]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
make vm_page_select_cache static
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
37  * $FreeBSD$
38  */
39
40 /*
41  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
42  * All rights reserved.
43  *
44  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
45  *
46  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
47  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
48  * notice and this permission notice appear in all copies of the
49  * software, derivative works or modified versions, and any portions
50  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
51  *
52  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
53  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
54  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
55  *
56  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
57  *
58  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
59  *  School of Computer Science
60  *  Carnegie Mellon University
61  *  Pittsburgh PA 15213-3890
62  *
63  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
64  * rights to redistribute these changes.
65  */
66
67 /*
68  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
69  *
70  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
71  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
72  *        busy state of a page.
73  *
74  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
75  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
76  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
77  *
78  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
79  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
80  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
81  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
82  *
83  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
84  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
85  *        is different from the object's main mutex.
86  *
87  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
88  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
89  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
90  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
91  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
92  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
93  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
94  *
95  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
96  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
97  *      and free queues are actually arrays already. 
98  */
99
100 /*
101  *      Resident memory management module.
102  */
103
104 #include <sys/param.h>
105 #include <sys/systm.h>
106 #include <sys/lock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/mutex.h>
109 #include <sys/proc.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/vnode.h>
112
113 #include <vm/vm.h>
114 #include <vm/vm_param.h>
115 #include <vm/vm_kern.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_pager.h>
120 #include <vm/vm_extern.h>
121
122 /*
123  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
124  *      page structure.
125  */
126
127 static struct vm_page **vm_page_buckets; /* Array of buckets */
128 static int vm_page_bucket_count;        /* How big is array? */
129 static int vm_page_hash_mask;           /* Mask for hash function */
130 static volatile int vm_page_bucket_generation;
131 static struct mtx vm_buckets_mtx[BUCKET_HASH_SIZE];
132
133 vm_page_t vm_page_array = 0;
134 int vm_page_array_size = 0;
135 long first_page = 0;
136 int vm_page_zero_count = 0;
137
138 /*
139  *      vm_set_page_size:
140  *
141  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
142  *      size.  Must be called before any use of page-size
143  *      dependent functions.
144  */
145 void
146 vm_set_page_size(void)
147 {
148         if (cnt.v_page_size == 0)
149                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
150         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
151                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
152 }
153
154 /*
155  *      vm_page_startup:
156  *
157  *      Initializes the resident memory module.
158  *
159  *      Allocates memory for the page cells, and
160  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
161  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
162  */
163
164 vm_offset_t
165 vm_page_startup(vm_offset_t starta, vm_offset_t enda, vm_offset_t vaddr)
166 {
167         vm_offset_t mapped;
168         struct vm_page **bucket;
169         vm_size_t npages, page_range;
170         vm_offset_t new_end;
171         int i;
172         vm_offset_t pa;
173         int nblocks;
174         vm_offset_t last_pa;
175
176         /* the biggest memory array is the second group of pages */
177         vm_offset_t end;
178         vm_offset_t biggestone, biggestsize;
179
180         vm_offset_t total;
181
182         total = 0;
183         biggestsize = 0;
184         biggestone = 0;
185         nblocks = 0;
186         vaddr = round_page(vaddr);
187
188         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
189                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
190                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
191         }
192
193         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
194                 int size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
195
196                 if (size > biggestsize) {
197                         biggestone = i;
198                         biggestsize = size;
199                 }
200                 ++nblocks;
201                 total += size;
202         }
203
204         end = phys_avail[biggestone+1];
205
206         /*
207          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
208          * and the inactive queue.
209          */
210
211         vm_pageq_init();
212
213         /*
214          * Allocate (and initialize) the hash table buckets.
215          *
216          * The number of buckets MUST BE a power of 2, and the actual value is
217          * the next power of 2 greater than the number of physical pages in
218          * the system.  
219          *
220          * We make the hash table approximately 2x the number of pages to
221          * reduce the chain length.  This is about the same size using the 
222          * singly-linked list as the 1x hash table we were using before 
223          * using TAILQ but the chain length will be smaller.
224          *
225          * Note: This computation can be tweaked if desired.
226          */
227         if (vm_page_bucket_count == 0) {
228                 vm_page_bucket_count = 1;
229                 while (vm_page_bucket_count < atop(total))
230                         vm_page_bucket_count <<= 1;
231         }
232         vm_page_bucket_count <<= 1;
233         vm_page_hash_mask = vm_page_bucket_count - 1;
234
235         /*
236          * Validate these addresses.
237          */
238         new_end = end - vm_page_bucket_count * sizeof(struct vm_page *);
239         new_end = trunc_page(new_end);
240         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
241             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
242         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
243
244         vm_page_buckets = (struct vm_page **)mapped;
245         bucket = vm_page_buckets;
246         for (i = 0; i < vm_page_bucket_count; i++) {
247                 *bucket = NULL;
248                 bucket++;
249         }
250         for (i = 0; i < BUCKET_HASH_SIZE; ++i)
251                 mtx_init(&vm_buckets_mtx[i],  "vm buckets hash mutexes", MTX_DEF);
252
253         /*
254          * Compute the number of pages of memory that will be available for
255          * use (taking into account the overhead of a page structure per
256          * page).
