         s = splvm();
632         /*
633          * If destroysource is set, we remove the source object from the 
634          * swap_pager internal queue now. 
635          */
636         if (destroysource) {
637                 mtx_lock(&sw_alloc_mtx);
638                 if (srcobject->handle == NULL) {
639                         TAILQ_REMOVE(
640                             &swap_pager_un_object_list, 
641                             srcobject, 
642                             pager_object_list
643                         );
644                 } else {
645                         TAILQ_REMOVE(
646                             NOBJLIST(srcobject->handle),
647                             srcobject,
648                             pager_object_list
649                         );
650                 }
651                 mtx_unlock(&sw_alloc_mtx);
652         }
653
654         /*
655          * transfer source to destination.
656          */
657         for (i = 0; i < dstobject->size; ++i) {
658                 daddr_t dstaddr;
659
660                 /*
661                  * Locate (without changing) the swapblk on the destination,
662                  * unless it is invalid in which case free it silently, or
663                  * if the destination is a resident page, in which case the
664                  * source is thrown away.
665                  */
666                 dstaddr = swp_pager_meta_ctl(dstobject, i, 0);
667
668                 if (dstaddr == SWAPBLK_NONE) {
669                         /*
670                          * Destination has no swapblk and is not resident,
671                          * copy source.
672                          */
673                         daddr_t srcaddr;
674
675                         srcaddr = swp_pager_meta_ctl(
676                             srcobject, 
677                             i + offset,
678                             SWM_POP
679                         );
680
681                         if (srcaddr != SWAPBLK_NONE)
682                                 swp_pager_meta_build(dstobject, i, srcaddr);
683                 } else {
684                         /*
685                          * Destination has valid swapblk or it is represented
686                          * by a resident page.  We destroy the sourceblock.
687                          */
688                         
689                         swp_pager_meta_ctl(srcobject, i + offset, SWM_FREE);
690                 }
691         }
692
693         /*
694          * Free left over swap blocks in source.
695          *
696          * We have to revert the type to OBJT_DEFAULT so we do not accidently
697          * double-remove the object from the swap queues.
698          */
699         if (destroysource) {
700                 swp_pager_meta_free_all(srcobject);
701                 /*
702                  * Reverting the type is not necessary, the caller is going
703                  * to destroy srcobject directly, but I'm doing it here
704                  * for consistency since we've removed the object from its
705                  * queues.
706                  */
707                 srcobject->type = OBJT_DEFAULT;
708         }
709         splx(s);
710 }
711
712 /*
713  * SWAP_PAGER_HASPAGE() -       determine if we have good backing store for
714  *                              the requested page.
715  *
716  *      We determine whether good backing store exists for the requested
717  *      page and return TRUE if it does, FALSE if it doesn't.
718  *
719  *      If TRUE, we also try to determine how much valid, contiguous backing
720  *      store exists before and after the requested page within a reasonable
721  *      distance.  We do not try to restrict it to the swap device stripe
722  *      (that is handled in getpages/putpages).  It probably isn't worth
723  *      doing here.
724  */
725 boolean_t
726 swap_pager_haspage(object, pindex, before, after)
727         vm_object_t object;
728         vm_pindex_t pindex;
729         int *before;
730         int *after;
731 {
732         daddr_t blk0;
733         int s;
734
735         /*
736          * do we have good backing store at the requested index ?
737          */
738         s = splvm();
739         blk0 = swp_pager_meta_ctl(object, pindex, 0);
740
741         if (blk0 == SWAPBLK_NONE) {
742                 splx(s);
743                 if (before)
744                         *before = 0;
745                 if (after)
746                         *after = 0;
747                 return (FALSE);
748         }
749
750         /*
751          * find backwards-looking contiguous good backing store
752          */
753         if (before != NULL) {
754                 int i;
755
756                 for (i = 1; i < (SWB_NPAGES/2); ++i) {
757                         daddr_t blk;
758
759                         if (i > pindex)
760                                 break;
761                         blk = swp_pager_meta_ctl(object, pindex - i, 0);
762                         if (blk != blk0 - i)
763                                 break;
764                 }
765                 *before = (i - 1);
766         }
767
768         /*
769          * find forward-looking contiguous good backing store
770          */
771         if (after != NULL) {
772                 int i;
773
774                 for (i = 1; i < (SWB_NPAGES/2); ++i) {
775                         daddr_t blk;
776
777                         blk = swp_pager_meta_ctl(object, pindex + i, 0);
778                         if (blk != blk0 + i)
779                                 break;
780                 }
781                 *after = (i - 1);
782         }
783         splx(s);
784         return (TRUE);
785 }
786
787 /*
788  * SWAP_PAGER_PAGE_UNSWAPPED() - remove swap backing store related to page
789  *
790  *      This removes any associated swap backing store, whether valid or
791  *      not, from the page.  
792  *
793  *      This routine is typically called when a page is made dirty, at
794  *      which point any associated swap can be freed.  MADV_FREE also
795  *      calls us in a special-case situation
796  *
797  *      NOTE!!!  If the page is clean and the swap was valid, the caller
798  *      should make the page dirty before calling this routine.  This routine
799  *      does NOT change the m->dirty status of the page.  Also: MADV_FREE
800  *      depends on it.
801  *
802  *      This routine may not block
803  *      This routine must be called at splvm()
804  */
805 static void
806 swap_pager_unswapped(m)
807         vm_page_t m;
808 {
809         swp_pager_meta_ctl(m->object, m->pindex, SWM_FREE);
810 }
811
812 /*
813  * SWAP_PAGER_STRATEGY() - read, write, free blocks
814  *
815  *      This implements the vm_pager_strategy() interface to swap and allows
816  *      other parts of the system to directly access swap as backing store
817  *      through vm_objects of type OBJT_SWAP.  This is intended to be a 
818  *      cacheless interface ( i.e. caching occurs at higher levels ).
819  *      Therefore we do not maintain any resident pages.  All I/O goes
820  *      directly to and from the swap device.
821  *      
822  *      Note that b_blkno is scaled for PAGE_SIZE
823  *
824  *      We currently attempt to run I/O synchronously or asynchronously as
825  *      the caller requests.  This isn't perfect because we loose error
826  *      sequencing when we run multiple ops in parallel to satisfy a request.
