]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/vm/vm_page.c
MFC 233925,236357:
[FreeBSD/stable/9.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 pageq mutex is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *      - The object mutex is held when inserting or removing
71  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
72  *
73  */
74
75 /*
76  *      Resident memory management module.
77  */
78
79 #include <sys/cdefs.h>
80 __FBSDID("$FreeBSD$");
81
82 #include "opt_vm.h"
83
84 #include <sys/param.h>
85 #include <sys/systm.h>
86 #include <sys/lock.h>
87 #include <sys/kernel.h>
88 #include <sys/limits.h>
89 #include <sys/malloc.h>
90 #include <sys/msgbuf.h>
91 #include <sys/mutex.h>
92 #include <sys/proc.h>
93 #include <sys/sysctl.h>
94 #include <sys/vmmeter.h>
95 #include <sys/vnode.h>
96
97 #include <vm/vm.h>
98 #include <vm/pmap.h>
99 #include <vm/vm_param.h>
100 #include <vm/vm_kern.h>
101 #include <vm/vm_object.h>
102 #include <vm/vm_page.h>
103 #include <vm/vm_pageout.h>
104 #include <vm/vm_pager.h>
105 #include <vm/vm_phys.h>
106 #include <vm/vm_reserv.h>
107 #include <vm/vm_extern.h>
108 #include <vm/uma.h>
109 #include <vm/uma_int.h>
110
111 #include <machine/md_var.h>
112
113 /*
114  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
115  *      page structure.
116  */
117
118 struct vpgqueues vm_page_queues[PQ_COUNT];
119 struct vpglocks vm_page_queue_lock;
120 struct vpglocks vm_page_queue_free_lock;
121
122 struct vpglocks pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
123
124 vm_page_t vm_page_array;
125 long vm_page_array_size;
126 long first_page;
127 int vm_page_zero_count;
128
129 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
130 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
131 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
132         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
133
134 int pa_tryrelock_restart;
135 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
136     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
137
138 static uma_zone_t fakepg_zone;
139
140 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
141 static void vm_page_queue_remove(int queue, vm_page_t m);
142 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
143 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
144
145 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
146
147 static void
148 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
149 {
150
151         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
152             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM); 
153 }
154
155 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
156 #if PAGE_SIZE == 32768
157 #ifdef CTASSERT
158 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
159 #endif
160 #endif
161
162 /*
163  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
164  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
165  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
166  * the virtual to physical mapping has changed.
167  */
168 int
169 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
170 {
171         vm_paddr_t lockpa;
172
173         lockpa = *locked;
174         *locked = pa;
175         if (lockpa) {
176                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
177                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
178                         return (0);
179                 PA_UNLOCK(lockpa);
180         }
181         if (PA_TRYLOCK(pa))
182                 return (0);
183         PMAP_UNLOCK(pmap);
184         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
185         PA_LOCK(pa);
186         PMAP_LOCK(pmap);
187         return (EAGAIN);
188 }
189
190 /*
191  *      vm_set_page_size:
192  *
193  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
194  *      size.  Must be called before any use of page-size
195  *      dependent functions.
196  */
197 void
198 vm_set_page_size(void)
199 {
200         if (cnt.v_page_size == 0)
201                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
202         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
203                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
204 }
205
206 /*
207  *      vm_page_blacklist_lookup:
208  *
209  *      See if a physical address in this page has been listed
210  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
211  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
212  *      encountered then the rest of the string is skipped.
213  */
214 static int
215 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
216 {
217         vm_paddr_t bad;
218         char *cp, *pos;
219
220         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
221                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
222                 if (*cp != '\0') {
223                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
224                                 cp++;
225                                 if (cp == pos)
226                                         continue;
227                         } else
228                                 break;
229                 }
230                 if (pa == trunc_page(bad))
231                         return (1);
232         }
233         return (0);
234 }
235
236 /*
237  *      vm_page_startup:
238  *
239  *      Initializes the resident memory module.
240  *
241  *      Allocates memory for the page cells, and
242  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
243  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
244  */
245 vm_offset_t
246 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
247 {
248         vm_offset_t mapped;
249         vm_paddr_t page_range;
250         vm_paddr_t new_end;
251         int i;
252         vm_paddr_t pa;
253         vm_paddr_t last_pa;
254         char *list;
255
256         /* the biggest memory array is the second group of pages */
257         vm_paddr_t end;
258         vm_paddr_t biggestsize;
259         vm_paddr_t low_water, high_water;
260         int biggestone;
261
262         biggestsize = 0;
263         biggestone = 0;
264         vaddr = round_page(vaddr);
265
266         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
267                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
268                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
269         }
270
271         low_water = phys_avail[0];
272         high_water = phys_avail[1];
273
274         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
275                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
276
277                 if (size > biggestsize) {
278                         biggestone = i;
279                         biggestsize = size;
280                 }
281                 if (phys_avail[i] < low_water)
282                         low_water = phys_avail[i];
283                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
284                         high_water = phys_avail[i + 1];
285         }
286
287 #ifdef XEN
288         low_water = 0;
289 #endif  
290
291         end = phys_avail[biggestone+1];
292
293         /*
294          * Initialize the locks.
295          */
296         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
297             MTX_RECURSE);
298         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
299             MTX_DEF);
300
301         /* Setup page locks. */
302         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
303                 mtx_init(&pa_lock[i].data, "page lock", NULL, MTX_DEF);
304
305         /*
306          * Initialize the queue headers for the hold queue, the active queue,
307          * and the inactive queue.
308          */
309         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
310                 TAILQ_INIT(&vm_page_queues[i].pl);
311         vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt = &cnt.v_inactive_count;
312         vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt = &cnt.v_active_count;
313         vm_page_queues[PQ_HOLD].cnt = &cnt.v_active_count;
314
315         /*
316          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
317          * allocator.
318          */
319         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
320         new_end = trunc_page(new_end);
321         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
322             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
323         bzero((void *)mapped, end - new_end);
324         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
325
326 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__) || \
327     defined(__mips__)
328         /*
329          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
330          * needs to be included in a minidump.
331          *
332          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
333          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
334          *
335          * However, i386 still needs this workspace internally within the
336          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
337          * included should the sf_buf code decide to use them.
338          */
339         last_pa = 0;
340         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
341                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
342                         last_pa = dump_avail[i + 1];
343         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
344         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
345         new_end -= vm_page_dump_size;
346         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
347             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
348         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
349 #endif
350 #ifdef __amd64__
351         /*
352          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
353          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
354          * through the direct map, they are not automatically included.
355          */
356         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
357         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
358         while (pa < last_pa) {
359                 dump_add_page(pa);
360                 pa += PAGE_SIZE;
361         }
362 #endif
363         /*
364          * Compute the number of pages of memory that will be available for
365          * use (taking into account the overhead of a page structure per
366          * page).
367          */
368         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
369 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
370         page_range = 0;
371         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
372                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
373 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
374         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
375 #else
376 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
377 #endif
378         end = new_end;
379
380         /*
381          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
382          */
383         vaddr += PAGE_SIZE;
384
385         /*
386          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
387          * queue.
388          */
389         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
390         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
391             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
392         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
393 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
394         /*
395          * Allocate memory for the reservation management system's data
396          * structures.
397          */
398         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
399 #endif
400 #if defined(__amd64__) || defined(__mips__)
401         /*
402          * pmap_map on amd64 and mips can come out of the direct-map, not kvm
403          * like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to include
404          * this data.  This includes the vm_page_array and the early UMA
405          * bootstrap pages.
406          */
407         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
408                 dump_add_page(pa);
409 #endif  
410         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
411
412         /*
413          * Clear all of the page structures
414          */
415         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
416         for (i = 0; i < page_range; i++)
417                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
418         vm_page_array_size = page_range;
419
420         /*
421          * Initialize the physical memory allocator.
