]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Relax the object locking in vm_pageout_map_deactivate_pages() and
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS 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 REGENTS 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  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_pagequeues[]), regardless of other locks or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
71  *                hold more than one page queue lock at a time.
72  *
73  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
74  *                locks in any order.
75  *
76  *      - The object lock is required when inserting or removing
77  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
78  *
79  */
80
81 /*
82  *      Resident memory management module.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 #include "opt_vm.h"
89
90 #include <sys/param.h>
91 #include <sys/systm.h>
92 #include <sys/lock.h>
93 #include <sys/kernel.h>
94 #include <sys/limits.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/msgbuf.h>
97 #include <sys/mutex.h>
98 #include <sys/proc.h>
99 #include <sys/rwlock.h>
100 #include <sys/sysctl.h>
101 #include <sys/vmmeter.h>
102 #include <sys/vnode.h>
103
104 #include <vm/vm.h>
105 #include <vm/pmap.h>
106 #include <vm/vm_param.h>
107 #include <vm/vm_kern.h>
108 #include <vm/vm_object.h>
109 #include <vm/vm_page.h>
110 #include <vm/vm_pageout.h>
111 #include <vm/vm_pager.h>
112 #include <vm/vm_phys.h>
113 #include <vm/vm_radix.h>
114 #include <vm/vm_reserv.h>
115 #include <vm/vm_extern.h>
116 #include <vm/uma.h>
117 #include <vm/uma_int.h>
118
119 #include <machine/md_var.h>
120
121 /*
122  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
123  *      page structure.
124  */
125
126 struct vm_pagequeue vm_pagequeues[PQ_COUNT] = {
127         [PQ_INACTIVE] = {
128                 .pq_pl = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(
129                     vm_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_pl),
130                 .pq_cnt = &cnt.v_inactive_count,
131                 .pq_name = "vm inactive pagequeue"
132         },
133         [PQ_ACTIVE] = {
134                 .pq_pl = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(
135                     vm_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl),
136                 .pq_cnt = &cnt.v_active_count,
137                 .pq_name = "vm active pagequeue"
138         }
139 };
140 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
141
142 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
143
144 vm_page_t vm_page_array;
145 long vm_page_array_size;
146 long first_page;
147 int vm_page_zero_count;
148
149 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
150 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
151 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
152         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
153
154 static int pa_tryrelock_restart;
155 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
156     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
157
158 static uma_zone_t fakepg_zone;
159
160 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
161 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
162 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
163 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
164 static void vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
165     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
166
167 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
168
169 static void
170 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
171 {
172
173         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
174             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM); 
175 }
176
177 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
178 #if PAGE_SIZE == 32768
179 #ifdef CTASSERT
180 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
181 #endif
182 #endif
183
184 /*
185  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
186  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
187  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
188  * the virtual to physical mapping has changed.
189  */
190 int
191 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
192 {
193         vm_paddr_t lockpa;
194
195         lockpa = *locked;
196         *locked = pa;
197         if (lockpa) {
198                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
199                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
200                         return (0);
201                 PA_UNLOCK(lockpa);
202         }
203         if (PA_TRYLOCK(pa))
204                 return (0);
205         PMAP_UNLOCK(pmap);
206         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
207         PA_LOCK(pa);
208         PMAP_LOCK(pmap);
209         return (EAGAIN);
210 }
211
212 /*
213  *      vm_set_page_size:
214  *
215  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
216  *      size.  Must be called before any use of page-size
217  *      dependent functions.
218  */
219 void
220 vm_set_page_size(void)
221 {
222         if (cnt.v_page_size == 0)
223                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
224         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
225                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
226 }
227
228 /*
229  *      vm_page_blacklist_lookup:
230  *
231  *      See if a physical address in this page has been listed
232  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
233  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
234  *      encountered then the rest of the string is skipped.
235  */
236 static int
237 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
238 {
239         vm_paddr_t bad;
240         char *cp, *pos;
241
242         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
243                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
244                 if (*cp != '\0') {
245                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
246                                 cp++;
247                                 if (cp == pos)
248                                         continue;
249                         } else
250                                 break;
251                 }
252                 if (pa == trunc_page(bad))
253                         return (1);
254         }
255         return (0);
256 }
257
258 /*
259  *      vm_page_startup:
260  *
261  *      Initializes the resident memory module.
262  *
263  *      Allocates memory for the page cells, and
264  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
265  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
266  */
267 vm_offset_t
268 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
269 {
270         vm_offset_t mapped;
271         vm_paddr_t page_range;
272         vm_paddr_t new_end;
273         int i;
274         vm_paddr_t pa;
275         vm_paddr_t last_pa;
276         char *list;
277
278         /* the biggest memory array is the second group of pages */
279         vm_paddr_t end;
280         vm_paddr_t biggestsize;
281         vm_paddr_t low_water, high_water;
282         int biggestone;
283
284         biggestsize = 0;
285         biggestone = 0;
286         vaddr = round_page(vaddr);
287
288         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
289                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
290                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
291         }
292
293         low_water = phys_avail[0];
294         high_water = phys_avail[1];
295
296         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
297                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
298
299                 if (size > biggestsize) {
300                         biggestone = i;
301                         biggestsize = size;
302                 }
303                 if (phys_avail[i] < low_water)
304                         low_water = phys_avail[i];
305                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
306                         high_water = phys_avail[i + 1];
307         }
308
309 #ifdef XEN
310         low_water = 0;
311 #endif  
312
313         end = phys_avail[biggestone+1];
314
315         /*
316          * Initialize the page and queue locks.
317          */
318         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
319         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
320                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
321         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
322                 vm_pagequeue_init_lock(&vm_pagequeues[i]);
323
324         /*
325          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
326          * allocator.
327          */
328         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
329         new_end = trunc_page(new_end);
330         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
331             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
332         bzero((void *)mapped, end - new_end);
333         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
334
335 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__) || \
336     defined(__mips__)
337         /*
338          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
339          * needs to be included in a minidump.
340          *
341          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
342          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
343          *
344          * However, i386 still needs this workspace internally within the
345          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
346          * included should the sf_buf code decide to use them.
347          */
348         last_pa = 0;
349         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
350                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
351                         last_pa = dump_avail[i + 1];
352         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
353         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
354         new_end -= vm_page_dump_size;
355         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
356             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
357         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
358 #endif
359 #ifdef __amd64__
360         /*
361          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
362          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
363          * through the direct map, they are not automatically included.
364          */
365         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
366         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
367         while (pa < last_pa) {
368                 dump_add_page(pa);
369                 pa += PAGE_SIZE;
370         }
371 #endif
372         /*
373          * Compute the number of pages of memory that will be available for
374          * use (taking into account the overhead of a page structure per
375          * page).
376          */
377         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
378 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
379         page_range = 0;
380         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
381                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
382 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
383         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
384 #else
385 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
386 #endif
387         end = new_end;
388
389         /*
390          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
391          */
392         vaddr += PAGE_SIZE;
393
394         /*
395          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
396          * queue.
397          */
398         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
399         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
400             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
401         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
402 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
403         /*
404          * Allocate memory for the reservation management system's data
405          * structures.