827  *      But this is swap, so we let it all hang out.
828  */
829 static void     
830 swap_pager_strategy(vm_object_t object, struct bio *bp)
831 {
832         vm_pindex_t start;
833         int count;
834         int s;
835         char *data;
836         struct buf *nbp = NULL;
837
838         GIANT_REQUIRED;
839
840         /* XXX: KASSERT instead ? */
841         if (bp->bio_bcount & PAGE_MASK) {
842                 biofinish(bp, NULL, EINVAL);
843                 printf("swap_pager_strategy: bp %p blk %d size %d, not page bounded\n", bp, (int)bp->bio_pblkno, (int)bp->bio_bcount);
844                 return;
845         }
846
847         /*
848          * Clear error indication, initialize page index, count, data pointer.
849          */
850         bp->bio_error = 0;
851         bp->bio_flags &= ~BIO_ERROR;
852         bp->bio_resid = bp->bio_bcount;
853         *(u_int *) &bp->bio_driver1 = 0;
854
855         start = bp->bio_pblkno;
856         count = howmany(bp->bio_bcount, PAGE_SIZE);
857         data = bp->bio_data;
858
859         s = splvm();
860
861         /*
862          * Deal with BIO_DELETE
863          */
864         if (bp->bio_cmd == BIO_DELETE) {
865                 /*
866                  * FREE PAGE(s) - destroy underlying swap that is no longer
867                  *                needed.
868                  */
869                 swp_pager_meta_free(object, start, count);
870                 splx(s);
871                 bp->bio_resid = 0;
872                 biodone(bp);
873                 return;
874         }
875
876         /*
877          * Execute read or write
878          */
879         while (count > 0) {
880                 daddr_t blk;
881
882                 /*
883                  * Obtain block.  If block not found and writing, allocate a
884                  * new block and build it into the object.
885                  */
886
887                 blk = swp_pager_meta_ctl(object, start, 0);
888                 if ((blk == SWAPBLK_NONE) && (bp->bio_cmd == BIO_WRITE)) {
889                         blk = swp_pager_getswapspace(1);
890                         if (blk == SWAPBLK_NONE) {
891                                 bp->bio_error = ENOMEM;
892                                 bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
893                                 break;
894                         }
895                         swp_pager_meta_build(object, start, blk);
896                 }
897                         
898                 /*
899                  * Do we have to flush our current collection?  Yes if:
900                  *
901                  *      - no swap block at this index
902                  *      - swap block is not contiguous
903                  *      - we cross a physical disk boundry in the
904                  *        stripe.
905                  */
906                 if (
907                     nbp && (nbp->b_blkno + btoc(nbp->b_bcount) != blk ||
908                      ((nbp->b_blkno ^ blk) & dmmax_mask)
909                     )
910                 ) {
911                         splx(s);
912                         if (bp->bio_cmd == BIO_READ) {
913                                 ++cnt.v_swapin;
914                                 cnt.v_swappgsin += btoc(nbp->b_bcount);
915                         } else {
916                                 ++cnt.v_swapout;
917                                 cnt.v_swappgsout += btoc(nbp->b_bcount);
918                                 nbp->b_dirtyend = nbp->b_bcount;
919                         }
920                         flushchainbuf(nbp);
921                         s = splvm();
922                         nbp = NULL;
923                 }
924
925                 /*
926                  * Add new swapblk to nbp, instantiating nbp if necessary.
927                  * Zero-fill reads are able to take a shortcut.
928                  */
929                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
930                         /*
931                          * We can only get here if we are reading.  Since
932                          * we are at splvm() we can safely modify b_resid,
933                          * even if chain ops are in progress.
934                          */
935                         bzero(data, PAGE_SIZE);
936                         bp->bio_resid -= PAGE_SIZE;
937                 } else {
938                         if (nbp == NULL) {
939                                 nbp = getchainbuf(bp, swapdev_vp, B_ASYNC);
940                                 nbp->b_blkno = blk;
941                                 nbp->b_bcount = 0;
942                                 nbp->b_data = data;
943                         }
944                         nbp->b_bcount += PAGE_SIZE;
945                 }
946                 --count;
947                 ++start;
948                 data += PAGE_SIZE;
949         }
950
951         /*
952          *  Flush out last buffer
953          */
954         splx(s);
955
956         if (nbp) {
957                 if (nbp->b_iocmd == BIO_READ) {
958                         ++cnt.v_swapin;
959                         cnt.v_swappgsin += btoc(nbp->b_bcount);
960                 } else {
961                         ++cnt.v_swapout;
962                         cnt.v_swappgsout += btoc(nbp->b_bcount);
963                         nbp->b_dirtyend = nbp->b_bcount;
964                 }
965                 flushchainbuf(nbp);
966                 /* nbp = NULL; */
967         }
968         /*
969          * Wait for completion.
970          */
971         waitchainbuf(bp, 0, 1);
972 }
973
974 /*
975  * SWAP_PAGER_GETPAGES() - bring pages in from swap
976  *
977  *      Attempt to retrieve (m, count) pages from backing store, but make
978  *      sure we retrieve at least m[reqpage].  We try to load in as large
979  *      a chunk surrounding m[reqpage] as is contiguous in swap and which
980  *      belongs to the same object.
981  *
982  *      The code is designed for asynchronous operation and 
983  *      immediate-notification of 'reqpage' but tends not to be
984  *      used that way.  Please do not optimize-out this algorithmic
985  *      feature, I intend to improve on it in the future.
986  *
987  *      The parent has a single vm_object_pip_add() reference prior to
988  *      calling us and we should return with the same.
989  *
990  *      The parent has BUSY'd the pages.  We should return with 'm'
991  *      left busy, but the others adjusted.
992  */
993 static int
994 swap_pager_getpages(object, m, count, reqpage)
995         vm_object_t object;
996         vm_page_t *m;
997         int count, reqpage;
998 {
999         struct buf *bp;
1000         vm_page_t mreq;
1001         int s;
1002         int i;
1003         int j;
1004         daddr_t blk;
1005         vm_offset_t kva;
1006         vm_pindex_t lastpindex;
1007
1008         GIANT_REQUIRED;
1009
1010         mreq = m[reqpage];
1011
1012         if (mreq->object != object) {
1013                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1014                     object, 
1015                     mreq->object
1016                 );
1017         }
1018         /*
1019          * Calculate range to retrieve.  The pages have already been assigned
1020          * their swapblks.  We require a *contiguous* range that falls entirely
1021          * within a single device stripe.   If we do not supply it, bad things
1022          * happen.  Note that blk, iblk & jblk can be SWAPBLK_NONE, but the 
1023          * loops are set up such that the case(s) are handled implicitly.