257          */
258
259         first_page = phys_avail[0] / PAGE_SIZE;
260
261         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE - first_page;
262         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
263             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
264
265         end = new_end;
266
267         /*
268          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
269          * queue.
270          */
271         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
272         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
273             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
274         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
275
276         /*
277          * Clear all of the page structures
278          */
279         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
280         vm_page_array_size = page_range;
281
282         /*
283          * Construct the free queue(s) in descending order (by physical
284          * address) so that the first 16MB of physical memory is allocated
285          * last rather than first.  On large-memory machines, this avoids
286          * the exhaustion of low physical memory before isa_dmainit has run.
287          */
288         cnt.v_page_count = 0;
289         cnt.v_free_count = 0;
290         for (i = 0; phys_avail[i + 1] && npages > 0; i += 2) {
291                 pa = phys_avail[i];
292                 if (i == biggestone)
293                         last_pa = new_end;
294                 else
295                         last_pa = phys_avail[i + 1];
296                 while (pa < last_pa && npages-- > 0) {
297                         vm_pageq_add_new_page(pa);
298                         pa += PAGE_SIZE;
299                 }
300         }
301         return (vaddr);
302 }
303
304 /*
305  *      vm_page_hash:
306  *
307  *      Distributes the object/offset key pair among hash buckets.
308  *
309  *      NOTE:  This macro depends on vm_page_bucket_count being a power of 2.
310  *      This routine may not block.
311  *
312  *      We try to randomize the hash based on the object to spread the pages
313  *      out in the hash table without it costing us too much.
314  */
315 static __inline int
316 vm_page_hash(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
317 {
318         int i = ((uintptr_t)object + pindex) ^ object->hash_rand;
319
320         return(i & vm_page_hash_mask);
321 }
322
323 void
324 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
325 {
326         GIANT_REQUIRED;
327         atomic_set_short(&(m)->flags, bits);
328         /* m->flags |= bits; */
329
330
331 void
332 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
333 {
334         GIANT_REQUIRED;
335         atomic_clear_short(&(m)->flags, bits);
336         /* m->flags &= ~bits; */
337 }
338
339 void
340 vm_page_busy(vm_page_t m)
341 {
342         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
343             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
344         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
345 }
346
347 /*
348  *      vm_page_flash:
349  *
350  *      wakeup anyone waiting for the page.
351  */
352
353 void
354 vm_page_flash(vm_page_t m)
355 {
356         if (m->flags & PG_WANTED) {
357                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
358                 wakeup(m);
359         }
360 }
361
362 /*
363  *      vm_page_wakeup:
364  *
365  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
366  *      page.
367  *
368  */
369
370 void
371 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
372 {
373         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
374         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
375         vm_page_flash(m);
376 }
377
378 /*
379  *
380  *
381  */
382
383 void
384 vm_page_io_start(vm_page_t m)
385 {
386         GIANT_REQUIRED;
387         atomic_add_char(&(m)->busy, 1);
388 }
389
390 void
391 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
392 {
393         GIANT_REQUIRED;
394         atomic_subtract_char(&(m)->busy, 1);
395         if (m->busy == 0)
396                 vm_page_flash(m);
397 }
398
399 /*
400  * Keep page from being freed by the page daemon
401  * much of the same effect as wiring, except much lower
402  * overhead and should be used only for *very* temporary
403  * holding ("wiring").
404  */
405 void
406 vm_page_hold(vm_page_t mem)
407 {
408         GIANT_REQUIRED;
409         mem->hold_count++;
410 }
411
412 void
413 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
414 {
415         GIANT_REQUIRED;
416         --mem->hold_count;
417         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
418 }
419
420 /*
421  *      vm_page_protect:
422  *
423  *      Reduce the protection of a page.  This routine never raises the
424  *      protection and therefore can be safely called if the page is already
425  *      at VM_PROT_NONE (it will be a NOP effectively ).
426  */
427
428 void
429 vm_page_protect(vm_page_t mem, int prot)
430 {
431         if (prot == VM_PROT_NONE) {
432                 if (mem->flags & (PG_WRITEABLE|PG_MAPPED)) {
433                         pmap_page_protect(mem, VM_PROT_NONE);
434                         vm_page_flag_clear(mem, PG_WRITEABLE|PG_MAPPED);
435                 }
436         } else if ((prot == VM_PROT_READ) && (mem->flags & PG_WRITEABLE)) {
437                 pmap_page_protect(mem, VM_PROT_READ);
438                 vm_page_flag_clear(mem, PG_WRITEABLE);
439         }
440 }
441 /*
442  *      vm_page_zero_fill:
443  *
444  *      Zero-fill the specified page.