406          */
407         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
408 #endif
409 #if defined(__amd64__) || defined(__mips__)
410         /*
411          * pmap_map on amd64 and mips can come out of the direct-map, not kvm
412          * like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to include
413          * this data.  This includes the vm_page_array and the early UMA
414          * bootstrap pages.
415          */
416         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
417                 dump_add_page(pa);
418 #endif  
419         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
420
421         /*
422          * Clear all of the page structures
423          */
424         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
425         for (i = 0; i < page_range; i++)
426                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
427         vm_page_array_size = page_range;
428
429         /*
430          * Initialize the physical memory allocator.
431          */
432         vm_phys_init();
433
434         /*
435          * Add every available physical page that is not blacklisted to
436          * the free lists.
437          */
438         cnt.v_page_count = 0;
439         cnt.v_free_count = 0;
440         list = getenv("vm.blacklist");
441         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
442                 pa = phys_avail[i];
443                 last_pa = phys_avail[i + 1];
444                 while (pa < last_pa) {
445                         if (list != NULL &&
446                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
447                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
448                                     (uintmax_t)pa);
449                         else
450                                 vm_phys_add_page(pa);
451                         pa += PAGE_SIZE;
452                 }
453         }
454         freeenv(list);
455 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
456         /*
457          * Initialize the reservation management system.
458          */
459         vm_reserv_init();
460 #endif
461         return (vaddr);
462 }
463
464 void
465 vm_page_reference(vm_page_t m)
466 {
467
468         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
469 }
470
471 void
472 vm_page_busy(vm_page_t m)
473 {
474
475         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
476         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
477             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
478         m->oflags |= VPO_BUSY;
479 }
480
481 /*
482  *      vm_page_flash:
483  *
484  *      wakeup anyone waiting for the page.
485  */
486 void
487 vm_page_flash(vm_page_t m)
488 {
489
490         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
491         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
492                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
493                 wakeup(m);
494         }
495 }
496
497 /*
498  *      vm_page_wakeup:
499  *
500  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
501  *      page.
502  *
503  */
504 void
505 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
506 {
507
508         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
509         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
510         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
511         vm_page_flash(m);
512 }
513
514 void
515 vm_page_io_start(vm_page_t m)
516 {
517
518         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
519         m->busy++;
520 }
521
522 void
523 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
524 {
525
526         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
527         KASSERT(m->busy > 0, ("vm_page_io_finish: page %p is not busy", m));
528         m->busy--;
529         if (m->busy == 0)
530                 vm_page_flash(m);
531 }
532
533 /*
534  * Keep page from being freed by the page daemon
535  * much of the same effect as wiring, except much lower
536  * overhead and should be used only for *very* temporary
537  * holding ("wiring").
538  */
539 void
540 vm_page_hold(vm_page_t mem)
541 {
542
543         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
544         mem->hold_count++;
545 }
546
547 void
548 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
549 {
550
551         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
552         --mem->hold_count;
553         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
554         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
555                 vm_page_free_toq(mem);
556 }
557
558 /*
559  *      vm_page_unhold_pages:
560  *
561  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
562  */ 
563 void
564 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
565 {
566         struct mtx *mtx, *new_mtx;
567
568         mtx = NULL;
569         for (; count != 0; count--) {
570                 /*
571                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
572                  */
573                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
574                 if (mtx != new_mtx) {
575                         if (mtx != NULL)
576                                 mtx_unlock(mtx);
577                         mtx = new_mtx;
578                         mtx_lock(mtx);
579                 }
580                 vm_page_unhold(*ma);
581                 ma++;
582         }
583         if (mtx != NULL)
584                 mtx_unlock(mtx);
585 }
586
587 vm_page_t
588 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
589 {
590         vm_page_t m;
591
592 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
593         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
594         if (m == NULL)
595                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
596         return (m);
597 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
598         long pi;
599
600         pi = atop(pa);
601         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
602                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
603                 return (m);
604         }
605         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
606 #else
607 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
608 #endif
609 }
610
611 /*
612  *      vm_page_getfake:
613  *
614  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
615  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
616  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
617  */
618 vm_page_t
619 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
620 {
621         vm_page_t m;
622
623         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
624         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
625         return (m);
626 }
627
628 void
629 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
630 {
631
632         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
633                 /*
634                  * The page's memattr might have changed since the
635                  * previous initialization.  Update the pmap to the
636                  * new memattr.
637                  */
638                 goto memattr;
639         }
640         m->phys_addr = paddr;
641         m->queue = PQ_NONE;
642         /* Fictitious pages don't use "segind". */
643         m->flags = PG_FICTITIOUS;
644         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
645         m->oflags = VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED;
646         m->wire_count = 1;
647 memattr:
648         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
649 }
650
651 /*
652  *      vm_page_putfake:
653  *
654  *      Release a fictitious page.
655  */
656 void
657 vm_page_putfake(vm_page_t m)
658 {
659
660         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
661         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
662             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
663         uma_zfree(fakepg_zone, m);
664 }
665
666 /*
667  *      vm_page_updatefake:
668  *
669  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
670  *      memory attribute.
671  */
672 void
673 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
674 {
675
676         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
677             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
678         m->phys_addr = paddr;
679         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
680 }
681
682 /*
683  *      vm_page_free:
684  *
685  *      Free a page.
686  */
687 void
688 vm_page_free(vm_page_t m)
689 {
690
691         m->flags &= ~PG_ZERO;
692         vm_page_free_toq(m);
693 }
694
695 /*
696  *      vm_page_free_zero:
697  *
698  *      Free a page to the zerod-pages queue
699  */
700 void
701 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
702 {
703
704         m->flags |= PG_ZERO;
705         vm_page_free_toq(m);
706 }
707
708 /*
709  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
710  * array which is not the request page.
711  */
712 void
713 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
714 {
715
716         if (m->valid != 0) {
717                 /*
718                  * Since the page is not the requested page, whether
719                  * it should be activated or deactivated is not
720                  * obvious.  Empirical results have shown that
721                  * deactivating the page is usually the best choice,
722                  * unless the page is wanted by another thread.
723                  */
724                 if (m->oflags & VPO_WANTED) {
725                         vm_page_lock(m);
726                         vm_page_activate(m);
727                         vm_page_unlock(m);
728                 } else {
729                         vm_page_lock(m);
730                         vm_page_deactivate(m);
731                         vm_page_unlock(m);
732                 }
733                 vm_page_wakeup(m);
734         } else {
735                 /*
736                  * Free the completely invalid page.  Such page state
737                  * occurs due to the short read operation which did
738                  * not covered our page at all, or in case when a read
739                  * error happens.
740                  */
741                 vm_page_lock(m);
742                 vm_page_free(m);
743                 vm_page_unlock(m);
744         }
745 }
746
747 /*
748  *      vm_page_sleep:
749  *
750  *      Sleep and release the page lock.
751  *
752  *      The object containing the given page must be locked.
753  */
754 void
755 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
756 {
757
758         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
759         if (mtx_owned(vm_page_lockptr(m)))
760                 vm_page_unlock(m);
761
762         /*
763          * It's possible that while we sleep, the page will get
764          * unbusied and freed.  If we are holding the object
765          * lock, we will assume we hold a reference to the object
766          * such that even if m->object changes, we can re-lock
767          * it.