1024          *
1025          * The swp_*() calls must be made at splvm().  vm_page_free() does
1026          * not need to be, but it will go a little faster if it is.
1027          */
1028         s = splvm();
1029         blk = swp_pager_meta_ctl(mreq->object, mreq->pindex, 0);
1030
1031         for (i = reqpage - 1; i >= 0; --i) {
1032                 daddr_t iblk;
1033
1034                 iblk = swp_pager_meta_ctl(m[i]->object, m[i]->pindex, 0);
1035                 if (blk != iblk + (reqpage - i))
1036                         break;
1037                 if ((blk ^ iblk) & dmmax_mask)
1038                         break;
1039         }
1040         ++i;
1041
1042         for (j = reqpage + 1; j < count; ++j) {
1043                 daddr_t jblk;
1044
1045                 jblk = swp_pager_meta_ctl(m[j]->object, m[j]->pindex, 0);
1046                 if (blk != jblk - (j - reqpage))
1047                         break;
1048                 if ((blk ^ jblk) & dmmax_mask)
1049                         break;
1050         }
1051
1052         /*
1053          * free pages outside our collection range.   Note: we never free
1054          * mreq, it must remain busy throughout.
1055          */
1056         vm_page_lock_queues();
1057         {
1058                 int k;
1059
1060                 for (k = 0; k < i; ++k)
1061                         vm_page_free(m[k]);
1062                 for (k = j; k < count; ++k)
1063                         vm_page_free(m[k]);
1064         }
1065         vm_page_unlock_queues();
1066         splx(s);
1067
1068
1069         /*
1070          * Return VM_PAGER_FAIL if we have nothing to do.  Return mreq 
1071          * still busy, but the others unbusied.
1072          */
1073         if (blk == SWAPBLK_NONE)
1074                 return (VM_PAGER_FAIL);
1075
1076         /*
1077          * Get a swap buffer header to perform the IO
1078          */
1079         bp = getpbuf(&nsw_rcount);
1080         kva = (vm_offset_t) bp->b_data;
1081
1082         /*
1083          * map our page(s) into kva for input
1084          *
1085          * NOTE: B_PAGING is set by pbgetvp()
1086          */
1087         pmap_qenter(kva, m + i, j - i);
1088
1089         bp->b_iocmd = BIO_READ;
1090         bp->b_iodone = swp_pager_async_iodone;
1091         bp->b_rcred = crhold(thread0.td_ucred);
1092         bp->b_wcred = crhold(thread0.td_ucred);
1093         bp->b_data = (caddr_t) kva;
1094         bp->b_blkno = blk - (reqpage - i);
1095         bp->b_bcount = PAGE_SIZE * (j - i);
1096         bp->b_bufsize = PAGE_SIZE * (j - i);
1097         bp->b_pager.pg_reqpage = reqpage - i;
1098
1099         {
1100                 int k;
1101
1102                 for (k = i; k < j; ++k) {
1103                         bp->b_pages[k - i] = m[k];
1104                         vm_page_flag_set(m[k], PG_SWAPINPROG);
1105                 }
1106         }
1107         bp->b_npages = j - i;
1108
1109         pbgetvp(swapdev_vp, bp);
1110
1111         cnt.v_swapin++;
1112         cnt.v_swappgsin += bp->b_npages;
1113
1114         /*
1115          * We still hold the lock on mreq, and our automatic completion routine
1116          * does not remove it.
1117          */
1118         vm_object_pip_add(mreq->object, bp->b_npages);
1119         lastpindex = m[j-1]->pindex;
1120
1121         /*
1122          * perform the I/O.  NOTE!!!  bp cannot be considered valid after
1123          * this point because we automatically release it on completion.
1124          * Instead, we look at the one page we are interested in which we
1125          * still hold a lock on even through the I/O completion.
1126          *
1127          * The other pages in our m[] array are also released on completion,
1128          * so we cannot assume they are valid anymore either.
1129          *
1130          * NOTE: b_blkno is destroyed by the call to VOP_STRATEGY
1131          */
1132         BUF_KERNPROC(bp);
1133         BUF_STRATEGY(bp);
1134
1135         /*
1136          * wait for the page we want to complete.  PG_SWAPINPROG is always
1137          * cleared on completion.  If an I/O error occurs, SWAPBLK_NONE
1138          * is set in the meta-data.
1139          */
1140         s = splvm();
1141         while ((mreq->flags & PG_SWAPINPROG) != 0) {
1142                 vm_page_flag_set(mreq, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1143                 cnt.v_intrans++;
1144                 if (tsleep(mreq, PSWP, "swread", hz*20)) {
1145                         printf(
1146                             "swap_pager: indefinite wait buffer: device:"
1147                                 " %s, blkno: %ld, size: %ld\n",
1148                             devtoname(bp->b_dev), (long)bp->b_blkno,
1149                             bp->b_bcount
1150                         );
1151                 }
1152         }
1153         splx(s);
1154
1155         /*
1156          * mreq is left busied after completion, but all the other pages
1157          * are freed.  If we had an unrecoverable read error the page will
1158          * not be valid.
1159          */
1160         if (mreq->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
1161                 return (VM_PAGER_ERROR);
1162         } else {
1163                 return (VM_PAGER_OK);
1164         }
1165
1166         /*
1167          * A final note: in a low swap situation, we cannot deallocate swap
1168          * and mark a page dirty here because the caller is likely to mark
1169          * the page clean when we return, causing the page to possibly revert 
1170          * to all-zero's later.
1171          */
1172 }
1173
1174 /*
1175  *      swap_pager_putpages: 
1176  *
1177  *      Assign swap (if necessary) and initiate I/O on the specified pages.
1178  *
1179  *      We support both OBJT_DEFAULT and OBJT_SWAP objects.  DEFAULT objects
1180  *      are automatically converted to SWAP objects.