422          */
423         vm_phys_init();
424
425         /*
426          * Add every available physical page that is not blacklisted to
427          * the free lists.
428          */
429         cnt.v_page_count = 0;
430         cnt.v_free_count = 0;
431         list = getenv("vm.blacklist");
432         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
433                 pa = phys_avail[i];
434                 last_pa = phys_avail[i + 1];
435                 while (pa < last_pa) {
436                         if (list != NULL &&
437                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
438                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
439                                     (uintmax_t)pa);
440                         else
441                                 vm_phys_add_page(pa);
442                         pa += PAGE_SIZE;
443                 }
444         }
445         freeenv(list);
446 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
447         /*
448          * Initialize the reservation management system.
449          */
450         vm_reserv_init();
451 #endif
452         return (vaddr);
453 }
454
455
456 CTASSERT(offsetof(struct vm_page, aflags) % sizeof(uint32_t) == 0);
457
458 void
459 vm_page_aflag_set(vm_page_t m, uint8_t bits)
460 {
461         uint32_t *addr, val;
462
463         /*
464          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is managed and
465          * VPO_BUSY.  Currently, this flag is only set by pmap_enter().
466          */
467         KASSERT((bits & PGA_WRITEABLE) == 0 ||
468             (m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) == VPO_BUSY,
469             ("PGA_WRITEABLE and !VPO_BUSY"));
470
471         /*
472          * We want to use atomic updates for m->aflags, which is a
473          * byte wide.  Not all architectures provide atomic operations
474          * on the single-byte destination.  Punt and access the whole
475          * 4-byte word with an atomic update.  Parallel non-atomic
476          * updates to the fields included in the update by proximity
477          * are handled properly by atomics.
478          */
479         addr = (void *)&m->aflags;
480         MPASS(((uintptr_t)addr & (sizeof(uint32_t) - 1)) == 0);
481         val = bits;
482 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
483         val <<= 24;
484 #endif
485         atomic_set_32(addr, val);
486
487
488 void
489 vm_page_aflag_clear(vm_page_t m, uint8_t bits)
490 {
491         uint32_t *addr, val;
492
493         /*
494          * The PGA_REFERENCED flag can only be cleared if the object
495          * containing the page is locked.
496          */
497         KASSERT((bits & PGA_REFERENCED) == 0 || VM_OBJECT_LOCKED(m->object),
498             ("PGA_REFERENCED and !VM_OBJECT_LOCKED"));
499
500         /*
501          * See the comment in vm_page_aflag_set().
502          */
503         addr = (void *)&m->aflags;
504         MPASS(((uintptr_t)addr & (sizeof(uint32_t) - 1)) == 0);
505         val = bits;
506 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
507         val <<= 24;
508 #endif
509         atomic_clear_32(addr, val);
510 }
511
512 void
513 vm_page_reference(vm_page_t m)
514 {
515
516         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
517 }
518
519 void
520 vm_page_busy(vm_page_t m)
521 {
522
523         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
524         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
525             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
526         m->oflags |= VPO_BUSY;
527 }
528
529 /*
530  *      vm_page_flash:
531  *
532  *      wakeup anyone waiting for the page.
533  */
534 void
535 vm_page_flash(vm_page_t m)
536 {
537
538         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
539         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
540                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
541                 wakeup(m);
542         }
543 }
544
545 /*
546  *      vm_page_wakeup:
547  *
548  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
549  *      page.
550  *
551  */
552 void
553 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
554 {
555
556         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
557         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
558         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
559         vm_page_flash(m);
560 }
561
562 void
563 vm_page_io_start(vm_page_t m)
564 {
565
566         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
567         m->busy++;
568 }
569
570 void
571 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
572 {
573
574         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
575         KASSERT(m->busy > 0, ("vm_page_io_finish: page %p is not busy", m));
576         m->busy--;
577         if (m->busy == 0)
578                 vm_page_flash(m);
579 }
580
581 /*
582  * Keep page from being freed by the page daemon
583  * much of the same effect as wiring, except much lower
584  * overhead and should be used only for *very* temporary
585  * holding ("wiring").
586  */
587 void
588 vm_page_hold(vm_page_t mem)
589 {
590
591         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
592         mem->hold_count++;
593 }
594
595 void
596 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
597 {
598
599         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
600         --mem->hold_count;
601         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
602         if (mem->hold_count == 0 && mem->queue == PQ_HOLD)
603                 vm_page_free_toq(mem);
604 }
605
606 /*
607  *      vm_page_unhold_pages:
608  *
609  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
610  */ 
611 void
612 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
613 {
614         struct mtx *mtx, *new_mtx;
615
616         mtx = NULL;
617         for (; count != 0; count--) {
618                 /*
619                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
620                  */
621                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
622                 if (mtx != new_mtx) {
623                         if (mtx != NULL)
624                                 mtx_unlock(mtx);
625                         mtx = new_mtx;
626                         mtx_lock(mtx);
627                 }
628                 vm_page_unhold(*ma);
629                 ma++;
630         }
631         if (mtx != NULL)
632                 mtx_unlock(mtx);
633 }
634
635 vm_page_t
636 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
637 {
638         vm_page_t m;
639
640 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
641         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
642         if (m == NULL)
643                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
644         return (m);
645 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
646         long pi;
647
648         pi = atop(pa);
649         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
650                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
651                 return (m);
652         }
653         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
654 #else
655 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
656 #endif
657 }
658
659 /*
660  *      vm_page_getfake:
661  *
662  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
663  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
664  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
665  */
666 vm_page_t
667 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
668 {
669         vm_page_t m;
670
671         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
672         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
673         return (m);
674 }
675
676 void
677 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
678 {
679
680         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
681                 /*
682                  * The page's memattr might have changed since the
683                  * previous initialization.  Update the pmap to the
684                  * new memattr.
685                  */
686                 goto memattr;
687         }
688         m->phys_addr = paddr;
689         m->queue = PQ_NONE;
690         /* Fictitious pages don't use "segind". */
691         m->flags = PG_FICTITIOUS;
692         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
693         m->oflags = VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED;
694         m->wire_count = 1;
695 memattr:
696         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
697 }
698
699 /*
700  *      vm_page_putfake:
701  *
702  *      Release a fictitious page.
703  */
704 void
705 vm_page_putfake(vm_page_t m)
706 {
707
708         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
709         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
710             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
711         uma_zfree(fakepg_zone, m);
712 }
713
714 /*
715  *      vm_page_updatefake:
716  *
717  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
718  *      memory attribute.
719  */
720 void
721 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
722 {
723
724         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
725             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
726         m->phys_addr = paddr;
727         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
728 }
729
730 /*
731  *      vm_page_free:
732  *
733  *      Free a page.
734  */
735 void
736 vm_page_free(vm_page_t m)
737 {
738
739         m->flags &= ~PG_ZERO;
740         vm_page_free_toq(m);
741 }
742
743 /*
744  *      vm_page_free_zero:
745  *
746  *      Free a page to the zerod-pages queue
747  */
748 void
749 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
750 {
751
752         m->flags |= PG_ZERO;
753         vm_page_free_toq(m);
754 }
755
756 /*
757  *      vm_page_sleep:
758  *
759  *      Sleep and release the page and page queues locks.
760  *
761  *      The object containing the given page must be locked.
762  */
763 void
764 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
765 {
766
767         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
768         if (mtx_owned(&vm_page_queue_mtx))
769                 vm_page_unlock_queues();
770         if (mtx_owned(vm_page_lockptr(m)))
771                 vm_page_unlock(m);
772
773         /*
774          * It's possible that while we sleep, the page will get
775          * unbusied and freed.  If we are holding the object
776          * lock, we will assume we hold a reference to the object
777          * such that even if m->object changes, we can re-lock
778          * it.