445  *      Written as a standard pagein routine, to
446  *      be used by the zero-fill object.
447  */
448 boolean_t
449 vm_page_zero_fill(vm_page_t m)
450 {
451         pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
452         return (TRUE);
453 }
454
455 /*
456  *      vm_page_copy:
457  *
458  *      Copy one page to another
459  */
460 void
461 vm_page_copy(vm_page_t src_m, vm_page_t dest_m)
462 {
463         pmap_copy_page(VM_PAGE_TO_PHYS(src_m), VM_PAGE_TO_PHYS(dest_m));
464         dest_m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
465 }
466
467 /*
468  *      vm_page_free:
469  *
470  *      Free a page
471  *
472  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
473  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
474  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
475  *      vm_page_alloc().
476  */
477 void
478 vm_page_free(vm_page_t m)
479 {
480         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
481         vm_page_free_toq(m);
482 }
483
484 /*
485  *      vm_page_free_zero:
486  *
487  *      Free a page to the zerod-pages queue
488  */
489 void
490 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
491 {
492         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
493         vm_page_free_toq(m);
494 }
495
496 /*
497  *      vm_page_sleep_busy:
498  *
499  *      Wait until page is no longer PG_BUSY or (if also_m_busy is TRUE)
500  *      m->busy is zero.  Returns TRUE if it had to sleep ( including if
501  *      it almost had to sleep and made temporary spl*() mods), FALSE
502  *      otherwise.
503  *
504  *      This routine assumes that interrupts can only remove the busy
505  *      status from a page, not set the busy status or change it from
506  *      PG_BUSY to m->busy or vise versa (which would create a timing
507  *      window).
508  */
509
510 int
511 vm_page_sleep_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
512 {
513         GIANT_REQUIRED;
514         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy))  {
515                 int s = splvm();
516                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
517                         /*
518                          * Page is busy. Wait and retry.
519                          */
520                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
521                         tsleep(m, PVM, msg, 0);
522                 }
523                 splx(s);
524                 return(TRUE);
525                 /* not reached */
526         }
527         return(FALSE);
528 }
529 /*
530  *      vm_page_dirty:
531  *
532  *      make page all dirty
533  */
534
535 void
536 vm_page_dirty(vm_page_t m)
537 {
538         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_CACHE,
539             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
540         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
541 }
542
543 /*
544  *      vm_page_undirty:
545  *
546  *      Set page to not be dirty.  Note: does not clear pmap modify bits
547  */
548
549 void
550 vm_page_undirty(vm_page_t m)
551 {
552         m->dirty = 0;
553 }
554
555 /*
556  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
557  *
558  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
559  *
560  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
561  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
562  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
563  *      here so we *can't* do this anyway.
564  *
565  *      The object and page must be locked, and must be splhigh.
566  *      This routine may not block.
567  */
568
569 void
570 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
571 {
572         struct vm_page **bucket;
573
574         GIANT_REQUIRED;
575
576         if (m->object != NULL)
577                 panic("vm_page_insert: already inserted");
578
579         /*
580          * Record the object/offset pair in this page
581          */
582
583         m->object = object;
584         m->pindex = pindex;
585
586         /*
587          * Insert it into the object_object/offset hash table
588          */
589
590         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(object, pindex)];
591         m->hnext = *bucket;
592         *bucket = m;
593         vm_page_bucket_generation++;
594
595         /*
596          * Now link into the object's list of backed pages.
597          */
598
599         TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
600         object->generation++;
601
602         /*
603          * show that the object has one more resident page.
604          */
605
606         object->resident_page_count++;
607
608         /*
609          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
610          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
611          */
612         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
613             vm_object_set_flag(object, OBJ_WRITEABLE|OBJ_MIGHTBEDIRTY);
614 }
615
616 /*
617  *      vm_page_remove:
618  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
619  *
620  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
621  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
622  *      the backing store.
623  *
624  *      The object and page must be locked, and at splhigh.
625  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
626  *      This routine may not block.
627  */
628
629 void
630 vm_page_remove(vm_page_t m)
631 {
632         vm_object_t object;
633
634         GIANT_REQUIRED;
635
636         if (m->object == NULL)
637                 return;
638
639         if ((m->flags & PG_BUSY) == 0) {
640                 panic("vm_page_remove: page not busy");
641         }
642
643         /*
644          * Basically destroy the page.
645          */
646
647         vm_page_wakeup(m);
648
649         object = m->object;
650
651         /*
652          * Remove from the object_object/offset hash table.  The object
653          * must be on the hash queue, we will panic if it isn't
654          *
655          * Note: we must NULL-out m->hnext to prevent loops in detached
656          * buffers with vm_page_lookup().