1181  *
1182  *      In a low memory situation we may block in VOP_STRATEGY(), but the new 
1183  *      vm_page reservation system coupled with properly written VFS devices 
1184  *      should ensure that no low-memory deadlock occurs.  This is an area
1185  *      which needs work.
1186  *
1187  *      The parent has N vm_object_pip_add() references prior to
1188  *      calling us and will remove references for rtvals[] that are
1189  *      not set to VM_PAGER_PEND.  We need to remove the rest on I/O
1190  *      completion.
1191  *
1192  *      The parent has soft-busy'd the pages it passes us and will unbusy
1193  *      those whos rtvals[] entry is not set to VM_PAGER_PEND on return.
1194  *      We need to unbusy the rest on I/O completion.
1195  */
1196 void
1197 swap_pager_putpages(object, m, count, sync, rtvals)
1198         vm_object_t object;
1199         vm_page_t *m;
1200         int count;
1201         boolean_t sync;
1202         int *rtvals;
1203 {
1204         int i;
1205         int n = 0;
1206
1207         GIANT_REQUIRED;
1208         if (count && m[0]->object != object) {
1209                 panic("swap_pager_getpages: object mismatch %p/%p", 
1210                     object, 
1211                     m[0]->object
1212                 );
1213         }
1214         /*
1215          * Step 1
1216          *
1217          * Turn object into OBJT_SWAP
1218          * check for bogus sysops
1219          * force sync if not pageout process
1220          */
1221         if (object->type != OBJT_SWAP)
1222                 swp_pager_meta_build(object, 0, SWAPBLK_NONE);
1223
1224         if (curproc != pageproc)
1225                 sync = TRUE;
1226
1227         /*
1228          * Step 2
1229          *
1230          * Update nsw parameters from swap_async_max sysctl values.  
1231          * Do not let the sysop crash the machine with bogus numbers.
1232          */
1233         mtx_lock(&pbuf_mtx);
1234         if (swap_async_max != nsw_wcount_async_max) {
1235                 int n;
1236                 int s;
1237
1238                 /*
1239                  * limit range
1240                  */
1241                 if ((n = swap_async_max) > nswbuf / 2)
1242                         n = nswbuf / 2;
1243                 if (n < 1)
1244                         n = 1;
1245                 swap_async_max = n;
1246
1247                 /*
1248                  * Adjust difference ( if possible ).  If the current async
1249                  * count is too low, we may not be able to make the adjustment
1250                  * at this time.
1251                  */
1252                 s = splvm();
1253                 n -= nsw_wcount_async_max;
1254                 if (nsw_wcount_async + n >= 0) {
1255                         nsw_wcount_async += n;
1256                         nsw_wcount_async_max += n;
1257                         wakeup(&nsw_wcount_async);
1258                 }
1259                 splx(s);
1260         }
1261         mtx_unlock(&pbuf_mtx);
1262
1263         /*
1264          * Step 3
1265          *
1266          * Assign swap blocks and issue I/O.  We reallocate swap on the fly.
1267          * The page is left dirty until the pageout operation completes
1268          * successfully.
1269          */
1270         for (i = 0; i < count; i += n) {
1271                 int s;
1272                 int j;
1273                 struct buf *bp;
1274                 daddr_t blk;
1275
1276                 /*
1277                  * Maximum I/O size is limited by a number of factors.
1278                  */
1279                 n = min(BLIST_MAX_ALLOC, count - i);
1280                 n = min(n, nsw_cluster_max);
1281
1282                 s = splvm();
1283
1284                 /*
1285                  * Get biggest block of swap we can.  If we fail, fall
1286                  * back and try to allocate a smaller block.  Don't go
1287                  * overboard trying to allocate space if it would overly
1288                  * fragment swap.
1289                  */
1290                 while (
1291                     (blk = swp_pager_getswapspace(n)) == SWAPBLK_NONE &&
1292                     n > 4
1293                 ) {
1294                         n >>= 1;
1295                 }
1296                 if (blk == SWAPBLK_NONE) {
1297                         for (j = 0; j < n; ++j)
1298                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_FAIL;
1299                         splx(s);
1300                         continue;
1301                 }
1302
1303                 /*
1304                  * The I/O we are constructing cannot cross a physical
1305                  * disk boundry in the swap stripe.  Note: we are still
1306                  * at splvm().
1307                  */
1308                 if ((blk ^ (blk + n)) & dmmax_mask) {
1309                         j = ((blk + dmmax) & dmmax_mask) - blk;
1310                         swp_pager_freeswapspace(blk + j, n - j);
1311                         n = j;
1312                 }
1313
1314                 /*
1315                  * All I/O parameters have been satisfied, build the I/O
1316                  * request and assign the swap space.
1317                  *
1318                  * NOTE: B_PAGING is set by pbgetvp()
1319                  */
1320                 if (sync == TRUE) {
1321                         bp = getpbuf(&nsw_wcount_sync);
1322                 } else {
1323                         bp = getpbuf(&nsw_wcount_async);
1324                         bp->b_flags = B_ASYNC;
1325                 }
1326                 bp->b_iocmd = BIO_WRITE;
1327                 bp->b_spc = NULL;       /* not used, but NULL-out anyway */
1328
1329                 pmap_qenter((vm_offset_t)bp->b_data, &m[i], n);
1330
1331                 bp->b_rcred = crhold(thread0.td_ucred);
1332                 bp->b_wcred = crhold(thread0.td_ucred);
1333                 bp->b_bcount = PAGE_SIZE * n;
1334                 bp->b_bufsize = PAGE_SIZE * n;
1335                 bp->b_blkno = blk;
1336
1337                 pbgetvp(swapdev_vp, bp);
1338
1339                 for (j = 0; j < n; ++j) {
1340                         vm_page_t mreq = m[i+j];
1341
1342                         swp_pager_meta_build(
1343                             mreq->object, 
1344                             mreq->pindex,
1345                             blk + j
1346                         );
1347                         vm_page_dirty(mreq);
1348                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_OK;
1349
1350                         vm_page_flag_set(mreq, PG_SWAPINPROG);
1351                         bp->b_pages[j] = mreq;
1352                 }
1353                 bp->b_npages = n;
1354                 /*
1355                  * Must set dirty range for NFS to work.