779          */
780         m->oflags |= VPO_WANTED;
781         msleep(m, VM_OBJECT_MTX(m->object), PVM, msg, 0);
782 }
783
784 /*
785  *      vm_page_dirty:
786  *
787  *      Set all bits in the page's dirty field.
788  *
789  *      The object containing the specified page must be locked if the
790  *      call is made from the machine-independent layer.
791  *
792  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
793  */
794 void
795 vm_page_dirty(vm_page_t m)
796 {
797
798         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
799             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
800         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
801             ("vm_page_dirty: page is free!"));
802         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
803             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
804         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
805 }
806
807 /*
808  *      vm_page_splay:
809  *
810  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
811  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
812  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
813  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
814  */
815 vm_page_t
816 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
817 {
818         struct vm_page dummy;
819         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
820
821         if (root == NULL)
822                 return (root);
823         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
824         for (;; root = y) {
825                 if (pindex < root->pindex) {
826                         if ((y = root->left) == NULL)
827                                 break;
828                         if (pindex < y->pindex) {
829                                 /* Rotate right. */
830                                 root->left = y->right;
831                                 y->right = root;
832                                 root = y;
833                                 if ((y = root->left) == NULL)
834                                         break;
835                         }
836                         /* Link into the new root's right tree. */
837                         righttreemin->left = root;
838                         righttreemin = root;
839                 } else if (pindex > root->pindex) {
840                         if ((y = root->right) == NULL)
841                                 break;
842                         if (pindex > y->pindex) {
843                                 /* Rotate left. */
844                                 root->right = y->left;
845                                 y->left = root;
846                                 root = y;
847                                 if ((y = root->right) == NULL)
848                                         break;
849                         }
850                         /* Link into the new root's left tree. */
851                         lefttreemax->right = root;
852                         lefttreemax = root;
853                 } else
854                         break;
855         }
856         /* Assemble the new root. */
857         lefttreemax->right = root->left;
858         righttreemin->left = root->right;
859         root->left = dummy.right;
860         root->right = dummy.left;
861         return (root);
862 }
863
864 /*
865  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
866  *
867  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
868  *
869  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
870  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
871  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
872  *      here so we *can't* do this anyway.
873  *
874  *      The object and page must be locked.
875  *      This routine may not block.
876  */
877 void
878 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
879 {
880         vm_page_t root;
881
882         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
883         if (m->object != NULL)
884                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
885
886         /*
887          * Record the object/offset pair in this page
888          */
889         m->object = object;
890         m->pindex = pindex;
891
892         /*
893          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
894          */
895         root = object->root;
896         if (root == NULL) {
897                 m->left = NULL;
898                 m->right = NULL;
899                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
900         } else {
901                 root = vm_page_splay(pindex, root);
902                 if (pindex < root->pindex) {
903                         m->left = root->left;
904                         m->right = root;
905                         root->left = NULL;
906                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
907                 } else if (pindex == root->pindex)
908                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
909                 else {
910                         m->right = root->right;
911                         m->left = root;
912                         root->right = NULL;
913                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
914                 }
915         }
916         object->root = m;
917
918         /*
919          * show that the object has one more resident page.
920          */
921         object->resident_page_count++;
922         /*
923          * Hold the vnode until the last page is released.
924          */
925         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
926                 vhold((struct vnode *)object->handle);
927
928         /*
929          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
930          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
931          */
932         if (m->aflags & PGA_WRITEABLE)
933                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
934 }
935
936 /*
937  *      vm_page_remove:
938  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
939  *
940  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
941  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
942  *      the backing store.
943  *
944  *      The object and page must be locked.
945  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
946  *      This routine may not block.
947  */
948 void
949 vm_page_remove(vm_page_t m)
950 {
951         vm_object_t object;
952         vm_page_t next, prev, root;
953
954         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
955                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
956         if ((object = m->object) == NULL)
957                 return;
958         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
959         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
960                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
961                 vm_page_flash(m);
962         }
963
964         /*
965          * Now remove from the object's list of backed pages.
966          */
967         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL && next->left == m) {
968                 /*
969                  * Since the page's successor in the list is also its parent
970                  * in the tree, its right subtree must be empty.
971                  */
972                 next->left = m->left;
973                 KASSERT(m->right == NULL,
974                     ("vm_page_remove: page %p has right child", m));
975         } else if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
976             prev->right == m) {
977                 /*
978                  * Since the page's predecessor in the list is also its parent
979                  * in the tree, its left subtree must be empty.
980                  */
981                 KASSERT(m->left == NULL,
982                     ("vm_page_remove: page %p has left child", m));
983                 prev->right = m->right;
984         } else {
985                 if (m != object->root)
986                         vm_page_splay(m->pindex, object->root);
987                 if (m->left == NULL)
988                         root = m->right;
989                 else if (m->right == NULL)
990                         root = m->left;
991                 else {
992                         /*
993                          * Move the page's successor to the root, because
994                          * pages are usually removed in ascending order.
995                          */
996                         if (m->right != next)
997                                 vm_page_splay(m->pindex, m->right);
998                         next->left = m->left;
999                         root = next;
1000                 }
1001                 object->root = root;
1002         }
1003         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1004
1005         /*
1006          * And show that the object has one fewer resident page.
1007          */
1008         object->resident_page_count--;
1009         /*
1010          * The vnode may now be recycled.
1011          */
1012         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1013                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
1014
1015         m->object = NULL;
1016 }
1017
1018 /*
1019  *      vm_page_lookup:
1020  *
1021  *      Returns the page associated with the object/offset
1022  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1023  *
1024  *      The object must be locked.
1025  *      This routine may not block.
1026  *      This is a critical path routine
1027  */
1028 vm_page_t
1029 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1030 {
1031         vm_page_t m;
1032
1033         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1034         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
1035                 m = vm_page_splay(pindex, m);
1036                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
1037                         m = NULL;
1038         }
1039         return (m);
1040 }
1041
1042 /*
1043  *      vm_page_find_least:
1044  *
1045  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1046  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1047  *
1048  *      The object must be locked.
1049  *      The routine may not block.
1050  */
1051 vm_page_t
1052 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1053 {
1054         vm_page_t m;
1055
1056         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1057         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL) {
1058                 if (m->pindex < pindex) {
1059                         m = vm_page_splay(pindex, object->root);
1060                         if ((object->root = m)->pindex < pindex)
1061                                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
1062                 }
1063         }
1064         return (m);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1069  * resident; if none is found, NULL is returned.
1070  *
1071  * The object must be locked.
1072  */
1073 vm_page_t
1074 vm_page_next(vm_page_t m)
1075 {
1076         vm_page_t next;
1077
1078         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1079         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1080             next->pindex != m->pindex + 1)
1081                 next = NULL;
1082         return (next);
1083 }
1084
1085 /*
1086  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1087  * resident; if none is found, NULL is returned.
1088  *
1089  * The object must be locked.
1090  */
1091 vm_page_t
1092 vm_page_prev(vm_page_t m)
1093 {
1094         vm_page_t prev;
1095
1096         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1097         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1098             prev->pindex != m->pindex - 1)
1099                 prev = NULL;
1100         return (prev);
1101 }
1102
1103 /*
1104  *      vm_page_rename:
1105  *
1106  *      Move the given memory entry from its
1107  *      current object to the specified target object/offset.
1108  *
1109  *      The object must be locked.
1110  *      This routine may not block.
1111  *
1112  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1113  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1114  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1115  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1116  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1117  *
1118  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1119  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1120  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1121  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1122  *            on the cache.
1123  */
1124 void
1125 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1126 {
1127
1128         vm_page_remove(m);
1129         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
1130         vm_page_dirty(m);
1131 }
1132
1133 /*
1134  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1135  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1136  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1137  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1138  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1139  *      vnode's hold count is reduced. 