657          */
658
659         {
660                 struct vm_page **bucket;
661
662                 bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(m->object, m->pindex)];
663                 while (*bucket != m) {
664                         if (*bucket == NULL)
665                                 panic("vm_page_remove(): page not found in hash");
666                         bucket = &(*bucket)->hnext;
667                 }
668                 *bucket = m->hnext;
669                 m->hnext = NULL;
670                 vm_page_bucket_generation++;
671         }
672
673         /*
674          * Now remove from the object's list of backed pages.
675          */
676
677         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
678
679         /*
680          * And show that the object has one fewer resident page.
681          */
682
683         object->resident_page_count--;
684         object->generation++;
685
686         m->object = NULL;
687 }
688
689 /*
690  *      vm_page_lookup:
691  *
692  *      Returns the page associated with the object/offset
693  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
694  *
695  *      NOTE: the code below does not lock.  It will operate properly if
696  *      an interrupt makes a change, but the generation algorithm will not 
697  *      operate properly in an SMP environment where both cpu's are able to run
698  *      kernel code simultaneously.
699  *
700  *      The object must be locked.  No side effects.
701  *      This routine may not block.
702  *      This is a critical path routine
703  */
704
705 vm_page_t
706 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
707 {
708         vm_page_t m;
709         struct vm_page **bucket;
710         int generation;
711
712         /*
713          * Search the hash table for this object/offset pair
714          */
715
716 retry:
717         generation = vm_page_bucket_generation;
718         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(object, pindex)];
719         for (m = *bucket; m != NULL; m = m->hnext) {
720                 if ((m->object == object) && (m->pindex == pindex)) {
721                         if (vm_page_bucket_generation != generation)
722                                 goto retry;
723                         return (m);
724                 }
725         }
726         if (vm_page_bucket_generation != generation)
727                 goto retry;
728         return (NULL);
729 }
730
731 /*
732  *      vm_page_rename:
733  *
734  *      Move the given memory entry from its
735  *      current object to the specified target object/offset.
736  *
737  *      The object must be locked.
738  *      This routine may not block.
739  *
740  *      Note: this routine will raise itself to splvm(), the caller need not. 
741  *
742  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
743  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
744  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
745  *            moving the page from object A to B, and will then later move
746  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
747  *
748  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
749  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
750  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
751  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
752  *            on the cache.
753  */
754
755 void
756 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
757 {
758         int s;
759
760         s = splvm();
761         vm_page_remove(m);
762         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
763         if (m->queue - m->pc == PQ_CACHE)
764                 vm_page_deactivate(m);
765         vm_page_dirty(m);
766         splx(s);
767 }
768
769 /*
770  *      vm_page_select_cache:
771  *
772  *      Find a page on the cache queue with color optimization.  As pages
773  *      might be found, but not applicable, they are deactivated.  This
774  *      keeps us from using potentially busy cached pages.
775  *
776  *      This routine must be called at splvm().
777  *      This routine may not block.
778  */
779 static vm_page_t
780 vm_page_select_cache(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
781 {
782         vm_page_t m;
783
784         GIANT_REQUIRED;
785         while (TRUE) {
786                 m = vm_pageq_find(
787                     PQ_CACHE,
788                     (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK,
789                     FALSE
790                 );
791                 if (m && ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
792                                m->hold_count || m->wire_count)) {
793                         vm_page_deactivate(m);
794                         continue;
795                 }
796                 return m;
797         }
798 }
799
800 /*
801  *      vm_page_select_free:
802  *
803  *      Find a free or zero page, with specified preference. 
804  *
805  *      This routine must be called at splvm().
806  *      This routine may not block.
807  */
808
809 static __inline vm_page_t
810 vm_page_select_free(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, boolean_t prefer_zero)
811 {
812         vm_page_t m;
813
814         m = vm_pageq_find(
815                 PQ_FREE,
816                 (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK,
817                 prefer_zero
818         );
819         return(m);
820 }
821
822 /*
823  *      vm_page_alloc:
824  *
825  *      Allocate and return a memory cell associated
826  *      with this VM object/offset pair.
827  *
828  *      page_req classes:
829  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
830  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
831  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
832  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
833  *
834  *      This routine may not block.
835  *
836  *      Additional special handling is required when called from an
837  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
838  *      the page cache in this case.
839  */
840
841 vm_page_t
842 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int page_req)
843 {
844         vm_page_t m = NULL;
845         int s;
846
847         GIANT_REQUIRED;
848
849         KASSERT(!vm_page_lookup(object, pindex),
850                 ("vm_page_alloc: page already allocated"));
851
852         /*
853          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
854          */
855
856         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
857                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
858         };
859
860         s = splvm();
861
862 loop:
863         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved) {
864                 /*
865                  * Allocate from the free queue if there are plenty of pages
866                  * in it.
867                  */
868                 if (page_req == VM_ALLOC_ZERO)
869                         m = vm_page_select_free(object, pindex, TRUE);
870                 else
871                         m = vm_page_select_free(object, pindex, FALSE);
872         } else if (
873             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
874              cnt.v_cache_count == 0 && 
875              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
876             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)
877         ) {
878                 /*
879                  * Interrupt or system, dig deeper into the free list.