1356                  */
1357                 bp->b_dirtyoff = 0;
1358                 bp->b_dirtyend = bp->b_bcount;
1359
1360                 cnt.v_swapout++;
1361                 cnt.v_swappgsout += bp->b_npages;
1362                 VI_LOCK(swapdev_vp);
1363                 swapdev_vp->v_numoutput++;
1364                 VI_UNLOCK(swapdev_vp);
1365
1366                 splx(s);
1367
1368                 /*
1369                  * asynchronous
1370                  *
1371                  * NOTE: b_blkno is destroyed by the call to VOP_STRATEGY
1372                  */
1373                 if (sync == FALSE) {
1374                         bp->b_iodone = swp_pager_async_iodone;
1375                         BUF_KERNPROC(bp);
1376                         BUF_STRATEGY(bp);
1377
1378                         for (j = 0; j < n; ++j)
1379                                 rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1380                         /* restart outter loop */
1381                         continue;
1382                 }
1383
1384                 /*
1385                  * synchronous
1386                  *
1387                  * NOTE: b_blkno is destroyed by the call to VOP_STRATEGY
1388                  */
1389                 bp->b_iodone = swp_pager_sync_iodone;
1390                 BUF_STRATEGY(bp);
1391
1392                 /*
1393                  * Wait for the sync I/O to complete, then update rtvals.
1394                  * We just set the rtvals[] to VM_PAGER_PEND so we can call
1395                  * our async completion routine at the end, thus avoiding a
1396                  * double-free.
1397                  */
1398                 s = splbio();
1399                 while ((bp->b_flags & B_DONE) == 0) {
1400                         tsleep(bp, PVM, "swwrt", 0);
1401                 }
1402                 for (j = 0; j < n; ++j)
1403                         rtvals[i+j] = VM_PAGER_PEND;
1404                 /*
1405                  * Now that we are through with the bp, we can call the
1406                  * normal async completion, which frees everything up.
1407                  */
1408                 swp_pager_async_iodone(bp);
1409                 splx(s);
1410         }
1411 }
1412
1413 /*
1414  *      swap_pager_sync_iodone:
1415  *
1416  *      Completion routine for synchronous reads and writes from/to swap.
1417  *      We just mark the bp is complete and wake up anyone waiting on it.
1418  *
1419  *      This routine may not block.  This routine is called at splbio() or better.
1420  */
1421 static void
1422 swp_pager_sync_iodone(bp)
1423         struct buf *bp;
1424 {
1425         bp->b_flags |= B_DONE;
1426         bp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1427         wakeup(bp);
1428 }
1429
1430 /*
1431  *      swp_pager_async_iodone:
1432  *
1433  *      Completion routine for asynchronous reads and writes from/to swap.
1434  *      Also called manually by synchronous code to finish up a bp.
1435  *
1436  *      For READ operations, the pages are PG_BUSY'd.  For WRITE operations, 
1437  *      the pages are vm_page_t->busy'd.  For READ operations, we PG_BUSY 
1438  *      unbusy all pages except the 'main' request page.  For WRITE 
1439  *      operations, we vm_page_t->busy'd unbusy all pages ( we can do this 
1440  *      because we marked them all VM_PAGER_PEND on return from putpages ).
1441  *
1442  *      This routine may not block.
1443  *      This routine is called at splbio() or better
1444  *
1445  *      We up ourselves to splvm() as required for various vm_page related
1446  *      calls.
1447  */
1448 static void
1449 swp_pager_async_iodone(bp)
1450         struct buf *bp;
1451 {
1452         int s;
1453         int i;
1454         vm_object_t object = NULL;
1455
1456         GIANT_REQUIRED;
1457         bp->b_flags |= B_DONE;
1458
1459         /*
1460          * report error
1461          */
1462         if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
1463                 printf(
1464                     "swap_pager: I/O error - %s failed; blkno %ld,"
1465                         "size %ld, error %d\n",
1466                     ((bp->b_iocmd == BIO_READ) ? "pagein" : "pageout"),
1467                     (long)bp->b_blkno, 
1468                     (long)bp->b_bcount,
1469                     bp->b_error
1470                 );
1471         }
1472
1473         /*
1474          * set object, raise to splvm().
1475          */
1476         if (bp->b_npages)
1477                 object = bp->b_pages[0]->object;
1478         s = splvm();
1479
1480         /*
1481          * remove the mapping for kernel virtual
1482          */
1483         pmap_qremove((vm_offset_t)bp->b_data, bp->b_npages);
1484
1485         vm_page_lock_queues();
1486         /*
1487          * cleanup pages.  If an error occurs writing to swap, we are in
1488          * very serious trouble.  If it happens to be a disk error, though,
1489          * we may be able to recover by reassigning the swap later on.  So
1490          * in this case we remove the m->swapblk assignment for the page 
1491          * but do not free it in the rlist.  The errornous block(s) are thus
1492          * never reallocated as swap.  Redirty the page and continue.
1493          */
1494         for (i = 0; i < bp->b_npages; ++i) {
1495                 vm_page_t m = bp->b_pages[i];
1496
1497                 vm_page_flag_clear(m, PG_SWAPINPROG);
1498
1499                 if (bp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
1500                         /*
1501                          * If an error occurs I'd love to throw the swapblk
1502                          * away without freeing it back to swapspace, so it
1503                          * can never be used again.  But I can't from an 
1504                          * interrupt.
1505                          */
1506                         if (bp->b_iocmd == BIO_READ) {
1507                                 /*
1508                                  * When reading, reqpage needs to stay
1509                                  * locked for the parent, but all other
1510                                  * pages can be freed.  We still want to
1511                                  * wakeup the parent waiting on the page,
1512                                  * though.  ( also: pg_reqpage can be -1 and 
1513                                  * not match anything ).
1514                                  *
1515                                  * We have to wake specifically requested pages
1516                                  * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1517                                  * someone may be waiting for that.
1518                                  *
1519                                  * NOTE: for reads, m->dirty will probably
1520                                  * be overridden by the original caller of
1521                                  * getpages so don't play cute tricks here.
1522                                  *
1523                                  * XXX IT IS NOT LEGAL TO FREE THE PAGE HERE
1524                                  * AS THIS MESSES WITH object->memq, and it is
1525                                  * not legal to mess with object->memq from an
1526                                  * interrupt.