1140  */
1141 void
1142 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1143 {
1144         vm_page_t m, m_next;
1145         boolean_t empty;
1146
1147         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1148         if (__predict_false(object->cache == NULL)) {
1149                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1150                 return;
1151         }
1152         m = object->cache = vm_page_splay(start, object->cache);
1153         if (m->pindex < start) {
1154                 if (m->right == NULL)
1155                         m = NULL;
1156                 else {
1157                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
1158                         m_next->left = m;
1159                         m->right = NULL;
1160                         m = object->cache = m_next;
1161                 }
1162         }
1163
1164         /*
1165          * At this point, "m" is either (1) a reference to the page
1166          * with the least pindex that is greater than or equal to
1167          * "start" or (2) NULL.
1168          */
1169         for (; m != NULL && (m->pindex < end || end == 0); m = m_next) {
1170                 /*
1171                  * Find "m"'s successor and remove "m" from the
1172                  * object's cache.
1173                  */
1174                 if (m->right == NULL) {
1175                         object->cache = m->left;
1176                         m_next = NULL;
1177                 } else {
1178                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
1179                         m_next->left = m->left;
1180                         object->cache = m_next;
1181                 }
1182                 /* Convert "m" to a free page. */
1183                 m->object = NULL;
1184                 m->valid = 0;
1185                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
1186                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
1187                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
1188                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
1189                 cnt.v_cache_count--;
1190                 cnt.v_free_count++;
1191         }
1192         empty = object->cache == NULL;
1193         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1194         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1195                 vdrop(object->handle);
1196 }
1197
1198 /*
1199  *      Returns the cached page that is associated with the given
1200  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1201  *
1202  *      The free page queue must be locked.
1203  */
1204 static inline vm_page_t
1205 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1206 {
1207         vm_page_t m;
1208
1209         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1210         if ((m = object->cache) != NULL && m->pindex != pindex) {
1211                 m = vm_page_splay(pindex, m);
1212                 if ((object->cache = m)->pindex != pindex)
1213                         m = NULL;
1214         }
1215         return (m);
1216 }
1217
1218 /*
1219  *      Remove the given cached page from its containing object's
1220  *      collection of cached pages.
1221  *
1222  *      The free page queue must be locked.
1223  */
1224 void
1225 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1226 {
1227         vm_object_t object;
1228         vm_page_t root;
1229
1230         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1231         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1232             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1233         object = m->object;
1234         if (m != object->cache) {
1235                 root = vm_page_splay(m->pindex, object->cache);
1236                 KASSERT(root == m,
1237                     ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached in object %p",
1238                     m, object));
1239         }
1240         if (m->left == NULL)
1241                 root = m->right;
1242         else if (m->right == NULL)
1243                 root = m->left;
1244         else {
1245                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
1246                 root->right = m->right;
1247         }
1248         object->cache = root;
1249         m->object = NULL;
1250         cnt.v_cache_count--;
1251 }
1252
1253 /*
1254  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1255  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1256  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1257  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1258  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1259  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1260  *      correspond to offset zero in the new object.
1261  *
1262  *      The new object must be locked.
1263  */
1264 void
1265 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1266     vm_object_t new_object)
1267 {
1268         vm_page_t m, m_next;
1269
1270         /*
1271          * Insertion into an object's collection of cached pages
1272          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1273          * not.
1274          */
1275         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
1276         KASSERT(new_object->cache == NULL,
1277             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1278             new_object));
1279         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1280         if ((m = orig_object->cache) != NULL) {
1281                 /*
1282                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1283                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1284                  * cache to the new object's cache.
1285                  */
1286                 m = vm_page_splay(offidxstart, m);
1287                 if (m->pindex < offidxstart) {
1288                         orig_object->cache = m;
1289                         new_object->cache = m->right;
1290                         m->right = NULL;
1291                 } else {
1292                         orig_object->cache = m->left;
1293                         new_object->cache = m;
1294                         m->left = NULL;
1295                 }
1296                 while ((m = new_object->cache) != NULL) {
1297                         if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size) {
1298                                 /*
1299                                  * Return all of the cached pages with
1300                                  * offset greater than or equal to the
1301                                  * new object's size to the original
1302                                  * object's cache. 
1303                                  */
1304                                 new_object->cache = m->left;
1305                                 m->left = orig_object->cache;
1306                                 orig_object->cache = m;
1307                                 break;
1308                         }
1309                         m_next = vm_page_splay(m->pindex, m->right);
1310                         /* Update the page's object and offset. */
1311                         m->object = new_object;
1312                         m->pindex -= offidxstart;
1313                         if (m_next == NULL)
1314                                 break;
1315                         m->right = NULL;
1316                         m_next->left = m;
1317                         new_object->cache = m_next;
1318                 }
1319                 KASSERT(new_object->cache == NULL ||
1320                     new_object->type == OBJT_SWAP,
1321                     ("vm_page_cache_transfer: object %p's type is incompatible"
1322                     " with cached pages", new_object));
1323         }
1324         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1325 }
1326
1327 /*
1328  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1329  *      offset, and FALSE otherwise.
1330  *
1331  *      The object must be locked.
1332  */
1333 boolean_t
1334 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1335 {
1336         vm_page_t m;
1337
1338         /*
1339          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1340          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1341          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1342          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1343          * exist.
1344          */
1345         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1346         if (object->cache == NULL)
1347                 return (FALSE);
1348         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1349         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1350         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1351         return (m != NULL);
1352 }
1353
1354 /*
1355  *      vm_page_alloc:
1356  *
1357  *      Allocate and return a memory cell associated
1358  *      with this VM object/offset pair.
1359  *
1360  *      The caller must always specify an allocation class.
1361  *
1362  *      allocation classes:
1363  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1364  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1365  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1366  *
1367  *      optional allocation flags:
1368  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1369  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1370  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with a vm object
1371  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the page busy
1372  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1373  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1374  *                              is cached
1375  *
1376  *      This routine may not sleep.
1377  */
1378 vm_page_t
1379 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1380 {
1381         struct vnode *vp = NULL;
1382         vm_object_t m_object;
1383         vm_page_t m;
1384         int flags, page_req;
1385
1386         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
1387                 KASSERT(object != NULL,
1388                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
1389                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1390         }
1391
1392         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1393
1394         /*
1395          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
1396          */
1397         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT))
1398                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1399
1400         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1401         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1402             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
1403             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1404             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1405             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1406                 /*
1407                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1408                  * exceeds the minimum for the request class.
1409                  */
1410                 if (object != NULL &&
1411                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1412                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1413                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1414                                 return (NULL);
1415                         }
1416                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1417                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1418 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1419                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1420 #else
1421                         else
1422 #endif
1423                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1424                                     " from the free queue", m);
1425                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1426                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1427                         return (NULL);
1428 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1429                 } else if (object == NULL || object->type == OBJT_DEVICE ||
1430                     object->type == OBJT_SG ||
1431                     (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1432                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1433 #else
1434                 } else {
1435 #endif
1436                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1437                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1438 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1439                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1440                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1441                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1442                                     0);
1443                         }
1444 #endif
1445                 }
1446         } else {
1447                 /*
1448                  * Not allocatable, give up.
1449                  */
1450                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1451                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1452                     MAX((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1453                 pagedaemon_wakeup();
1454                 return (NULL);
1455         }
1456
1457         /*
1458          *  At this point we had better have found a good page.