768          */
769         m->oflags |= VPO_WANTED;
770         VM_OBJECT_SLEEP(m->object, m, PVM, msg, 0);
771 }
772
773 /*
774  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
775  *
776  *      Set all bits in the page's dirty field.
777  *
778  *      The object containing the specified page must be locked if the
779  *      call is made from the machine-independent layer.
780  *
781  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
782  *
783  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
784  */
785 void
786 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
787 {
788
789         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
790         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
791             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
792         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
793             ("vm_page_dirty: page is free!"));
794         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
795             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
796         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
797 }
798
799 /*
800  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
801  *
802  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
803  *
804  *      The object must be locked.
805  */
806 void
807 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
808 {
809         vm_page_t mpred;
810
811         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
812         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
813         vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred);
814 }
815
816 /*
817  *      vm_page_insert_after:
818  *
819  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
820  *
821  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
822  *      the specified object.
823  *
824  *      The object must be locked.
825  */
826 static void
827 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
828     vm_page_t mpred)
829 {
830         vm_page_t msucc;
831
832         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
833         KASSERT(m->object == NULL,
834             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
835         if (mpred != NULL) {
836                 KASSERT(mpred->object == object ||
837                     (mpred->flags & PG_SLAB) != 0,
838                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
839                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
840                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
841                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
842         } else
843                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
844         if (msucc != NULL)
845                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
846                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
847
848         /*
849          * Record the object/offset pair in this page
850          */
851         m->object = object;
852         m->pindex = pindex;
853
854         /*
855          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
856          */
857         if (mpred != NULL)
858                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
859         else
860                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
861         vm_radix_insert(&object->rtree, m);
862
863         /*
864          * Show that the object has one more resident page.
865          */
866         object->resident_page_count++;
867
868         /*
869          * Hold the vnode until the last page is released.
870          */
871         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
872                 vhold(object->handle);
873
874         /*
875          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
876          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
877          */
878         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
879                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
880 }
881
882 /*
883  *      vm_page_remove:
884  *
885  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
886  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
887  *      the backing store.
888  *
889  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
890  */
891 void
892 vm_page_remove(vm_page_t m)
893 {
894         vm_object_t object;
895
896         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
897                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
898         if ((object = m->object) == NULL)
899                 return;
900         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
901         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
902                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
903                 vm_page_flash(m);
904         }
905
906         /*
907          * Now remove from the object's list of backed pages.
908          */
909         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
910         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
911
912         /*
913          * And show that the object has one fewer resident page.
914          */
915         object->resident_page_count--;
916
917         /*
918          * The vnode may now be recycled.
919          */
920         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
921                 vdrop(object->handle);
922
923         m->object = NULL;
924 }
925
926 /*
927  *      vm_page_lookup:
928  *
929  *      Returns the page associated with the object/offset
930  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
931  *
932  *      The object must be locked.
933  */
934 vm_page_t
935 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
936 {
937
938         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
939         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
940 }
941
942 /*
943  *      vm_page_find_least:
944  *
945  *      Returns the page associated with the object with least pindex
946  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
947  *
948  *      The object must be locked.
949  */
950 vm_page_t
951 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
952 {
953         vm_page_t m;
954
955         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
956         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
957                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
958         return (m);
959 }
960
961 /*
962  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
963  * resident; if none is found, NULL is returned.
964  *
965  * The object must be locked.
966  */
967 vm_page_t
968 vm_page_next(vm_page_t m)
969 {
970         vm_page_t next;
971
972         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
973         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
974             next->pindex != m->pindex + 1)
975                 next = NULL;
976         return (next);
977 }
978
979 /*
980  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
981  * resident; if none is found, NULL is returned.
982  *
983  * The object must be locked.
984  */
985 vm_page_t
986 vm_page_prev(vm_page_t m)
987 {
988         vm_page_t prev;
989
990         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
991         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
992             prev->pindex != m->pindex - 1)
993                 prev = NULL;
994         return (prev);
995 }
996
997 /*
998  *      vm_page_rename:
999  *
1000  *      Move the given memory entry from its
1001  *      current object to the specified target object/offset.
1002  *
1003  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1004  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1005  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1006  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1007  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1008  *
1009  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1010  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1011  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1012  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1013  *            on the cache.
1014  *
1015  *      The objects must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1016  */
1017 void
1018 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1019 {
1020
1021         vm_page_remove(m);
1022         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
1023         vm_page_dirty(m);
1024 }
1025
1026 /*
1027  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1028  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1029  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1030  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1031  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1032  *      vnode's hold count is reduced. 
1033  */
1034 void
1035 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1036 {
1037         vm_page_t m;
1038         boolean_t empty;
1039
1040         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1041         if (__predict_false(vm_radix_is_empty(&object->cache))) {
1042                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1043                 return;
1044         }
1045         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1046                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1047                         break;
1048                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1049                 m->object = NULL;
1050                 m->valid = 0;
1051                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
1052                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
1053                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
1054                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
1055                 cnt.v_cache_count--;
1056                 cnt.v_free_count++;
1057         }
1058         empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
1059         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1060         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1061                 vdrop(object->handle);
1062 }
1063
1064 /*
1065  *      Returns the cached page that is associated with the given
1066  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1067  *
1068  *      The free page queue must be locked.
1069  */
1070 static inline vm_page_t
1071 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1072 {
1073
1074         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1075         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1076 }
1077
1078 /*
1079  *      Remove the given cached page from its containing object's
1080  *      collection of cached pages.
1081  *
1082  *      The free page queue must be locked.
1083  */
1084 static void
1085 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1086 {
1087
1088         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1089         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1090             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1091         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1092         m->object = NULL;
1093         cnt.v_cache_count--;
1094 }
1095
1096 /*
1097  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1098  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1099  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1100  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1101  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1102  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1103  *      correspond to offset zero in the new object.
1104  *
1105  *      The new object must be locked.
1106  */
1107 void
1108 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1109     vm_object_t new_object)
1110 {
1111         vm_page_t m;
1112
1113         /*
1114          * Insertion into an object's collection of cached pages
1115          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1116          * not.
1117          */
1118         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1119         KASSERT(vm_radix_is_empty(&new_object->cache),
1120             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1121             new_object));
1122         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1123         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1124             offidxstart)) != NULL) {
1125                 /*
1126                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1127                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1128                  * cache to the new object's cache.
1129                  */
1130                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1131                         break;
1132                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1133                 /* Update the page's object and offset. */
1134                 m->object = new_object;
1135                 m->pindex -= offidxstart;
1136                 vm_radix_insert(&new_object->cache, m);
1137         }
1138         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1139 }
1140
1141 /*
1142  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1143  *      offset, and FALSE otherwise.
1144  *
1145  *      The object must be locked.
1146  */
1147 boolean_t
1148 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1149 {
1150         vm_page_t m;
1151
1152         /*
1153          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1154          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1155          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1156          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1157          * exist.