880                  */
881                 m = vm_page_select_free(object, pindex, FALSE);
882         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
883                 /*
884                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
885                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
886                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
887                  */
888                 m = vm_page_select_cache(object, pindex);
889                 if (m == NULL) {
890                         splx(s);
891 #if defined(DIAGNOSTIC)
892                         if (cnt.v_cache_count > 0)
893                                 printf("vm_page_alloc(NORMAL): missing pages on cache queue: %d\n", cnt.v_cache_count);
894 #endif
895                         vm_pageout_deficit++;
896                         pagedaemon_wakeup();
897                         return (NULL);
898                 }
899                 KASSERT(m->dirty == 0, ("Found dirty cache page %p", m));
900                 vm_page_busy(m);
901                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
902                 vm_page_free(m);
903                 goto loop;
904         } else {
905                 /*
906                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
907                  */
908                 splx(s);
909                 vm_pageout_deficit++;
910                 pagedaemon_wakeup();
911                 return (NULL);
912         }
913
914         /*
915          *  At this point we had better have found a good page.
916          */
917
918         KASSERT(
919             m != NULL,
920             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue\n")
921         );
922
923         /*
924          * Remove from free queue
925          */
926
927         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
928
929         /*
930          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
931          */
932
933         if (m->flags & PG_ZERO) {
934                 vm_page_zero_count--;
935                 m->flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
936         } else {
937                 m->flags = PG_BUSY;
938         }
939         m->wire_count = 0;
940         m->hold_count = 0;
941         m->act_count = 0;
942         m->busy = 0;
943         m->valid = 0;
944         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
945
946         /*
947          * vm_page_insert() is safe prior to the splx().  Note also that
948          * inserting a page here does not insert it into the pmap (which
949          * could cause us to block allocating memory).  We cannot block 
950          * anywhere.
951          */
952
953         vm_page_insert(m, object, pindex);
954
955         /*
956          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
957          * we would be nearly out of memory.
958          */
959         if (vm_paging_needed())
960                 pagedaemon_wakeup();
961
962         splx(s);
963
964         return (m);
965 }
966
967 /*
968  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
969  *
970  *      Block until free pages are available for allocation
971  */
972
973 void
974 vm_wait(void)
975 {
976         int s;
977
978         s = splvm();
979         if (curproc == pageproc) {
980                 vm_pageout_pages_needed = 1;
981                 tsleep(&vm_pageout_pages_needed, PSWP, "VMWait", 0);
982         } else {
983                 if (!vm_pages_needed) {
984                         vm_pages_needed = 1;
985                         wakeup(&vm_pages_needed);
986                 }
987                 tsleep(&cnt.v_free_count, PVM, "vmwait", 0);
988         }
989         splx(s);
990 }
991
992 /*
993  *      vm_await:       (also see VM_AWAIT macro)
994  *
995  *      asleep on an event that will signal when free pages are available
996  *      for allocation.
997  */
998
999 void
1000 vm_await(void)
1001 {
1002         int s;
1003
1004         s = splvm();
1005         if (curproc == pageproc) {
1006                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1007                 asleep(&vm_pageout_pages_needed, PSWP, "vmwait", 0);
1008         } else {
1009                 if (!vm_pages_needed) {
1010                         vm_pages_needed++;
1011                         wakeup(&vm_pages_needed);
1012                 }
1013                 asleep(&cnt.v_free_count, PVM, "vmwait", 0);
1014         }
1015         splx(s);
1016 }
1017
1018 /*
1019  *      vm_page_activate:
1020  *
1021  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1022  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1023  *      mess with it.
1024  *
1025  *      The page queues must be locked.
1026  *      This routine may not block.
1027  */
1028 void
1029 vm_page_activate(vm_page_t m)
1030 {
1031         int s;
1032
1033         GIANT_REQUIRED;
1034         s = splvm();
1035
1036         if (m->queue != PQ_ACTIVE) {
1037                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1038                         cnt.v_reactivated++;
1039
1040                 vm_pageq_remove(m);
1041
1042                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1043                         m->queue = PQ_ACTIVE;
1044                         vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt++;
1045                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_ACTIVE].pl, m, pageq);
1046                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1047                                 m->act_count = ACT_INIT;
1048                         cnt.v_active_count++;
1049                 }
1050         } else {
1051                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1052                         m->act_count = ACT_INIT;
1053         }
1054
1055         splx(s);
1056 }
1057
1058 /*
1059  *      vm_page_free_wakeup:
1060  *
1061  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1062  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1063  *      queues.
1064  *
1065  *      This routine may not block.
1066  *      This routine must be called at splvm()
1067  */
1068 static __inline void
1069 vm_page_free_wakeup(void)
1070 {
1071         /*
1072          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1073          * some free.