1527                                  */
1528                                 m->valid = 0;
1529                                 vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1530                                 if (i != bp->b_pager.pg_reqpage)
1531                                         vm_page_free(m);
1532                                 else
1533                                         vm_page_flash(m);
1534                                 /*
1535                                  * If i == bp->b_pager.pg_reqpage, do not wake 
1536                                  * the page up.  The caller needs to.
1537                                  */
1538                         } else {
1539                                 /*
1540                                  * If a write error occurs, reactivate page
1541                                  * so it doesn't clog the inactive list,
1542                                  * then finish the I/O.
1543                                  */
1544                                 vm_page_dirty(m);
1545                                 vm_page_activate(m);
1546                                 vm_page_io_finish(m);
1547                         }
1548                 } else if (bp->b_iocmd == BIO_READ) {
1549                         /*
1550                          * For read success, clear dirty bits.  Nobody should
1551                          * have this page mapped but don't take any chances,
1552                          * make sure the pmap modify bits are also cleared.
1553                          *
1554                          * NOTE: for reads, m->dirty will probably be 
1555                          * overridden by the original caller of getpages so
1556                          * we cannot set them in order to free the underlying
1557                          * swap in a low-swap situation.  I don't think we'd
1558                          * want to do that anyway, but it was an optimization
1559                          * that existed in the old swapper for a time before
1560                          * it got ripped out due to precisely this problem.
1561                          *
1562                          * clear PG_ZERO in page.
1563                          *
1564                          * If not the requested page then deactivate it.
1565                          *
1566                          * Note that the requested page, reqpage, is left
1567                          * busied, but we still have to wake it up.  The
1568                          * other pages are released (unbusied) by 
1569                          * vm_page_wakeup().  We do not set reqpage's
1570                          * valid bits here, it is up to the caller.
1571                          */
1572                         pmap_clear_modify(m);
1573                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1574                         vm_page_undirty(m);
1575                         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1576
1577                         /*
1578                          * We have to wake specifically requested pages
1579                          * up too because we cleared PG_SWAPINPROG and
1580                          * could be waiting for it in getpages.  However,
1581                          * be sure to not unbusy getpages specifically
1582                          * requested page - getpages expects it to be 
1583                          * left busy.
1584                          */
1585                         if (i != bp->b_pager.pg_reqpage) {
1586                                 vm_page_deactivate(m);
1587                                 vm_page_wakeup(m);
1588                         } else {
1589                                 vm_page_flash(m);
1590                         }
1591                 } else {
1592                         /*
1593                          * For write success, clear the modify and dirty 
1594                          * status, then finish the I/O ( which decrements the 
1595                          * busy count and possibly wakes waiter's up ).
1596                          */
1597                         pmap_clear_modify(m);
1598                         vm_page_undirty(m);
1599                         vm_page_io_finish(m);
1600                         if (!vm_page_count_severe() || !vm_page_try_to_cache(m))
1601                                 vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1602                 }
1603         }
1604         vm_page_unlock_queues();
1605
1606         /*
1607          * adjust pip.  NOTE: the original parent may still have its own
1608          * pip refs on the object.
1609          */
1610         if (object)
1611                 vm_object_pip_wakeupn(object, bp->b_npages);
1612
1613         /*
1614          * release the physical I/O buffer
1615          */
1616         relpbuf(
1617             bp, 
1618             ((bp->b_iocmd == BIO_READ) ? &nsw_rcount : 
1619                 ((bp->b_flags & B_ASYNC) ? 
1620                     &nsw_wcount_async : 
1621                     &nsw_wcount_sync
1622                 )
1623             )
1624         );
1625         splx(s);
1626 }
1627
1628 /************************************************************************
1629  *                              SWAP META DATA                          *
1630  ************************************************************************
1631  *
1632  *      These routines manipulate the swap metadata stored in the 
1633  *      OBJT_SWAP object.  All swp_*() routines must be called at
1634  *      splvm() because swap can be freed up by the low level vm_page
1635  *      code which might be called from interrupts beyond what splbio() covers.
1636  *
1637  *      Swap metadata is implemented with a global hash and not directly
1638  *      linked into the object.  Instead the object simply contains
1639  *      appropriate tracking counters.
1640  */
1641
1642 /*
1643  * SWP_PAGER_HASH() -   hash swap meta data
1644  *
1645  *      This is an inline helper function which hashes the swapblk given
1646  *      the object and page index.  It returns a pointer to a pointer
1647  *      to the object, or a pointer to a NULL pointer if it could not
1648  *      find a swapblk.
1649  *
1650  *      This routine must be called at splvm().
1651  */
1652 static __inline struct swblock **
1653 swp_pager_hash(vm_object_t object, vm_pindex_t index)
1654 {
1655         struct swblock **pswap;
1656         struct swblock *swap;
1657
1658         index &= ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
1659         pswap = &swhash[(index ^ (int)(intptr_t)object) & swhash_mask];
1660         while ((swap = *pswap) != NULL) {
1661                 if (swap->swb_object == object &&
1662                     swap->swb_index == index
1663                 ) {
1664                         break;
1665                 }
1666                 pswap = &swap->swb_hnext;
1667         }
1668         return (pswap);
1669 }
1670
1671 /*
1672  * SWP_PAGER_META_BUILD() -     add swap block to swap meta data for object
1673  *
1674  *      We first convert the object to a swap object if it is a default
1675  *      object.
1676  *
1677  *      The specified swapblk is added to the object's swap metadata.  If
1678  *      the swapblk is not valid, it is freed instead.  Any previously
1679  *      assigned swapblk is freed.
1680  *
1681  *      This routine must be called at splvm(), except when used to convert
1682  *      an OBJT_DEFAULT object into an OBJT_SWAP object.