1158          */
1159         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1160         if (__predict_true(vm_object_cache_is_empty(object)))
1161                 return (FALSE);
1162         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1163         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1164         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1165         return (m != NULL);
1166 }
1167
1168 /*
1169  *      vm_page_alloc:
1170  *
1171  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1172  *      object and offset pair.  By default, this page has the flag VPO_BUSY
1173  *      set.
1174  *
1175  *      The caller must always specify an allocation class.
1176  *
1177  *      allocation classes:
1178  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1179  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1180  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1181  *
1182  *      optional allocation flags:
1183  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1184  *                              intends to allocate
1185  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1186  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1187  *                              is cached
1188  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the flag VPO_BUSY on the page
1189  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1190  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1191  *                              should not have the flag VPO_BUSY set
1192  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1193  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1194  *
1195  *      This routine may not sleep.
1196  */
1197 vm_page_t
1198 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1199 {
1200         struct vnode *vp = NULL;
1201         vm_object_t m_object;
1202         vm_page_t m, mpred;
1203         int flags, req_class;
1204
1205         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1206         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0),
1207             ("vm_page_alloc: inconsistent object/req"));
1208         if (object != NULL)
1209                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1210
1211         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1212
1213         /*
1214          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1215          */
1216         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1217                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1218
1219         if (object != NULL) {
1220                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1221                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1222                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1223         }
1224         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1225         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1226             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1227             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1228             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1229             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1230                 /*
1231                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1232                  * exceeds the minimum for the request class.
1233                  */
1234                 if (object != NULL &&
1235                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1236                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1237                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1238                                 return (NULL);
1239                         }
1240                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1241                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1242 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1243                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1244 #else
1245                         else
1246 #endif
1247                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1248                                     " from the free queue", m);
1249                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1250                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1251                         return (NULL);
1252 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1253                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1254                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1255                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL) {
1256 #else
1257                 } else {
1258 #endif
1259                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1260                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1261 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1262                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1263                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1264                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1265                                     0);
1266                         }
1267 #endif
1268                 }
1269         } else {
1270                 /*
1271                  * Not allocatable, give up.
1272                  */
1273                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1274                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1275                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1276                 pagedaemon_wakeup();
1277                 return (NULL);
1278         }
1279
1280         /*
1281          *  At this point we had better have found a good page.
1282          */
1283         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1284         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1285             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1286         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1287         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1288         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1289         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1290         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1291             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1292             pmap_page_get_memattr(m)));
1293         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1294                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1295                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1296                 KASSERT(m->valid != 0,
1297                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1298                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1299                         cnt.v_reactivated++;
1300                 else
1301                         m->valid = 0;
1302                 m_object = m->object;
1303                 vm_page_cache_remove(m);
1304                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1305                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1306                         vp = m_object->handle;
1307         } else {
1308                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1309                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1310                 KASSERT(m->valid == 0,
1311                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1312                 cnt.v_free_count--;
1313         }
1314
1315         /*
1316          * Only the PG_ZERO flag is inherited.  The PG_CACHED or PG_FREE flag
1317          * must be cleared before the free page queues lock is released.
1318          */
1319         flags = 0;
1320         if (m->flags & PG_ZERO) {
1321                 vm_page_zero_count--;
1322                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1323                         flags = PG_ZERO;
1324         }
1325         if (req & VM_ALLOC_NODUMP)
1326                 flags |= PG_NODUMP;
1327         m->flags = flags;
1328         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1329         m->aflags = 0;
1330         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1331             VPO_UNMANAGED : 0;
1332         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ)) == 0)
1333                 m->oflags |= VPO_BUSY;
1334         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1335                 /*
1336                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1337                  * page is inserted into the object.
1338                  */
1339                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1340                 m->wire_count = 1;
1341         }
1342         m->act_count = 0;
1343
1344         if (object != NULL) {
1345                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1346                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1347                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1348                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1349                 vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred);
1350         } else
1351                 m->pindex = pindex;
1352
1353         /*
1354          * The following call to vdrop() must come after the above call
1355          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1356          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1357          * temporarily become zero.
1358          */
1359         if (vp != NULL)
1360                 vdrop(vp);
1361
1362         /*
1363          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1364          * we would be nearly out of memory.
1365          */
1366         if (vm_paging_needed())
1367                 pagedaemon_wakeup();
1368
1369         return (m);
1370 }
1371
1372 /*
1373  *      vm_page_alloc_contig:
1374  *
1375  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1376  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1377  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1378  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1379  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1380  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1381  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1382  *      and "boundary" must be a power of two.
1383  *
1384  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1385  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1386  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1387  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1388  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1389  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1390  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1391  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1392  *
1393  *      The caller must always specify an allocation class.
1394  *
1395  *      allocation classes:
1396  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1397  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1398  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1399  *
1400  *      optional allocation flags:
1401  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the flag VPO_BUSY on the page
1402  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1403  *                              should not have the flag VPO_BUSY set
1404  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1405  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1406  *
1407  *      This routine may not sleep.
1408  */
1409 vm_page_t
1410 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1411     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1412     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1413 {
1414         struct vnode *drop;
1415         vm_page_t deferred_vdrop_list, m, m_ret;
1416         u_int flags, oflags;
1417         int req_class;
1418
1419         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0),
1420             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object/req"));
1421         if (object != NULL) {
1422                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1423                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1424                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1425                     object));
1426         }
1427         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1428         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1429
1430         /*
1431          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1432          */
1433         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1434                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1435
1436         deferred_vdrop_list = NULL;
1437         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1438         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages +
1439             cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1440             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages +
1441             cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1442             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages)) {
1443 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1444 retry:
1445                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1446                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1447                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1448 #endif
1449                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1450                             alignment, boundary);
1451         } else {
1452                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1453                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1454                 pagedaemon_wakeup();
1455                 return (NULL);
1456         }
1457         if (m_ret != NULL)
1458                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1459                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1460                         if (drop != NULL) {
1461                                 /*
1462                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1463                                  *
1464                                  * Once the pages are removed from the free
1465                                  * page list, "pageq" can be safely abused to
1466                                  * construct a short-lived list of vnodes.