1459          */
1460
1461         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1462         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1463             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1464         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1465         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1466         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1467         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1468         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1469             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1470             pmap_page_get_memattr(m)));
1471         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1472                 KASSERT(m->valid != 0,
1473                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1474                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1475                         cnt.v_reactivated++;
1476                 else
1477                         m->valid = 0;
1478                 m_object = m->object;
1479                 vm_page_cache_remove(m);
1480                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1481                         vp = m_object->handle;
1482         } else {
1483                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1484                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1485                 KASSERT(m->valid == 0,
1486                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1487                 cnt.v_free_count--;
1488         }
1489
1490         /*
1491          * Only the PG_ZERO flag is inherited.  The PG_CACHED or PG_FREE flag
1492          * must be cleared before the free page queues lock is released.
1493          */
1494         flags = 0;
1495         if (req & VM_ALLOC_NODUMP)
1496                 flags |= PG_NODUMP;
1497         if (m->flags & PG_ZERO) {
1498                 vm_page_zero_count--;
1499                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1500                         flags = PG_ZERO;
1501         }
1502         m->flags = flags;
1503         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1504         m->aflags = 0;
1505         if (object == NULL || object->type == OBJT_PHYS)
1506                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1507         else
1508                 m->oflags = 0;
1509         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ)) == 0)
1510                 m->oflags |= VPO_BUSY;
1511         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1512                 /*
1513                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1514                  * page is inserted into the object.
1515                  */
1516                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1517                 m->wire_count = 1;
1518         }
1519         m->act_count = 0;
1520
1521         if (object != NULL) {
1522                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1523                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1524                     object->type != OBJT_DEVICE && object->type != OBJT_SG)
1525                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1526                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1527         } else
1528                 m->pindex = pindex;
1529
1530         /*
1531          * The following call to vdrop() must come after the above call
1532          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1533          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1534          * temporarily become zero.
1535          */
1536         if (vp != NULL)
1537                 vdrop(vp);
1538
1539         /*
1540          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1541          * we would be nearly out of memory.
1542          */
1543         if (vm_paging_needed())
1544                 pagedaemon_wakeup();
1545
1546         return (m);
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1551  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1552  *
1553  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1554  */
1555 struct vnode *
1556 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1557 {
1558         struct vnode *drop;
1559         vm_object_t m_object;
1560
1561         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1562             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1563             m, m->queue));
1564         KASSERT(m->wire_count == 0,
1565             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1566         KASSERT(m->hold_count == 0,
1567             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1568         KASSERT(m->busy == 0,
1569             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1570         KASSERT(m->dirty == 0,
1571             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1572         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1573             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1574             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1575         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1576         drop = NULL;
1577         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1578                 m->valid = 0;
1579                 m_object = m->object;
1580                 vm_page_cache_remove(m);
1581                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1582                     m_object->cache == NULL)
1583                         drop = m_object->handle;
1584         } else {
1585                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1586                     ("vm_page_alloc_init: page %p is not free", m));
1587                 KASSERT(m->valid == 0,
1588                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
1589                 cnt.v_free_count--;
1590         }
1591         if (m->flags & PG_ZERO)
1592                 vm_page_zero_count--;
1593         /* Don't clear the PG_ZERO flag; we'll need it later. */
1594         m->flags &= PG_ZERO;
1595         m->aflags = 0;
1596         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1597         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1598         return (drop);
1599 }
1600
1601 /*
1602  *      vm_page_alloc_freelist:
1603  * 
1604  *      Allocate a page from the specified freelist.
1605  *      Only the ALLOC_CLASS values in req are honored, other request flags
1606  *      are ignored.
1607  */
1608 vm_page_t
1609 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
1610 {
1611         struct vnode *drop;
1612         vm_page_t m;
1613         int page_req;
1614
1615         m = NULL;
1616         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1617         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1618         /*
1619          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
1620          */
1621         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1622             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
1623             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1624             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1625             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1626                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1627         }
1628         if (m == NULL) {
1629                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1630                 return (NULL);
1631         }
1632         drop = vm_page_alloc_init(m);
1633         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1634         if (drop)
1635                 vdrop(drop);
1636         return (m);
1637 }
1638
1639 /*
1640  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1641  *
1642  *      Block until free pages are available for allocation
1643  *      - Called in various places before memory allocations.
1644  */
1645 void
1646 vm_wait(void)
1647 {
1648
1649         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1650         if (curproc == pageproc) {
1651                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1652                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1653                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1654         } else {
1655                 if (!vm_pages_needed) {
1656                         vm_pages_needed = 1;
1657                         wakeup(&vm_pages_needed);
1658                 }
1659                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1660                     "vmwait", 0);
1661         }
1662 }
1663
1664 /*
1665  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1666  *
1667  *      Block until free pages are available for allocation
1668  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1669  *        can be easily tracked.
1670  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1671  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1672  *        this balance without careful testing first.
1673  */
1674 void
1675 vm_waitpfault(void)
1676 {
1677
1678         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1679         if (!vm_pages_needed) {
1680                 vm_pages_needed = 1;
1681                 wakeup(&vm_pages_needed);
1682         }
1683         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1684             "pfault", 0);
1685 }
1686
1687 /*
1688  *      vm_page_requeue:
1689  *
1690  *      Move the given page to the tail of its present page queue.
1691  *
1692  *      The page queues must be locked.
1693  */
1694 void
1695 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1696 {
1697         struct vpgqueues *vpq;
1698         int queue;
1699
1700         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1701         queue = m->queue;
1702         KASSERT(queue != PQ_NONE,
1703             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
1704         vpq = &vm_page_queues[queue];
1705         TAILQ_REMOVE(&vpq->pl, m, pageq);
1706         TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1707 }
1708
1709 /*
1710  *      vm_page_queue_remove:
1711  *
1712  *      Remove the given page from the specified queue.
1713  *
1714  *      The page and page queues must be locked.
1715  */
1716 static __inline void
1717 vm_page_queue_remove(int queue, vm_page_t m)
1718 {
1719         struct vpgqueues *pq;
1720
1721         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1722         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1723         pq = &vm_page_queues[queue];
1724         TAILQ_REMOVE(&pq->pl, m, pageq);
1725         (*pq->cnt)--;
1726 }
1727
1728 /*
1729  *      vm_pageq_remove:
1730  *
1731  *      Remove a page from its queue.
1732  *
1733  *      The given page must be locked.
1734  *      This routine may not block.
1735  */
1736 void
1737 vm_pageq_remove(vm_page_t m)
1738 {
1739         int queue;
1740
1741         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1742         if ((queue = m->queue) != PQ_NONE) {
1743                 vm_page_lock_queues();
1744                 m->queue = PQ_NONE;
1745                 vm_page_queue_remove(queue, m);
1746                 vm_page_unlock_queues();
1747         }
1748 }
1749
1750 /*
1751  *      vm_page_enqueue:
1752  *
1753  *      Add the given page to the specified queue.
1754  *
1755  *      The page queues must be locked.
1756  */
1757 static void
1758 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1759 {
1760         struct vpgqueues *vpq;
1761
1762         vpq = &vm_page_queues[queue];
1763         m->queue = queue;
1764         TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1765         ++*vpq->cnt;
1766 }
1767
1768 /*
1769  *      vm_page_activate:
1770  *
1771  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1772  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1773  *      mess with it.
1774  *
1775  *      The page must be locked.
1776  *      This routine may not block.
1777  */
1778 void
1779 vm_page_activate(vm_page_t m)
1780 {
1781         int queue;
1782
1783         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1784         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1785         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
1786                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1787                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1788                                 m->act_count = ACT_INIT;
1789                         vm_page_lock_queues();
1790                         if (queue != PQ_NONE)
1791                                 vm_page_queue_remove(queue, m);
1792                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1793                         vm_page_unlock_queues();
1794                 } else
1795                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
1796                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
1797         } else {
1798                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1799                         m->act_count = ACT_INIT;
1800         }
1801 }
1802
1803 /*
1804  *      vm_page_free_wakeup:
1805  *
1806  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1807  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1808  *      queues.