1074          */
1075         if (vm_pageout_pages_needed &&
1076             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1077                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1078                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1079         }
1080         /*
1081          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1082          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1083          * lots of memory. this process will swapin processes.
1084          */
1085         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1086                 vm_pages_needed = 0;
1087                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1088         }
1089 }
1090
1091 /*
1092  *      vm_page_free_toq:
1093  *
1094  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
1095  *      disassociating it with any VM object.
1096  *
1097  *      Object and page must be locked prior to entry.
1098  *      This routine may not block.
1099  */
1100
1101 void
1102 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1103 {
1104         int s;
1105         struct vpgqueues *pq;
1106         vm_object_t object = m->object;
1107
1108         GIANT_REQUIRED;
1109         s = splvm();
1110         cnt.v_tfree++;
1111
1112         if (m->busy || ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE) ||
1113                 (m->hold_count != 0)) {
1114                 printf(
1115                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1116                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1117                     m->hold_count);
1118                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)
1119                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1120                 else
1121                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1122         }
1123
1124         /*
1125          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1126          * the page here because we do not want to call the pager's
1127          * callback routine until after we've put the page on the
1128          * appropriate free queue.
1129          */
1130
1131         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1132         vm_page_remove(m);
1133
1134         /*
1135          * If fictitious remove object association and
1136          * return, otherwise delay object association removal.
1137          */
1138
1139         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1140                 splx(s);
1141                 return;
1142         }
1143
1144         m->valid = 0;
1145         vm_page_undirty(m);
1146
1147         if (m->wire_count != 0) {
1148                 if (m->wire_count > 1) {
1149                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1150                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1151                 }
1152                 panic("vm_page_free: freeing wired page\n");
1153         }
1154
1155         /*
1156          * If we've exhausted the object's resident pages we want to free
1157          * it up.
1158          */
1159
1160         if (object && 
1161             (object->type == OBJT_VNODE) &&
1162             ((object->flags & OBJ_DEAD) == 0)
1163         ) {
1164                 struct vnode *vp = (struct vnode *)object->handle;
1165
1166                 if (vp && VSHOULDFREE(vp))
1167                         vfree(vp);
1168         }
1169
1170         /*
1171          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1172          */
1173
1174         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1175             m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1176         } else {
1177 #ifdef __alpha__
1178             pmap_page_is_free(m);
1179 #endif
1180         }
1181
1182         m->queue = PQ_FREE + m->pc;
1183         pq = &vm_page_queues[m->queue];
1184         pq->lcnt++;
1185         ++(*pq->cnt);
1186
1187         /*
1188          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1189          * first ) and non-zerod pages at the head.
1190          */
1191
1192         if (m->flags & PG_ZERO) {
1193                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1194                 ++vm_page_zero_count;
1195         } else {
1196                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1197         }
1198
1199         vm_page_free_wakeup();
1200
1201         splx(s);
1202 }
1203
1204 /*
1205  *      vm_page_unmanage:
1206  *
1207  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1208  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1209  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1210  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1211  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1212  *      operate on the page.
1213  *
1214  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1215  *      will clear the flag.
1216  *
1217  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1218  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1219  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1220  *      mappings.
1221  */
1222
1223 void
1224 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1225 {
1226         int s;
1227
1228         s = splvm();
1229         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1230                 if (m->wire_count == 0)
1231                         vm_pageq_remove(m);
1232         }
1233         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1234         splx(s);
1235 }
1236
1237 /*
1238  *      vm_page_wire:
1239  *
1240  *      Mark this page as wired down by yet
1241  *      another map, removing it from paging queues
1242  *      as necessary.
1243  *
1244  *      The page queues must be locked.
1245  *      This routine may not block.
1246  */
1247 void
1248 vm_page_wire(vm_page_t m)
1249 {
1250         int s;
1251
1252         /*
1253          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1254          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1255          * it is already off the queues).
1256          */
1257         s = splvm();
1258         if (m->wire_count == 0) {
1259                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1260                         vm_pageq_remove(m);
1261                 cnt.v_wire_count++;
1262         }
1263         m->wire_count++;
1264         splx(s);
1265         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1266 }
1267
1268 /*
1269  *      vm_page_unwire:
1270  *
1271  *      Release one wiring of this page, potentially
1272  *      enabling it to be paged again.
1273  *
1274  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1275  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1276  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1277  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1278  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1279  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1280  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1281  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1282  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1283  *      reused more quickly.
1284  *
1285  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1286  *      put clean pages on the cache queue.
1287  *
1288  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1289  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1290  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1291  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1292  *
1293  *      The page queues must be locked.
1294  *      This routine may not block.