1467                                  */
1468                                 m->pageq.tqe_prev = (void *)drop;
1469                                 m->pageq.tqe_next = deferred_vdrop_list;
1470                                 deferred_vdrop_list = m;
1471                         }
1472                 }
1473         else {
1474 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1475                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1476                     boundary))
1477                         goto retry;
1478 #endif
1479         }
1480         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1481         if (m_ret == NULL)
1482                 return (NULL);
1483
1484         /*
1485          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1486          */
1487         flags = 0;
1488         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1489                 flags = PG_ZERO;
1490         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1491                 flags |= PG_NODUMP;
1492         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1493                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, npages);
1494         oflags = VPO_UNMANAGED;
1495         if (object != NULL) {
1496                 if ((req & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1497                         oflags |= VPO_BUSY;
1498                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1499                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1500                         memattr = object->memattr;
1501         }
1502         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1503                 m->aflags = 0;
1504                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1505                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1506                         m->wire_count = 1;
1507                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1508                 m->oflags = oflags;
1509                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1510                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1511                 if (object != NULL)
1512                         vm_page_insert(m, object, pindex);
1513                 else
1514                         m->pindex = pindex;
1515                 pindex++;
1516         }
1517         while (deferred_vdrop_list != NULL) {
1518                 vdrop((struct vnode *)deferred_vdrop_list->pageq.tqe_prev);
1519                 deferred_vdrop_list = deferred_vdrop_list->pageq.tqe_next;
1520         }
1521         if (vm_paging_needed())
1522                 pagedaemon_wakeup();
1523         return (m_ret);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1528  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1529  *
1530  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1531  *
1532  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1533  */
1534 static struct vnode *
1535 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1536 {
1537         struct vnode *drop;
1538         vm_object_t m_object;
1539
1540         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1541             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1542             m, m->queue));
1543         KASSERT(m->wire_count == 0,
1544             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1545         KASSERT(m->hold_count == 0,
1546             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1547         KASSERT(m->busy == 0,
1548             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1549         KASSERT(m->dirty == 0,
1550             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1551         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1552             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1553             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1554         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1555         drop = NULL;
1556         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1557                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1558                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
1559                 m->valid = 0;
1560                 m_object = m->object;
1561                 vm_page_cache_remove(m);
1562                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1563                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1564                         drop = m_object->handle;
1565         } else {
1566                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1567                     ("vm_page_alloc_init: page %p is not free", m));
1568                 KASSERT(m->valid == 0,
1569                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
1570                 cnt.v_free_count--;
1571                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1572                         vm_page_zero_count--;
1573         }
1574         /* Don't clear the PG_ZERO flag; we'll need it later. */
1575         m->flags &= PG_ZERO;
1576         return (drop);
1577 }
1578
1579 /*
1580  *      vm_page_alloc_freelist:
1581  *
1582  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
1583  *
1584  *      The caller must always specify an allocation class.
1585  *
1586  *      allocation classes:
1587  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1588  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1589  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1590  *
1591  *      optional allocation flags:
1592  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1593  *                              intends to allocate
1594  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1595  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1596  *
1597  *      This routine may not sleep.
1598  */
1599 vm_page_t
1600 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
1601 {
1602         struct vnode *drop;
1603         vm_page_t m;
1604         u_int flags;
1605         int req_class;
1606
1607         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1608
1609         /*
1610          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1611          */
1612         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1613                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1614
1615         /*
1616          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
1617          */
1618         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1619         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1620             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1621             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1622             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1623             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0))
1624                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1625         else {
1626                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1627                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1628                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1629                 pagedaemon_wakeup();
1630                 return (NULL);
1631         }
1632         if (m == NULL) {
1633                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1634                 return (NULL);
1635         }
1636         drop = vm_page_alloc_init(m);
1637         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1638
1639         /*
1640          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1641          */
1642         m->aflags = 0;
1643         flags = 0;
1644         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1645                 flags = PG_ZERO;
1646         m->flags &= flags;
1647         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1648                 /*
1649                  * The page lock is not required for wiring a page that does
1650                  * not belong to an object.
1651                  */
1652                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1653                 m->wire_count = 1;
1654         }
1655         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1656         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1657         if (drop != NULL)
1658                 vdrop(drop);
1659         if (vm_paging_needed())
1660                 pagedaemon_wakeup();
1661         return (m);
1662 }
1663
1664 /*
1665  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1666  *
1667  *      Sleep until free pages are available for allocation.
1668  *      - Called in various places before memory allocations.
1669  */
1670 void
1671 vm_wait(void)
1672 {
1673
1674         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1675         if (curproc == pageproc) {
1676                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1677                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1678                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1679         } else {
1680                 if (!vm_pages_needed) {
1681                         vm_pages_needed = 1;
1682                         wakeup(&vm_pages_needed);
1683                 }
1684                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1685                     "vmwait", 0);
1686         }
1687 }
1688
1689 /*
1690  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1691  *
1692  *      Sleep until free pages are available for allocation.
1693  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1694  *        can be easily tracked.
1695  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1696  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1697  *        this balance without careful testing first.
1698  */
1699 void
1700 vm_waitpfault(void)
1701 {
1702
1703         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1704         if (!vm_pages_needed) {
1705                 vm_pages_needed = 1;
1706                 wakeup(&vm_pages_needed);
1707         }
1708         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1709             "pfault", 0);
1710 }
1711
1712 /*
1713  *      vm_page_dequeue:
1714  *
1715  *      Remove the given page from its current page queue.
1716  *
1717  *      The page must be locked.
1718  */
1719 void
1720 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
1721 {
1722         struct vm_pagequeue *pq;
1723
1724         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1725         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1726             ("vm_page_dequeue: page %p is not queued", m));
1727         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1728         vm_pagequeue_lock(pq);
1729         m->queue = PQ_NONE;
1730         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1731         (*pq->pq_cnt)--;
1732         vm_pagequeue_unlock(pq);
1733 }
1734
1735 /*
1736  *      vm_page_dequeue_locked:
1737  *
1738  *      Remove the given page from its current page queue.
1739  *
1740  *      The page and page queue must be locked.
1741  */
1742 void
1743 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
1744 {
1745         struct vm_pagequeue *pq;
1746
1747         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1748         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1749         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
1750         m->queue = PQ_NONE;
1751         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1752         (*pq->pq_cnt)--;
1753 }
1754
1755 /*
1756  *      vm_page_enqueue:
1757  *
1758  *      Add the given page to the specified page queue.
1759  *
1760  *      The page must be locked.
1761  */
1762 static void
1763 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1764 {
1765         struct vm_pagequeue *pq;
1766
1767         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1768         pq = &vm_pagequeues[queue];
1769         vm_pagequeue_lock(pq);
1770         m->queue = queue;
1771         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1772         ++*pq->pq_cnt;
1773         vm_pagequeue_unlock(pq);
1774 }
1775
1776 /*
1777  *      vm_page_requeue:
1778  *
1779  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
1780  *
1781  *      The page must be locked.
1782  */
1783 void
1784 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1785 {
1786         struct vm_pagequeue *pq;
1787
1788         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1789         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1790             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
1791         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1792         vm_pagequeue_lock(pq);
1793         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1794         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1795         vm_pagequeue_unlock(pq);
1796 }
1797
1798 /*
1799  *      vm_page_requeue_locked:
1800  *
1801  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
1802  *
1803  *      The page queue must be locked.
1804  */
1805 void
1806 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
1807 {
1808         struct vm_pagequeue *pq;
1809
1810         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1811             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
1812         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1813         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
1814         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1815         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1816 }
1817
1818 /*
1819  *      vm_page_activate:
1820  *
1821  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1822  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1823  *      mess with it.
1824  *
1825  *      The page must be locked.
1826  */
1827 void
1828 vm_page_activate(vm_page_t m)
1829 {
1830         int queue;
1831
1832         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1833         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
1834                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1835                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1836                                 m->act_count = ACT_INIT;
1837                         if (queue != PQ_NONE)
1838                                 vm_page_dequeue(m);
1839                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1840                 } else
1841                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
1842                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
1843         } else {
1844                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1845                         m->act_count = ACT_INIT;
1846         }
1847 }
1848
1849 /*
1850  *      vm_page_free_wakeup:
1851  *
1852  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1853  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1854  *      queues.
1855  *
1856  *      The page queues must be locked.