1809  *
1810  *      The page queues must be locked.
1811  *      This routine may not block.
1812  */
1813 static inline void
1814 vm_page_free_wakeup(void)
1815 {
1816
1817         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1818         /*
1819          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1820          * some free.
1821          */
1822         if (vm_pageout_pages_needed &&
1823             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1824                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1825                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1826         }
1827         /*
1828          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1829          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1830          * lots of memory. this process will swapin processes.
1831          */
1832         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1833                 vm_pages_needed = 0;
1834                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1835         }
1836 }
1837
1838 /*
1839  *      vm_page_free_toq:
1840  *
1841  *      Returns the given page to the free list,
1842  *      disassociating it with any VM object.
1843  *
1844  *      Object and page must be locked prior to entry.
1845  *      This routine may not block.
1846  */
1847
1848 void
1849 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1850 {
1851
1852         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1853                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1854                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1855                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1856         }
1857         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1858
1859         if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1860                 panic("vm_page_free: freeing free page %p", m);
1861         else if (m->busy != 0)
1862                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
1863
1864         /*
1865          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1866          * the page here because we do not want to call the pager's
1867          * callback routine until after we've put the page on the
1868          * appropriate free queue.
1869          */
1870         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1871                 vm_pageq_remove(m);
1872         vm_page_remove(m);
1873
1874         /*
1875          * If fictitious remove object association and
1876          * return, otherwise delay object association removal.
1877          */
1878         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1879                 return;
1880         }
1881
1882         m->valid = 0;
1883         vm_page_undirty(m);
1884
1885         if (m->wire_count != 0)
1886                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
1887         if (m->hold_count != 0) {
1888                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1889                 vm_page_lock_queues();
1890                 vm_page_enqueue(PQ_HOLD, m);
1891                 vm_page_unlock_queues();
1892         } else {
1893                 /*
1894                  * Restore the default memory attribute to the page.
1895                  */
1896                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1897                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1898
1899                 /*
1900                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1901                  * cache/free page queues.
1902                  */
1903                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1904                 m->flags |= PG_FREE;
1905                 cnt.v_free_count++;
1906 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1907                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1908 #else
1909                 if (TRUE)
1910 #endif
1911                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1912                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1913                         ++vm_page_zero_count;
1914                 else
1915                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1916                 vm_page_free_wakeup();
1917                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1918         }
1919 }
1920
1921 /*
1922  *      vm_page_wire:
1923  *
1924  *      Mark this page as wired down by yet
1925  *      another map, removing it from paging queues
1926  *      as necessary.
1927  *
1928  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
1929  *
1930  *      The page must be locked.
1931  *      This routine may not block.
1932  */
1933 void
1934 vm_page_wire(vm_page_t m)
1935 {
1936
1937         /*
1938          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1939          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1940          * it is already off the queues).
1941          */
1942         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1943         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1944                 KASSERT(m->wire_count == 1,
1945                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
1946                     m));
1947                 return;
1948         }
1949         if (m->wire_count == 0) {
1950                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1951                         vm_pageq_remove(m);
1952                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1953         }
1954         m->wire_count++;
1955         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1956 }
1957
1958 /*
1959  * vm_page_unwire:
1960  *
1961  * Release one wiring of the specified page, potentially enabling it to be
1962  * paged again.  If paging is enabled, then the value of the parameter
1963  * "activate" determines to which queue the page is added.  If "activate" is
1964  * non-zero, then the page is added to the active queue.  Otherwise, it is
1965  * added to the inactive queue.
1966  *
1967  * However, unless the page belongs to an object, it is not enqueued because
1968  * it cannot be paged out.
1969  *
1970  * If a page is fictitious, then its wire count must alway be one.
1971  *
1972  * A managed page must be locked.
1973  */
1974 void
1975 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1976 {
1977
1978         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1979                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1980         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1981                 KASSERT(m->wire_count == 1,
1982             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
1983                 return;
1984         }
1985         if (m->wire_count > 0) {
1986                 m->wire_count--;
1987                 if (m->wire_count == 0) {
1988                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1989                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
1990                             m->object == NULL)
1991                                 return;
1992                         if (!activate)
1993                                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
1994                         vm_page_lock_queues();
1995                         vm_page_enqueue(activate ? PQ_ACTIVE : PQ_INACTIVE, m);
1996                         vm_page_unlock_queues();
1997                 }
1998         } else
1999                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
2000 }
2001
2002 /*
2003  * Move the specified page to the inactive queue.
2004  *
2005  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
2006  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
2007  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
2008  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
2009  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
2010  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
2011  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
2012  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
2013  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
2014  * reused more quickly.
2015  *
2016  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
2017  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
2018  * except without unmapping it from the process address space.
2019  *
2020  * This routine may not block.
2021  */
2022 static inline void
2023 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
2024 {
2025         int queue;
2026
2027         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2028
2029         /*
2030          * Ignore if already inactive.
2031          */
2032         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE)
2033                 return;
2034         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2035                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2036                 vm_page_lock_queues();
2037                 if (queue != PQ_NONE)
2038                         vm_page_queue_remove(queue, m);
2039                 if (athead)
2040                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m,
2041                             pageq);
2042                 else
2043                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m,
2044                             pageq);
2045                 m->queue = PQ_INACTIVE;
2046                 cnt.v_inactive_count++;
2047                 vm_page_unlock_queues();
2048         }
2049 }
2050
2051 /*
2052  * Move the specified page to the inactive queue.
2053  *
2054  * The page must be locked.
2055  */
2056 void
2057 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
2058 {
2059
2060         _vm_page_deactivate(m, 0);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * vm_page_try_to_cache:
2065  *
2066  * Returns 0 on failure, 1 on success
2067  */
2068 int
2069 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
2070 {
2071
2072         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2073         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2074         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2075             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2076                 return (0);
2077         pmap_remove_all(m);
2078         if (m->dirty)
2079                 return (0);
2080         vm_page_cache(m);
2081         return (1);
2082 }
2083
2084 /*
2085  * vm_page_try_to_free()
2086  *
2087  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
2088  *      1 is returned on success, 0 on failure.
2089  */
2090 int
2091 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
2092 {
2093
2094         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2095         if (m->object != NULL)
2096                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2097         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2098             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2099                 return (0);
2100         pmap_remove_all(m);
2101         if (m->dirty)
2102                 return (0);
2103         vm_page_free(m);
2104         return (1);
2105 }
2106
2107 /*
2108  * vm_page_cache
2109  *
2110  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
2111  *
2112  * This routine may not block.
2113  */
2114 void
2115 vm_page_cache(vm_page_t m)
2116 {
2117         vm_object_t object;
2118         vm_page_t next, prev, root;
2119
2120         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2121         object = m->object;
2122         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2123         if ((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) || m->busy ||
2124             m->hold_count || m->wire_count)
2125                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
2126         pmap_remove_all(m);
2127         if (m->dirty != 0)
2128                 panic("vm_page_cache: page %p is dirty", m);
2129         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
2130             (object->type == OBJT_SWAP &&
2131             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
2132                 /*
2133                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
2134                  * default object or swap object but without a backing
2135                  * store must be zero filled.
2136                  */
2137                 vm_page_free(m);
2138                 return;
2139         }
2140         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
2141             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
2142         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
2143
2144         /*
2145          * Remove the page from the paging queues.
2146          */
2147         vm_pageq_remove(m);
2148
2149         /*
2150          * Remove the page from the object's collection of resident
2151          * pages. 
2152          */
2153         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL && next->left == m) {
2154                 /*
2155                  * Since the page's successor in the list is also its parent
2156                  * in the tree, its right subtree must be empty.