1683  */
1684 static void
1685 swp_pager_meta_build(
1686         vm_object_t object, 
1687         vm_pindex_t pindex,
1688         daddr_t swapblk
1689 ) {
1690         struct swblock *swap;
1691         struct swblock **pswap;
1692         int idx;
1693
1694         GIANT_REQUIRED;
1695         /*
1696          * Convert default object to swap object if necessary
1697          */
1698         if (object->type != OBJT_SWAP) {
1699                 object->type = OBJT_SWAP;
1700                 object->un_pager.swp.swp_bcount = 0;
1701
1702                 mtx_lock(&sw_alloc_mtx);
1703                 if (object->handle != NULL) {
1704                         TAILQ_INSERT_TAIL(
1705                             NOBJLIST(object->handle),
1706                             object, 
1707                             pager_object_list
1708                         );
1709                 } else {
1710                         TAILQ_INSERT_TAIL(
1711                             &swap_pager_un_object_list,
1712                             object, 
1713                             pager_object_list
1714                         );
1715                 }
1716                 mtx_unlock(&sw_alloc_mtx);
1717         }
1718         
1719         /*
1720          * Locate hash entry.  If not found create, but if we aren't adding
1721          * anything just return.  If we run out of space in the map we wait
1722          * and, since the hash table may have changed, retry.
1723          */
1724 retry:
1725         pswap = swp_pager_hash(object, pindex);
1726
1727         if ((swap = *pswap) == NULL) {
1728                 int i;
1729
1730                 if (swapblk == SWAPBLK_NONE)
1731                         return;
1732
1733                 swap = *pswap = uma_zalloc(swap_zone, M_NOWAIT);
1734                 if (swap == NULL) {
1735                         VM_WAIT;
1736                         goto retry;
1737                 }
1738
1739                 swap->swb_hnext = NULL;
1740                 swap->swb_object = object;
1741                 swap->swb_index = pindex & ~(vm_pindex_t)SWAP_META_MASK;
1742                 swap->swb_count = 0;
1743
1744                 ++object->un_pager.swp.swp_bcount;
1745
1746                 for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i)
1747                         swap->swb_pages[i] = SWAPBLK_NONE;
1748         }
1749
1750         /*
1751          * Delete prior contents of metadata
1752          */
1753         idx = pindex & SWAP_META_MASK;
1754
1755         if (swap->swb_pages[idx] != SWAPBLK_NONE) {
1756                 swp_pager_freeswapspace(swap->swb_pages[idx], 1);
1757                 --swap->swb_count;
1758         }
1759
1760         /*
1761          * Enter block into metadata
1762          */
1763         swap->swb_pages[idx] = swapblk;
1764         if (swapblk != SWAPBLK_NONE)
1765                 ++swap->swb_count;
1766 }
1767
1768 /*
1769  * SWP_PAGER_META_FREE() - free a range of blocks in the object's swap metadata
1770  *
1771  *      The requested range of blocks is freed, with any associated swap 
1772  *      returned to the swap bitmap.
1773  *
1774  *      This routine will free swap metadata structures as they are cleaned 
1775  *      out.  This routine does *NOT* operate on swap metadata associated
1776  *      with resident pages.
1777  *
1778  *      This routine must be called at splvm()
1779  */
1780 static void
1781 swp_pager_meta_free(vm_object_t object, vm_pindex_t index, daddr_t count)
1782 {
1783         GIANT_REQUIRED;
1784
1785         if (object->type != OBJT_SWAP)
1786                 return;
1787
1788         while (count > 0) {
1789                 struct swblock **pswap;
1790                 struct swblock *swap;
1791
1792                 pswap = swp_pager_hash(object, index);
1793
1794                 if ((swap = *pswap) != NULL) {
1795                         daddr_t v = swap->swb_pages[index & SWAP_META_MASK];
1796
1797                         if (v != SWAPBLK_NONE) {
1798                                 swp_pager_freeswapspace(v, 1);
1799                                 swap->swb_pages[index & SWAP_META_MASK] =
1800                                         SWAPBLK_NONE;
1801                                 if (--swap->swb_count == 0) {
1802                                         *pswap = swap->swb_hnext;
1803                                         uma_zfree(swap_zone, swap);
1804                                         --object->un_pager.swp.swp_bcount;
1805                                 }
1806                         }
1807                         --count;
1808                         ++index;
1809                 } else {
1810                         int n = SWAP_META_PAGES - (index & SWAP_META_MASK);
1811                         count -= n;
1812                         index += n;
1813                 }
1814         }
1815 }
1816
1817 /*
1818  * SWP_PAGER_META_FREE_ALL() - destroy all swap metadata associated with object
1819  *
1820  *      This routine locates and destroys all swap metadata associated with
1821  *      an object.
1822  *
1823  *      This routine must be called at splvm()
1824  */
1825 static void
1826 swp_pager_meta_free_all(vm_object_t object)
1827 {
1828         daddr_t index = 0;
1829
1830         GIANT_REQUIRED;
1831         
1832         if (object->type != OBJT_SWAP)
1833                 return;
1834
1835         while (object->un_pager.swp.swp_bcount) {
1836                 struct swblock **pswap;
1837                 struct swblock *swap;
1838
1839                 pswap = swp_pager_hash(object, index);
1840                 if ((swap = *pswap) != NULL) {
1841                         int i;
1842
1843                         for (i = 0; i < SWAP_META_PAGES; ++i) {
1844                                 daddr_t v = swap->swb_pages[i];
1845                                 if (v != SWAPBLK_NONE) {
1846                                         --swap->swb_count;
1847                                         swp_pager_freeswapspace(v, 1);
1848                                 }
1849                         }
1850                         if (swap->swb_count != 0)
1851                                 panic("swap_pager_meta_free_all: swb_count != 0");
1852                         *pswap = swap->swb_hnext;
1853                         uma_zfree(swap_zone, swap);
1854                         --object->un_pager.swp.swp_bcount;
1855                 }
1856                 index += SWAP_META_PAGES;
1857                 if (index > 0x20000000)
1858                         panic("swp_pager_meta_free_all: failed to locate all swap meta blocks");
1859         }
1860 }
1861
1862 /*
1863  * SWP_PAGER_METACTL() -  misc control of swap and vm_page_t meta data.
1864  *
1865  *      This routine is capable of looking up, popping, or freeing
1866  *      swapblk assignments in the swap meta data or in the vm_page_t.
1867  *      The routine typically returns the swapblk being looked-up, or popped,
1868  *      or SWAPBLK_NONE if the block was freed, or SWAPBLK_NONE if the block
1869  *      was invalid.  This routine will automatically free any invalid 
1870  *      meta-data swapblks.
1871  *
1872  *      It is not possible to store invalid swapblks in the swap meta data
1873  *      (other then a literal 'SWAPBLK_NONE'), so we don't bother checking.