1857  */
1858 static inline void
1859 vm_page_free_wakeup(void)
1860 {
1861
1862         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1863         /*
1864          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1865          * some free.
1866          */
1867         if (vm_pageout_pages_needed &&
1868             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1869                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1870                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1871         }
1872         /*
1873          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1874          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1875          * lots of memory. this process will swapin processes.
1876          */
1877         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1878                 vm_pages_needed = 0;
1879                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1880         }
1881 }
1882
1883 /*
1884  *      vm_page_free_toq:
1885  *
1886  *      Returns the given page to the free list,
1887  *      disassociating it with any VM object.
1888  *
1889  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1890  */
1891 void
1892 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1893 {
1894
1895         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1896                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1897                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1898                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1899         } else
1900                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1901                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
1902         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1903
1904         if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1905                 panic("vm_page_free: freeing free page %p", m);
1906         else if (m->busy != 0)
1907                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
1908
1909         /*
1910          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1911          * the page here because we do not want to call the pager's
1912          * callback routine until after we've put the page on the
1913          * appropriate free queue.
1914          */
1915         vm_page_remque(m);
1916         vm_page_remove(m);
1917
1918         /*
1919          * If fictitious remove object association and
1920          * return, otherwise delay object association removal.
1921          */
1922         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1923                 return;
1924         }
1925
1926         m->valid = 0;
1927         vm_page_undirty(m);
1928
1929         if (m->wire_count != 0)
1930                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
1931         if (m->hold_count != 0) {
1932                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1933                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
1934                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
1935                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
1936         } else {
1937                 /*
1938                  * Restore the default memory attribute to the page.
1939                  */
1940                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1941                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1942
1943                 /*
1944                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1945                  * cache/free page queues.
1946                  */
1947                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1948                 m->flags |= PG_FREE;
1949                 cnt.v_free_count++;
1950 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1951                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1952 #else
1953                 if (TRUE)
1954 #endif
1955                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1956                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1957                         ++vm_page_zero_count;
1958                 else
1959                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1960                 vm_page_free_wakeup();
1961                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1962         }
1963 }
1964
1965 /*
1966  *      vm_page_wire:
1967  *
1968  *      Mark this page as wired down by yet
1969  *      another map, removing it from paging queues
1970  *      as necessary.
1971  *
1972  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
1973  *
1974  *      The page must be locked.
1975  */
1976 void
1977 vm_page_wire(vm_page_t m)
1978 {
1979
1980         /*
1981          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1982          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1983          * it is already off the queues).
1984          */
1985         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1986         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1987                 KASSERT(m->wire_count == 1,
1988                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
1989                     m));
1990                 return;
1991         }
1992         if (m->wire_count == 0) {
1993                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
1994                     m->queue == PQ_NONE,
1995                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
1996                 vm_page_remque(m);
1997                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1998         }
1999         m->wire_count++;
2000         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
2001 }
2002
2003 /*
2004  * vm_page_unwire:
2005  *
2006  * Release one wiring of the specified page, potentially enabling it to be
2007  * paged again.  If paging is enabled, then the value of the parameter
2008  * "activate" determines to which queue the page is added.  If "activate" is
2009  * non-zero, then the page is added to the active queue.  Otherwise, it is
2010  * added to the inactive queue.
2011  *
2012  * However, unless the page belongs to an object, it is not enqueued because
2013  * it cannot be paged out.
2014  *
2015  * If a page is fictitious, then its wire count must alway be one.
2016  *
2017  * A managed page must be locked.
2018  */
2019 void
2020 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
2021 {
2022
2023         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
2024                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2025         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2026                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2027             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
2028                 return;
2029         }
2030         if (m->wire_count > 0) {
2031                 m->wire_count--;
2032                 if (m->wire_count == 0) {
2033                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2034                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2035                             m->object == NULL)
2036                                 return;
2037                         if (!activate)
2038                                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2039                         vm_page_enqueue(activate ? PQ_ACTIVE : PQ_INACTIVE, m);
2040                 }
2041         } else
2042                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
2043 }
2044
2045 /*
2046  * Move the specified page to the inactive queue.
2047  *
2048  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
2049  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
2050  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
2051  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
2052  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
2053  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
2054  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
2055  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
2056  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
2057  * reused more quickly.
2058  *
2059  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
2060  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
2061  * except without unmapping it from the process address space.
2062  *
2063  * The page must be locked.
2064  */
2065 static inline void
2066 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
2067 {
2068         struct vm_pagequeue *pq;
2069         int queue;
2070
2071         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2072
2073         /*
2074          * Ignore if already inactive.
2075          */
2076         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE)
2077                 return;
2078         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2079                 if (queue != PQ_NONE)
2080                         vm_page_dequeue(m);
2081                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2082                 pq = &vm_pagequeues[PQ_INACTIVE];
2083                 vm_pagequeue_lock(pq);
2084                 m->queue = PQ_INACTIVE;
2085                 if (athead)
2086                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pq_pl, m, pageq);
2087                 else
2088                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
2089                 cnt.v_inactive_count++;
2090                 vm_pagequeue_unlock(pq);
2091         }
2092 }
2093
2094 /*
2095  * Move the specified page to the inactive queue.
2096  *
2097  * The page must be locked.
2098  */
2099 void
2100 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
2101 {
2102
2103         _vm_page_deactivate(m, 0);
2104 }
2105
2106 /*
2107  * vm_page_try_to_cache:
2108  *
2109  * Returns 0 on failure, 1 on success
2110  */
2111 int
2112 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
2113 {
2114
2115         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2116         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2117         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2118             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2119                 return (0);
2120         pmap_remove_all(m);
2121         if (m->dirty)
2122                 return (0);
2123         vm_page_cache(m);
2124         return (1);
2125 }
2126
2127 /*
2128  * vm_page_try_to_free()
2129  *
2130  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
2131  *      1 is returned on success, 0 on failure.
2132  */
2133 int
2134 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
2135 {
2136
2137         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2138         if (m->object != NULL)
2139                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2140         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2141             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2142                 return (0);
2143         pmap_remove_all(m);
2144         if (m->dirty)
2145                 return (0);
2146         vm_page_free(m);
2147         return (1);
2148 }
2149
2150 /*
2151  * vm_page_cache
2152  *
2153  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
2154  *
2155  * The object and page must be locked.
2156  */
2157 void
2158 vm_page_cache(vm_page_t m)
2159 {
2160         vm_object_t object;
2161         boolean_t cache_was_empty;
2162
2163         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2164         object = m->object;
2165         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2166         if ((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) || m->busy ||
2167             m->hold_count || m->wire_count)
2168                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
2169         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2170             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
2171         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
2172         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
2173             (object->type == OBJT_SWAP &&
2174             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
2175                 /*
2176                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
2177                  * default object or swap object but without a backing
2178                  * store must be zero filled.
2179                  */
2180                 vm_page_free(m);
2181                 return;
2182         }
2183         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
2184             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
2185         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
2186
2187         /*
2188          * Remove the page from the paging queues.
2189          */
2190         vm_page_remque(m);
2191
2192         /*
2193          * Remove the page from the object's collection of resident
2194          * pages. 