2157                  */
2158                 next->left = m->left;
2159                 KASSERT(m->right == NULL,
2160                     ("vm_page_cache: page %p has right child", m));
2161         } else if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
2162             prev->right == m) {
2163                 /*
2164                  * Since the page's predecessor in the list is also its parent
2165                  * in the tree, its left subtree must be empty.
2166                  */
2167                 KASSERT(m->left == NULL,
2168                     ("vm_page_cache: page %p has left child", m));
2169                 prev->right = m->right;
2170         } else {
2171                 if (m != object->root)
2172                         vm_page_splay(m->pindex, object->root);
2173                 if (m->left == NULL)
2174                         root = m->right;
2175                 else if (m->right == NULL)
2176                         root = m->left;
2177                 else {
2178                         /*
2179                          * Move the page's successor to the root, because
2180                          * pages are usually removed in ascending order.
2181                          */
2182                         if (m->right != next)
2183                                 vm_page_splay(m->pindex, m->right);
2184                         next->left = m->left;
2185                         root = next;
2186                 }
2187                 object->root = root;
2188         }
2189         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
2190         object->resident_page_count--;
2191
2192         /*
2193          * Restore the default memory attribute to the page.
2194          */
2195         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2196                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2197
2198         /*
2199          * Insert the page into the object's collection of cached pages
2200          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
2201          */
2202         m->flags &= ~PG_ZERO;
2203         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2204         m->flags |= PG_CACHED;
2205         cnt.v_cache_count++;
2206         root = object->cache;
2207         if (root == NULL) {
2208                 m->left = NULL;
2209                 m->right = NULL;
2210         } else {
2211                 root = vm_page_splay(m->pindex, root);
2212                 if (m->pindex < root->pindex) {
2213                         m->left = root->left;
2214                         m->right = root;
2215                         root->left = NULL;
2216                 } else if (__predict_false(m->pindex == root->pindex))
2217                         panic("vm_page_cache: offset already cached");
2218                 else {
2219                         m->right = root->right;
2220                         m->left = root;
2221                         root->right = NULL;
2222                 }
2223         }
2224         object->cache = m;
2225 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2226         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
2227 #else
2228         if (TRUE) {
2229 #endif
2230                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
2231                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2232         }
2233         vm_page_free_wakeup();
2234         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2235
2236         /*
2237          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
2238          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
2239          * the object's only resident page.
2240          */
2241         if (object->type == OBJT_VNODE) {
2242                 if (root == NULL && object->resident_page_count != 0)
2243                         vhold(object->handle);
2244                 else if (root != NULL && object->resident_page_count == 0)
2245                         vdrop(object->handle);
2246         }
2247 }
2248
2249 /*
2250  * vm_page_dontneed
2251  *
2252  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
2253  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
2254  *
2255  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
2256  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
2257  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
2258  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
2259  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
2260  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
2261  *
2262  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
2263  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
2264  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
2265  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
2266  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
2267  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
2268  *      often.
2269  */
2270 void
2271 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
2272 {
2273         int dnw;
2274         int head;
2275
2276         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2277         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2278         dnw = PCPU_GET(dnweight);
2279         PCPU_INC(dnweight);
2280
2281         /*
2282          * Occasionally leave the page alone.
2283          */
2284         if ((dnw & 0x01F0) == 0 || m->queue == PQ_INACTIVE) {
2285                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
2286                         --m->act_count;
2287                 return;
2288         }
2289
2290         /*
2291          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
2292          * immediately reactivate the page.
2293          *
2294          * Perform the pmap_clear_reference() first.  Otherwise, a concurrent
2295          * pmap operation, such as pmap_remove(), could clear a reference in
2296          * the pmap and set PGA_REFERENCED on the page before the
2297          * pmap_clear_reference() had completed.  Consequently, the page would
2298          * appear referenced based upon an old reference that occurred before
2299          * this function ran.
2300          */
2301         pmap_clear_reference(m);
2302         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
2303
2304         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
2305                 vm_page_dirty(m);
2306
2307         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
2308                 /*
2309                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
2310                  */
2311                 head = 0;
2312         } else {
2313                 /*
2314                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
2315                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
2316                  * at the head of the queue instead of the tail.
2317                  */
2318                 head = 1;
2319         }
2320         _vm_page_deactivate(m, head);
2321 }
2322
2323 /*
2324  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
2325  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
2326  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
2327  * and then conditionally zero it.
2328  *
2329  * The caller must always specify the VM_ALLOC_RETRY flag.  This is intended
2330  * to facilitate its eventual removal.
2331  *
2332  * This routine may block.
2333  */
2334 vm_page_t
2335 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
2336 {
2337         vm_page_t m;
2338
2339         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2340         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) != 0,
2341             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_RETRY is required"));
2342 retrylookup:
2343         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
2344                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0 ||
2345                     ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) == 0 && m->busy != 0)) {
2346                         /*
2347                          * Reference the page before unlocking and
2348                          * sleeping so that the page daemon is less
2349                          * likely to reclaim it.
2350                          */
2351                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2352                         vm_page_sleep(m, "pgrbwt");
2353                         goto retrylookup;
2354                 } else {
2355                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2356                                 vm_page_lock(m);
2357                                 vm_page_wire(m);
2358                                 vm_page_unlock(m);
2359                         }
2360                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
2361                                 vm_page_busy(m);
2362                         return (m);
2363                 }
2364         }
2365         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~(VM_ALLOC_RETRY |
2366             VM_ALLOC_IGN_SBUSY));
2367         if (m == NULL) {
2368                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2369                 VM_WAIT;
2370                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2371                 goto retrylookup;
2372         } else if (m->valid != 0)
2373                 return (m);
2374         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
2375                 pmap_zero_page(m);
2376         return (m);
2377 }
2378
2379 /*
2380  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
2381  * a page.  May not block.
2382  *
2383  * Inputs are required to range within a page.
2384  */
2385 vm_page_bits_t
2386 vm_page_bits(int base, int size)
2387 {
2388         int first_bit;
2389         int last_bit;
2390
2391         KASSERT(
2392             base + size <= PAGE_SIZE,
2393             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
2394         );
2395
2396         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
2397                 return (0);
2398
2399         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
2400         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
2401
2402         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
2403             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
2404 }
2405
2406 /*
2407  *      vm_page_set_valid:
2408  *
2409  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
2410  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2411  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2412  *      such chunks will be zeroed.
2413  *
2414  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2415  */
2416 void
2417 vm_page_set_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2418 {
2419         int endoff, frag;
2420
2421         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2422         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2423                 return;
2424
2425         /*
2426          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2427          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2428          * first block.
2429          */
2430         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2431             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2432                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2433
2434         /*
2435          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2436          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2437          * the last block.
2438          */
2439         endoff = base + size;
2440         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2441             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2442                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2443                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2444
2445         /*
2446          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
2447          * is already dirty. 
2448          */
2449         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
2450             ("vm_page_set_valid: page %p is dirty", m)); 
2451
2452         /*
2453          * Set valid bits inclusive of any overlap.
2454          */
2455         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
2456 }
2457
2458 /*
2459  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
2460  */
2461 static __inline void
2462 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
2463 {
2464         uintptr_t addr;
2465 #if PAGE_SIZE < 16384
2466         int shift;
2467 #endif
2468
2469         /*
2470          * If the object is locked and the page is neither VPO_BUSY nor
2471          * PGA_WRITEABLE, then the page's dirty field cannot possibly be
2472          * set by a concurrent pmap operation.
2473          */
2474         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2475         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
2476                 m->dirty &= ~pagebits;
2477         else {
2478                 /*
2479                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
2480                  * holding a distinguished lock.  The combination of
2481                  * the object's lock and an atomic operation suffice
2482                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
2483                  *
2484                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
2485                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
2486                  * alignment is needed. Only require existence of
2487                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
2488                  */
2489                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
2490 #if PAGE_SIZE == 32768
2491                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
2492 #elif PAGE_SIZE == 16384
2493                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
2494 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
2495                 /*
2496                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
2497                  * containing aligned word, to not depend on the existence
2498                  * of atomic_clear_{8, 16}.