1295  */
1296 void
1297 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1298 {
1299         int s;
1300
1301         s = splvm();
1302
1303         if (m->wire_count > 0) {
1304                 m->wire_count--;
1305                 if (m->wire_count == 0) {
1306                         cnt.v_wire_count--;
1307                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1308                                 ;
1309                         } else if (activate) {
1310                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_ACTIVE].pl, m, pageq);
1311                                 m->queue = PQ_ACTIVE;
1312                                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt++;
1313                                 cnt.v_active_count++;
1314                         } else {
1315                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1316                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1317                                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1318                                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1319                                 cnt.v_inactive_count++;
1320                         }
1321                 }
1322         } else {
1323                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d\n", m->wire_count);
1324         }
1325         splx(s);
1326 }
1327
1328
1329 /*
1330  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1331  * any associated swap, the swap is deallocated.
1332  *
1333  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1334  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1335  * except without unmapping it from the process address space.
1336  *
1337  * This routine may not block.
1338  */
1339 static __inline void
1340 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1341 {
1342         int s;
1343
1344         GIANT_REQUIRED;
1345         /*
1346          * Ignore if already inactive.
1347          */
1348         if (m->queue == PQ_INACTIVE)
1349                 return;
1350
1351         s = splvm();
1352         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1353                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1354                         cnt.v_reactivated++;
1355                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1356                 vm_pageq_remove(m);
1357                 if (athead)
1358                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1359                 else
1360                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1361                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1362                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1363                 cnt.v_inactive_count++;
1364         }
1365         splx(s);
1366 }
1367
1368 void
1369 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1370 {
1371     _vm_page_deactivate(m, 0);
1372 }
1373
1374 /*
1375  * vm_page_try_to_cache:
1376  *
1377  * Returns 0 on failure, 1 on success
1378  */
1379 int
1380 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1381 {
1382         GIANT_REQUIRED;
1383
1384         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1385             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1386                 return(0);
1387         }
1388         vm_page_test_dirty(m);
1389         if (m->dirty)
1390                 return(0);
1391         vm_page_cache(m);
1392         return(1);
1393 }
1394
1395 /*
1396  * vm_page_try_to_free()
1397  *
1398  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1399  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1400  */
1401 int
1402 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1403 {
1404         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1405             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1406                 return(0);
1407         }
1408         vm_page_test_dirty(m);
1409         if (m->dirty)
1410                 return(0);
1411         vm_page_busy(m);
1412         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1413         vm_page_free(m);
1414         return(1);
1415 }
1416
1417 /*
1418  * vm_page_cache
1419  *
1420  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1421  *
1422  * This routine may not block.
1423  */
1424 void
1425 vm_page_cache(vm_page_t m)
1426 {
1427         int s;
1428
1429         GIANT_REQUIRED;
1430         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy || m->wire_count) {
1431                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1432                 return;
1433         }
1434         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1435                 return;
1436
1437         /*
1438          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1439          * writeable or mapped.
1440          */
1441
1442         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1443         if (m->dirty != 0) {
1444                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1445                         (long)m->pindex);
1446         }
1447         s = splvm();
1448         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1449         m->queue = PQ_CACHE + m->pc;
1450         vm_page_queues[m->queue].lcnt++;
1451         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[m->queue].pl, m, pageq);
1452         cnt.v_cache_count++;
1453         vm_page_free_wakeup();
1454         splx(s);
1455 }
1456
1457 /*
1458  * vm_page_dontneed
1459  *
1460  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1461  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1462  *
1463  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1464  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1465  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1466  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1467  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1468  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1469  *
1470  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1471  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1472  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1473  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1474  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1475  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1476  *      often.
1477  */
1478
1479 void
1480 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1481 {
1482         static int dnweight;
1483         int dnw;
1484         int head;
1485
1486         GIANT_REQUIRED;
1487         dnw = ++dnweight;
1488
1489         /*
1490          * occassionally leave the page alone
1491          */
1492
1493         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1494             m->queue == PQ_INACTIVE || 
1495             m->queue - m->pc == PQ_CACHE
1496         ) {
1497                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1498                         --m->act_count;
1499                 return;
1500         }
1501
1502         if (m->dirty == 0)
1503                 vm_page_test_dirty(m);
1504
1505         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1506                 /*
1507                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1508                  */
1509                 head = 0;
1510         } else {
1511                 /*
1512                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1513                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1514                  * at the head of the queue instead of the tail.
1515                  */
1516                 head = 1;
1517         }
1518         _vm_page_deactivate(m, head);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1523  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1524  * to be in the object.  If the page doesn't exist, allocate it.
1525  *
1526  * This routine may block.
1527  */
1528 vm_page_t
1529 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1530 {
1531         vm_page_t m;
1532         int s, generation;
1533
1534         GIANT_REQUIRED;
1535 retrylookup:
1536         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1537                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1538                         generation = object->generation;
1539
1540                         s = splvm();
1541                         while ((object->generation == generation) &&
1542                                         (m->busy || (m->flags & PG_BUSY))) {
1543                                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1544                                 tsleep(m, PVM, "pgrbwt", 0);
1545                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0) {
1546                                         splx(s);
1547                                         return NULL;
1548                                 }
1549                         }
1550                         splx(s);
1551                         goto retrylookup;
1552                 } else {
1553                         vm_page_busy(m);
1554                         return m;
1555                 }
1556         }
1557
1558         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1559         if (m == NULL) {
1560                 VM_WAIT;
1561                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1562                         return NULL;
1563                 goto retrylookup;
1564         }
1565
1566         return m;
1567 }
1568
1569 /*
1570  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1571  * a page.  May not block.