2195          */
2196         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
2197         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
2198         object->resident_page_count--;
2199
2200         /*
2201          * Restore the default memory attribute to the page.
2202          */
2203         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2204                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2205
2206         /*
2207          * Insert the page into the object's collection of cached pages
2208          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
2209          */
2210         m->flags &= ~PG_ZERO;
2211         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2212         m->flags |= PG_CACHED;
2213         cnt.v_cache_count++;
2214         cache_was_empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
2215         vm_radix_insert(&object->cache, m);
2216 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2217         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
2218 #else
2219         if (TRUE) {
2220 #endif
2221                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
2222                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2223         }
2224         vm_page_free_wakeup();
2225         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2226
2227         /*
2228          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
2229          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
2230          * the object's only resident page.
2231          */
2232         if (object->type == OBJT_VNODE) {
2233                 if (cache_was_empty && object->resident_page_count != 0)
2234                         vhold(object->handle);
2235                 else if (!cache_was_empty && object->resident_page_count == 0)
2236                         vdrop(object->handle);
2237         }
2238 }
2239
2240 /*
2241  * vm_page_dontneed
2242  *
2243  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
2244  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
2245  *
2246  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
2247  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
2248  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
2249  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
2250  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
2251  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
2252  *
2253  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
2254  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
2255  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
2256  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
2257  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
2258  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
2259  *      often.
2260  *
2261  *      The object and page must be locked.
2262  */
2263 void
2264 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
2265 {
2266         int dnw;
2267         int head;
2268
2269         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2270         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2271         dnw = PCPU_GET(dnweight);
2272         PCPU_INC(dnweight);
2273
2274         /*
2275          * Occasionally leave the page alone.
2276          */
2277         if ((dnw & 0x01F0) == 0 || m->queue == PQ_INACTIVE) {
2278                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
2279                         --m->act_count;
2280                 return;
2281         }
2282
2283         /*
2284          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
2285          * immediately reactivate the page.
2286          *
2287          * Perform the pmap_clear_reference() first.  Otherwise, a concurrent
2288          * pmap operation, such as pmap_remove(), could clear a reference in
2289          * the pmap and set PGA_REFERENCED on the page before the
2290          * pmap_clear_reference() had completed.  Consequently, the page would
2291          * appear referenced based upon an old reference that occurred before
2292          * this function ran.
2293          */
2294         pmap_clear_reference(m);
2295         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
2296
2297         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
2298                 vm_page_dirty(m);
2299
2300         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
2301                 /*
2302                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
2303                  */
2304                 head = 0;
2305         } else {
2306                 /*
2307                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
2308                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
2309                  * at the head of the queue instead of the tail.
2310                  */
2311                 head = 1;
2312         }
2313         _vm_page_deactivate(m, head);
2314 }
2315
2316 /*
2317  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
2318  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
2319  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
2320  * and then conditionally zero it.
2321  *
2322  * The caller must always specify the VM_ALLOC_RETRY flag.  This is intended
2323  * to facilitate its eventual removal.
2324  *
2325  * This routine may sleep.
2326  *
2327  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
2328  * and reacquired if the routine sleeps.
2329  */
2330 vm_page_t
2331 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
2332 {
2333         vm_page_t m;
2334
2335         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2336         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) != 0,
2337             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_RETRY is required"));
2338 retrylookup:
2339         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
2340                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0 ||
2341                     ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) == 0 && m->busy != 0)) {
2342                         /*
2343                          * Reference the page before unlocking and
2344                          * sleeping so that the page daemon is less
2345                          * likely to reclaim it.
2346                          */
2347                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2348                         vm_page_sleep(m, "pgrbwt");
2349                         goto retrylookup;
2350                 } else {
2351                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2352                                 vm_page_lock(m);
2353                                 vm_page_wire(m);
2354                                 vm_page_unlock(m);
2355                         }
2356                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
2357                                 vm_page_busy(m);
2358                         return (m);
2359                 }
2360         }
2361         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~(VM_ALLOC_RETRY |
2362             VM_ALLOC_IGN_SBUSY));
2363         if (m == NULL) {
2364                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2365                 VM_WAIT;
2366                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2367                 goto retrylookup;
2368         } else if (m->valid != 0)
2369                 return (m);
2370         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
2371                 pmap_zero_page(m);
2372         return (m);
2373 }
2374
2375 /*
2376  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
2377  *
2378  * Inputs are required to range within a page.
2379  */
2380 vm_page_bits_t
2381 vm_page_bits(int base, int size)
2382 {
2383         int first_bit;
2384         int last_bit;
2385
2386         KASSERT(
2387             base + size <= PAGE_SIZE,
2388             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
2389         );
2390
2391         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
2392                 return (0);
2393
2394         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
2395         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
2396
2397         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
2398             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
2399 }
2400
2401 /*
2402  *      vm_page_set_valid_range:
2403  *
2404  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
2405  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2406  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2407  *      such chunks will be zeroed.
2408  *
2409  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2410  */
2411 void
2412 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
2413 {
2414         int endoff, frag;
2415
2416         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2417         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2418                 return;
2419
2420         /*
2421          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2422          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2423          * first block.
2424          */
2425         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2426             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2427                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2428
2429         /*
2430          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2431          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2432          * the last block.
2433          */
2434         endoff = base + size;
2435         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2436             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2437                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2438                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2439
2440         /*
2441          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
2442          * is already dirty. 
2443          */
2444         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
2445             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
2446
2447         /*
2448          * Set valid bits inclusive of any overlap.
2449          */
2450         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
2455  */
2456 static __inline void
2457 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
2458 {
2459         uintptr_t addr;
2460 #if PAGE_SIZE < 16384
2461         int shift;
2462 #endif
2463
2464         /*
2465          * If the object is locked and the page is neither VPO_BUSY nor
2466          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
2467          * set by a concurrent pmap operation.
2468          */
2469         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2470         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && !pmap_page_is_write_mapped(m))
2471                 m->dirty &= ~pagebits;
2472         else {
2473                 /*
2474                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
2475                  * holding a distinguished lock.  The combination of
2476                  * the object's lock and an atomic operation suffice
2477                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
2478                  *
2479                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
2480                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
2481                  * alignment is needed. Only require existence of
2482                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
2483                  */
2484                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
2485 #if PAGE_SIZE == 32768
2486                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
2487 #elif PAGE_SIZE == 16384
2488                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
2489 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
2490                 /*
2491                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
2492                  * containing aligned word, to not depend on the existence
2493                  * of atomic_clear_{8, 16}.
2494                  */
2495                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
2496 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
2497                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
2498 #else
2499                 shift *= NBBY;
2500 #endif
2501                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
2502                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
2503 #endif          /* PAGE_SIZE */
2504         }
2505 }
2506
2507 /*
2508  *      vm_page_set_validclean:
2509  *
2510  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
2511  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2512  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2513  *      such chunks will be zero'd.
2514  *
2515  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2516  */
2517 void
2518 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
2519 {
2520         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
2521         int endoff, frag;
2522
2523         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2524         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2525                 return;
2526
2527         /*
2528          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2529          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2530          * first block.
2531          */
2532         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2533             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2534                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2535
2536         /*
2537          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2538          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2539          * the last block.