1874  *
1875  *      When acting on a busy resident page and paging is in progress, we 
1876  *      have to wait until paging is complete but otherwise can act on the 
1877  *      busy page.
1878  *
1879  *      This routine must be called at splvm().
1880  *
1881  *      SWM_FREE        remove and free swap block from metadata
1882  *      SWM_POP         remove from meta data but do not free.. pop it out
1883  */
1884 static daddr_t
1885 swp_pager_meta_ctl(
1886         vm_object_t object,
1887         vm_pindex_t pindex,
1888         int flags
1889 ) {
1890         struct swblock **pswap;
1891         struct swblock *swap;
1892         daddr_t r1;
1893         int idx;
1894
1895         GIANT_REQUIRED;
1896         /*
1897          * The meta data only exists of the object is OBJT_SWAP 
1898          * and even then might not be allocated yet.
1899          */
1900         if (object->type != OBJT_SWAP)
1901                 return (SWAPBLK_NONE);
1902
1903         r1 = SWAPBLK_NONE;
1904         pswap = swp_pager_hash(object, pindex);
1905
1906         if ((swap = *pswap) != NULL) {
1907                 idx = pindex & SWAP_META_MASK;
1908                 r1 = swap->swb_pages[idx];
1909
1910                 if (r1 != SWAPBLK_NONE) {
1911                         if (flags & SWM_FREE) {
1912                                 swp_pager_freeswapspace(r1, 1);
1913                                 r1 = SWAPBLK_NONE;
1914                         }
1915                         if (flags & (SWM_FREE|SWM_POP)) {
1916                                 swap->swb_pages[idx] = SWAPBLK_NONE;
1917                                 if (--swap->swb_count == 0) {
1918                                         *pswap = swap->swb_hnext;
1919                                         uma_zfree(swap_zone, swap);
1920                                         --object->un_pager.swp.swp_bcount;
1921                                 }
1922                         } 
1923                 }
1924         }
1925         return (r1);
1926 }
1927
1928 /********************************************************
1929  *              CHAINING FUNCTIONS                      *
1930  ********************************************************
1931  *
1932  *      These functions support recursion of I/O operations
1933  *      on bp's, typically by chaining one or more 'child' bp's
1934  *      to the parent.  Synchronous, asynchronous, and semi-synchronous
1935  *      chaining is possible.
1936  */
1937
1938 /*
1939  *      vm_pager_chain_iodone:
1940  *
1941  *      io completion routine for child bp.  Currently we fudge a bit
1942  *      on dealing with b_resid.   Since users of these routines may issue
1943  *      multiple children simultaneously, sequencing of the error can be lost.
1944  */
1945 static void
1946 vm_pager_chain_iodone(struct buf *nbp)
1947 {
1948         struct bio *bp;
1949         u_int *count;
1950
1951         bp = nbp->b_caller1;
1952         count = (u_int *)&(bp->bio_driver1);
1953         if (bp != NULL) {
1954                 if (nbp->b_ioflags & BIO_ERROR) {
1955                         bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
1956                         bp->bio_error = nbp->b_error;
1957                 } else if (nbp->b_resid != 0) {
1958                         bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
1959                         bp->bio_error = EINVAL;
1960                 } else {
1961                         bp->bio_resid -= nbp->b_bcount;
1962                 }
1963                 nbp->b_caller1 = NULL;
1964                 --(*count);
1965                 if (bp->bio_flags & BIO_FLAG1) {
1966                         bp->bio_flags &= ~BIO_FLAG1;
1967                         wakeup(bp);
1968                 }
1969         }
1970         nbp->b_flags |= B_DONE;
1971         nbp->b_flags &= ~B_ASYNC;
1972         relpbuf(nbp, NULL);
1973 }
1974
1975 /*
1976  *      getchainbuf:
1977  *
1978  *      Obtain a physical buffer and chain it to its parent buffer.  When
1979  *      I/O completes, the parent buffer will be B_SIGNAL'd.  Errors are
1980  *      automatically propagated to the parent
1981  */
1982 static struct buf *
1983 getchainbuf(struct bio *bp, struct vnode *vp, int flags)
1984 {
1985         struct buf *nbp;
1986         u_int *count;
1987
1988         GIANT_REQUIRED;
1989         nbp = getpbuf(NULL);
1990         count = (u_int *)&(bp->bio_driver1);
1991
1992         nbp->b_caller1 = bp;
1993         ++(*count);
1994
1995         if (*count > 4)
1996                 waitchainbuf(bp, 4, 0);
1997
1998         nbp->b_iocmd = bp->bio_cmd;
1999         nbp->b_ioflags = 0;
2000         nbp->b_flags = flags;
2001         nbp->b_rcred = crhold(thread0.td_ucred);
2002         nbp->b_wcred = crhold(thread0.td_ucred);
2003         nbp->b_iodone = vm_pager_chain_iodone;
2004
2005         if (vp)
2006                 pbgetvp(vp, nbp);
2007         return (nbp);
2008 }
2009
2010 static void
2011 flushchainbuf(struct buf *nbp)
2012 {
2013         GIANT_REQUIRED;
2014         if (nbp->b_bcount) {
2015                 nbp->b_bufsize = nbp->b_bcount;
2016                 if (nbp->b_iocmd == BIO_WRITE)
2017                         nbp->b_dirtyend = nbp->b_bcount;
2018                 BUF_KERNPROC(nbp);
2019                 BUF_STRATEGY(nbp);
2020         } else {
2021                 bufdone(nbp);
2022         }
2023 }
2024
2025 static void
2026 waitchainbuf(struct bio *bp, int limit, int done)
2027 {
2028         int s;
2029         u_int *count;
2030
2031         GIANT_REQUIRED;
2032         count = (u_int *)&(bp->bio_driver1);
2033         s = splbio();
2034         while (*count > limit) {
2035                 bp->bio_flags |= BIO_FLAG1;
2036                 tsleep(bp, PRIBIO + 4, "bpchain", 0);
2037         }
2038         if (done) {
2039                 if (bp->bio_resid != 0 && !(bp->bio_flags & BIO_ERROR)) {
2040                         bp->bio_flags |= BIO_ERROR;
2041                         bp->bio_error = EINVAL;
2042                 }
2043                 biodone(bp);
2044         }
2045         splx(s);
2046 }
2047