1572  *
1573  * Inputs are required to range within a page.
1574  */
1575
1576 __inline int
1577 vm_page_bits(int base, int size)
1578 {
1579         int first_bit;
1580         int last_bit;
1581
1582         KASSERT(
1583             base + size <= PAGE_SIZE,
1584             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1585         );
1586
1587         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1588                 return(0);
1589
1590         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1591         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1592
1593         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1594 }
1595
1596 /*
1597  *      vm_page_set_validclean:
1598  *
1599  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1600  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1601  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1602  *      such chunks will be zero'd.
1603  *
1604  *      This routine may not block.
1605  *
1606  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1607  */
1608 void
1609 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1610 {
1611         int pagebits;
1612         int frag;
1613         int endoff;
1614
1615         GIANT_REQUIRED;
1616         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1617                 return;
1618
1619         /*
1620          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1621          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1622          * first block.
1623          */
1624
1625         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1626             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0
1627         ) {
1628                 pmap_zero_page_area(
1629                     VM_PAGE_TO_PHYS(m),
1630                     frag,
1631                     base - frag
1632                 );
1633         }
1634
1635         /*
1636          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1637          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1638          * the last block.
1639          */
1640
1641         endoff = base + size;
1642
1643         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1644             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0
1645         ) {
1646                 pmap_zero_page_area(
1647                     VM_PAGE_TO_PHYS(m),
1648                     endoff,
1649                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1))
1650                 );
1651         }
1652
1653         /*
1654          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1655          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1656          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1657          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1658          * be set again.
1659          */
1660
1661         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1662         m->valid |= pagebits;
1663         m->dirty &= ~pagebits;
1664         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1665                 pmap_clear_modify(m);
1666                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1667         }
1668 }
1669
1670 #if 0
1671
1672 void
1673 vm_page_set_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1674 {
1675         m->dirty |= vm_page_bits(base, size);
1676 }
1677
1678 #endif
1679
1680 void
1681 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1682 {
1683         GIANT_REQUIRED;
1684         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1685 }
1686
1687 /*
1688  *      vm_page_set_invalid:
1689  *
1690  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1691  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1692  *
1693  *      May not block.
1694  */
1695 void
1696 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1697 {
1698         int bits;
1699
1700         GIANT_REQUIRED;
1701         bits = vm_page_bits(base, size);
1702         m->valid &= ~bits;
1703         m->dirty &= ~bits;
1704         m->object->generation++;
1705 }
1706
1707 /*
1708  * vm_page_zero_invalid()
1709  *
1710  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1711  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1712  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1713  *      page so user code sees what it expects.
1714  *
1715  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1716  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1717  */
1718
1719 void
1720 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1721 {
1722         int b;
1723         int i;
1724
1725         /*
1726          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1727          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1728          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1729          * vm_page_set_validclean().
1730          */
1731
1732         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1733                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1734                     (m->valid & (1 << i))
1735                 ) {
1736                         if (i > b) {
1737                                 pmap_zero_page_area(
1738                                     VM_PAGE_TO_PHYS(m), 
1739                                     b << DEV_BSHIFT,
1740                                     (i - b) << DEV_BSHIFT
1741                                 );
1742                         }
1743                         b = i + 1;
1744                 }
1745         }
1746
1747         /*
1748          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1749          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1750          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1751          */
1752
1753         if (setvalid)
1754                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1755 }
1756
1757 /*
1758  *      vm_page_is_valid:
1759  *
1760  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1761  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1762  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1763  *
1764  *      May not block.
1765  */
1766
1767 int
1768 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1769 {
1770         int bits = vm_page_bits(base, size);
1771
1772         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1773                 return 1;
1774         else
1775                 return 0;
1776 }
1777
1778 /*
1779  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1780  */
1781
1782 void
1783 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1784 {
1785         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1786                 vm_page_dirty(m);
1787         }
1788 }
1789
1790 #include "opt_ddb.h"
1791 #ifdef DDB
1792 #include <sys/kernel.h>
1793
1794 #include <ddb/ddb.h>
1795
1796 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1797 {
1798         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1799         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1800         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1801         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1802         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1803         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1804         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1805         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1806         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1807         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1808 }
1809
1810 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1811 {
1812         int i;
1813         db_printf("PQ_FREE:");
1814         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1815                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1816         }
1817         db_printf("\n");
1818                 
1819         db_printf("PQ_CACHE:");
1820         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1821                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1822         }
1823         db_printf("\n");
1824
1825         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1826                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1827                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1828 }
1829 #endif /* DDB */