2540          */
2541         endoff = base + size;
2542         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2543             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2544                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2545                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2546
2547         /*
2548          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
2549          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
2550          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
2551          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
2552          * be set again.
2553          *
2554          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
2555          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
2556          * the range.
2557          */
2558         oldvalid = m->valid;
2559         pagebits = vm_page_bits(base, size);
2560         m->valid |= pagebits;
2561 #if 0   /* NOT YET */
2562         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
2563                 frag = DEV_BSIZE - frag;
2564                 base += frag;
2565                 size -= frag;
2566                 if (size < 0)
2567                         size = 0;
2568         }
2569         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2570 #endif
2571         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2572                 /*
2573                  * The page can only be modified within the pmap if it is
2574                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
2575                  * fully valid.
2576                  */
2577                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
2578                         /*
2579                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
2580                          * a concurrent pmap operation, such as
2581                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
2582                          * pmap and set the dirty field on the page before
2583                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
2584                          * field was cleared here.
2585                          */
2586                         pmap_clear_modify(m);
2587                 m->dirty = 0;
2588                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2589         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
2590                 m->dirty &= ~pagebits;
2591         else
2592                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
2593 }
2594
2595 void
2596 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2597 {
2598
2599         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
2600 }
2601
2602 /*
2603  *      vm_page_set_invalid:
2604  *
2605  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2606  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2607  */
2608 void
2609 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2610 {
2611         vm_page_bits_t bits;
2612
2613         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2614         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
2615             ("vm_page_set_invalid: page %p is busy", m));
2616         bits = vm_page_bits(base, size);
2617         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2618                 pmap_remove_all(m);
2619         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2620             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
2621         m->valid &= ~bits;
2622         m->dirty &= ~bits;
2623 }
2624
2625 /*
2626  * vm_page_zero_invalid()
2627  *
2628  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2629  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2630  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2631  *      page so user code sees what it expects.
2632  *
2633  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2634  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2635  */
2636 void
2637 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2638 {
2639         int b;
2640         int i;
2641
2642         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2643         /*
2644          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2645          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2646          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2647          * vm_page_set_validclean().
2648          */
2649         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2650                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2651                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
2652                         if (i > b) {
2653                                 pmap_zero_page_area(m, 
2654                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2655                         }
2656                         b = i + 1;
2657                 }
2658         }
2659
2660         /*
2661          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2662          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2663          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2664          */
2665         if (setvalid)
2666                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2667 }
2668
2669 /*
2670  *      vm_page_is_valid:
2671  *
2672  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2673  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2674  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2675  */
2676 int
2677 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2678 {
2679         vm_page_bits_t bits;
2680
2681         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2682         bits = vm_page_bits(base, size);
2683         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
2688  */
2689 void
2690 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2691 {
2692
2693         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2694         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
2695                 vm_page_dirty(m);
2696 }
2697
2698 void
2699 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2700 {
2701
2702         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2703 }
2704
2705 void
2706 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2707 {
2708
2709         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2710 }
2711
2712 int
2713 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2714 {
2715
2716         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
2717 }
2718
2719 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
2720 void
2721 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2722 {
2723
2724         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
2725 }
2726
2727 void
2728 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
2729 {
2730
2731         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
2732 }
2733 #endif
2734
2735 int so_zerocp_fullpage = 0;
2736
2737 /*
2738  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2739  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2740  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2741  *
2742  *      The object containing the given page must have a non-zero
2743  *      paging-in-progress count and be locked.
2744  */
2745 void
2746 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2747 {
2748         vm_page_t mnew;
2749         vm_object_t object;
2750         vm_pindex_t pindex;
2751
2752         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2753         object = m->object;
2754         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2755         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2756             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2757             object)); 
2758         pindex = m->pindex;
2759
2760  retry_alloc:
2761         pmap_remove_all(m);
2762         vm_page_remove(m);
2763         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2764         if (mnew == NULL) {
2765                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2766                 vm_page_unlock(m);
2767                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2768                 VM_WAIT;
2769                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2770                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2771                         vm_page_lock(m);
2772                         goto retry_alloc;
2773                 } else {
2774                         /*
2775                          * Page disappeared during the wait.
2776                          */
2777                         return;
2778                 }
2779         }
2780
2781         if (m->cow == 0) {
2782                 /* 
2783                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2784                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2785                  * the way they were 
2786                  */
2787                 vm_page_unlock(m);
2788                 vm_page_lock(mnew);
2789                 vm_page_free(mnew);
2790                 vm_page_unlock(mnew);
2791                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2792         } else { /* clear COW & copy page */
2793                 if (!so_zerocp_fullpage)
2794                         pmap_copy_page(m, mnew);
2795                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2796                 vm_page_dirty(mnew);
2797                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2798                 m->wire_count = m->cow;
2799                 vm_page_unlock(m);
2800         }
2801 }
2802
2803 void 
2804 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2805 {
2806
2807         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2808         if (m->cow) {
2809                 m->cow--;
2810                 /* 
2811                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2812                  */
2813         } 
2814         /*
2815          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2816          */ 
2817 }
2818
2819 int
2820 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2821 {
2822
2823         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2824         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2825             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2826             m->cow == USHRT_MAX - 1 || !VM_OBJECT_TRYWLOCK(m->object))
2827                 return (EBUSY);
2828         m->cow++;
2829         pmap_remove_write(m);
2830         VM_OBJECT_WUNLOCK(m->object);
2831         return (0);
2832 }
2833
2834 #ifdef INVARIANTS
2835 void
2836 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
2837 {
2838
2839         /*
2840          * Certain of the page's fields may only be modified by the
2841          * holder of the containing object's lock or the setter of the
2842          * page's VPO_BUSY flag.  Unfortunately, the setter of the
2843          * VPO_BUSY flag is not recorded, and thus cannot be checked
2844          * here.
2845          */
2846         if (m->object != NULL && (m->oflags & VPO_BUSY) == 0)
2847                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
2848 }
2849 #endif
2850
2851 #include "opt_ddb.h"
2852 #ifdef DDB
2853 #include <sys/kernel.h>
2854
2855 #include <ddb/ddb.h>
2856
2857 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2858 {
2859         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2860         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2861         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2862         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2863         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2864         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2865         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2866         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2867         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2868         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2869 }
2870
2871 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2872 {
2873                 
2874         db_printf("PQ_FREE:");
2875         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2876         db_printf("\n");
2877                 
2878         db_printf("PQ_CACHE:");
2879         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2880         db_printf("\n");
2881
2882         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2883                 *vm_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
2884                 *vm_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt);
2885 }
2886
2887 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
2888 {
2889         vm_page_t m;
2890         boolean_t phys;
2891
2892         if (!have_addr) {
2893                 db_printf("show pginfo addr\n");
2894                 return;
2895         }
2896
2897         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
2898         if (phys)
2899                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
2900         else
2901                 m = (vm_page_t)addr;
2902         db_printf(
2903     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
2904     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %d valid 0x%x dirty 0x%x\n",
2905             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
2906             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
2907             m->flags, m->act_count, m->busy, m->valid, m->dirty);
2908 }
2909 #endif /* DDB */