2499                  */
2500                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
2501 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
2502                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
2503 #else
2504                 shift *= NBBY;
2505 #endif
2506                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
2507                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
2508 #endif          /* PAGE_SIZE */
2509         }
2510 }
2511
2512 /*
2513  *      vm_page_set_validclean:
2514  *
2515  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
2516  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2517  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2518  *      such chunks will be zero'd.
2519  *
2520  *      This routine may not block.
2521  *
2522  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2523  */
2524 void
2525 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
2526 {
2527         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
2528         int endoff, frag;
2529
2530         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2531         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2532                 return;
2533
2534         /*
2535          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2536          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2537          * first block.
2538          */
2539         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2540             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2541                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2542
2543         /*
2544          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2545          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2546          * the last block.
2547          */
2548         endoff = base + size;
2549         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2550             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2551                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2552                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2553
2554         /*
2555          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
2556          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
2557          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
2558          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
2559          * be set again.
2560          *
2561          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
2562          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
2563          * the range.
2564          */
2565         oldvalid = m->valid;
2566         pagebits = vm_page_bits(base, size);
2567         m->valid |= pagebits;
2568 #if 0   /* NOT YET */
2569         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
2570                 frag = DEV_BSIZE - frag;
2571                 base += frag;
2572                 size -= frag;
2573                 if (size < 0)
2574                         size = 0;
2575         }
2576         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2577 #endif
2578         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2579                 /*
2580                  * The page can only be modified within the pmap if it is
2581                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
2582                  * fully valid.
2583                  */
2584                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
2585                         /*
2586                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
2587                          * a concurrent pmap operation, such as
2588                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
2589                          * pmap and set the dirty field on the page before
2590                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
2591                          * field was cleared here.
2592                          */
2593                         pmap_clear_modify(m);
2594                 m->dirty = 0;
2595                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2596         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
2597                 m->dirty &= ~pagebits;
2598         else
2599                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
2600 }
2601
2602 void
2603 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2604 {
2605
2606         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
2607 }
2608
2609 /*
2610  *      vm_page_set_invalid:
2611  *
2612  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2613  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2614  *
2615  *      May not block.
2616  */
2617 void
2618 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2619 {
2620         vm_page_bits_t bits;
2621
2622         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2623         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
2624             ("vm_page_set_invalid: page %p is busy", m));
2625         bits = vm_page_bits(base, size);
2626         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2627                 pmap_remove_all(m);
2628         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2629             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
2630         m->valid &= ~bits;
2631         m->dirty &= ~bits;
2632 }
2633
2634 /*
2635  * vm_page_zero_invalid()
2636  *
2637  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2638  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2639  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2640  *      page so user code sees what it expects.
2641  *
2642  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2643  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2644  */
2645 void
2646 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2647 {
2648         int b;
2649         int i;
2650
2651         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2652         /*
2653          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2654          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2655          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2656          * vm_page_set_validclean().
2657          */
2658         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2659                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2660                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
2661                         if (i > b) {
2662                                 pmap_zero_page_area(m, 
2663                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2664                         }
2665                         b = i + 1;
2666                 }
2667         }
2668
2669         /*
2670          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2671          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2672          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2673          */
2674         if (setvalid)
2675                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2676 }
2677
2678 /*
2679  *      vm_page_is_valid:
2680  *
2681  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2682  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2683  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2684  *
2685  *      May not block.
2686  */
2687 int
2688 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2689 {
2690         vm_page_bits_t bits;
2691
2692         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2693         bits = vm_page_bits(base, size);
2694         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2695                 return 1;
2696         else
2697                 return 0;
2698 }
2699
2700 /*
2701  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
2702  */
2703 void
2704 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2705 {
2706
2707         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2708         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
2709                 vm_page_dirty(m);
2710 }
2711
2712 void
2713 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2714 {
2715
2716         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2717 }
2718
2719 void
2720 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2721 {
2722
2723         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2724 }
2725
2726 int
2727 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2728 {
2729
2730         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
2731 }
2732
2733 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
2734 void
2735 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
2736 {
2737
2738         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
2739 }
2740 #endif
2741
2742 int so_zerocp_fullpage = 0;
2743
2744 /*
2745  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2746  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2747  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2748  *
2749  *      The object containing the given page must have a non-zero
2750  *      paging-in-progress count and be locked.
2751  */
2752 void
2753 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2754 {
2755         vm_page_t mnew;
2756         vm_object_t object;
2757         vm_pindex_t pindex;
2758
2759         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_NOTOWNED);
2760         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2761         object = m->object;
2762         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2763         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2764             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2765             object)); 
2766         pindex = m->pindex;
2767
2768  retry_alloc:
2769         pmap_remove_all(m);
2770         vm_page_remove(m);
2771         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2772         if (mnew == NULL) {
2773                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2774                 vm_page_unlock(m);
2775                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2776                 VM_WAIT;
2777                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2778                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2779                         vm_page_lock(m);
2780                         goto retry_alloc;
2781                 } else {
2782                         /*
2783                          * Page disappeared during the wait.
2784                          */
2785                         return;
2786                 }
2787         }
2788
2789         if (m->cow == 0) {
2790                 /* 
2791                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2792                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2793                  * the way they were 
2794                  */
2795                 vm_page_unlock(m);
2796                 vm_page_lock(mnew);
2797                 vm_page_free(mnew);
2798                 vm_page_unlock(mnew);
2799                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2800         } else { /* clear COW & copy page */
2801                 if (!so_zerocp_fullpage)
2802                         pmap_copy_page(m, mnew);
2803                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2804                 vm_page_dirty(mnew);
2805                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2806                 m->wire_count = m->cow;
2807                 vm_page_unlock(m);
2808         }
2809 }
2810
2811 void 
2812 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2813 {
2814
2815         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2816         if (m->cow) {
2817                 m->cow--;
2818                 /* 
2819                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2820                  */
2821         } 
2822         /*
2823          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2824          */ 
2825 }
2826
2827 int
2828 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2829 {
2830
2831         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2832         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2833             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2834             m->cow == USHRT_MAX - 1 || !VM_OBJECT_TRYLOCK(m->object))
2835                 return (EBUSY);
2836         m->cow++;
2837         pmap_remove_write(m);
2838         VM_OBJECT_UNLOCK(m->object);
2839         return (0);
2840 }
2841
2842 #ifdef INVARIANTS
2843 void
2844 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
2845 {
2846
2847         /*
2848          * Certain of the page's fields may only be modified by the
2849          * holder of the containing object's lock or the setter of the
2850          * page's VPO_BUSY flag.  Unfortunately, the setter of the
2851          * VPO_BUSY flag is not recorded, and thus cannot be checked
2852          * here.
2853          */
2854         if (m->object != NULL && (m->oflags & VPO_BUSY) == 0)
2855                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2856 }
2857 #endif
2858
2859 #include "opt_ddb.h"
2860 #ifdef DDB
2861 #include <sys/kernel.h>
2862
2863 #include <ddb/ddb.h>
2864
2865 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2866 {
2867         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2868         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2869         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2870         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2871         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2872         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2873         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2874         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2875         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2876         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2877 }
2878
2879 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2880 {
2881                 
2882         db_printf("PQ_FREE:");
2883         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2884         db_printf("\n");
2885                 
2886         db_printf("PQ_CACHE:");
2887         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2888         db_printf("\n");
2889
2890         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2891                 *vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt,
2892                 *vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt);
2893 }
2894 #endif /* DDB */