sys/vm/vm_page.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: (BSD-3-Clause AND MIT-CMU)
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   5  * All rights reserved.
   6  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
   7  *
   8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   9  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
  36  */
  37
  38 /*-
  39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
  43  *
  44  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  45  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  46  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  47  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  48  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  49  *
  50  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  51  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  52  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  53  *
  54  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  55  *
  56  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  57  *  School of Computer Science
  58  *  Carnegie Mellon University
  59  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  60  *
  61  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  62  * rights to redistribute these changes.
  63  */
  64
  65 /*
  66  *      Resident memory management module.
  67  */
  68
  69 #include <sys/cdefs.h>
  70 __FBSDID("$FreeBSD$");
  71
  72 #include "opt_vm.h"
  73
  74 #include <sys/param.h>
  75 #include <sys/systm.h>
  76 #include <sys/lock.h>
  77 #include <sys/domainset.h>
  78 #include <sys/kernel.h>
  79 #include <sys/limits.h>
  80 #include <sys/linker.h>
  81 #include <sys/malloc.h>
  82 #include <sys/mman.h>
  83 #include <sys/msgbuf.h>
  84 #include <sys/mutex.h>
  85 #include <sys/proc.h>
  86 #include <sys/rwlock.h>
  87 #include <sys/sbuf.h>
  88 #include <sys/sched.h>
  89 #include <sys/smp.h>
  90 #include <sys/sysctl.h>
  91 #include <sys/vmmeter.h>
  92 #include <sys/vnode.h>
  93
  94 #include <vm/vm.h>
  95 #include <vm/pmap.h>
  96 #include <vm/vm_param.h>
  97 #include <vm/vm_domainset.h>
  98 #include <vm/vm_kern.h>
  99 #include <vm/vm_map.h>
 100 #include <vm/vm_object.h>
 101 #include <vm/vm_page.h>
 102 #include <vm/vm_pageout.h>
 103 #include <vm/vm_phys.h>
 104 #include <vm/vm_pagequeue.h>
 105 #include <vm/vm_pager.h>
 106 #include <vm/vm_radix.h>
 107 #include <vm/vm_reserv.h>
 108 #include <vm/vm_extern.h>
 109 #include <vm/uma.h>
 110 #include <vm/uma_int.h>
 111
 112 #include <machine/md_var.h>
 113
 114 extern int      uma_startup_count(int);
 115 extern void     uma_startup(void *, int);
 116 extern int      vmem_startup_count(void);
 117
 118 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
 119
 120 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct vm_batchqueue, pqbatch[MAXMEMDOM][PQ_COUNT]);
 121
 122 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
 123
 124 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line vm_domainset_lock;
 125 /* The following fields are protected by the domainset lock. */
 126 domainset_t __exclusive_cache_line vm_min_domains;
 127 domainset_t __exclusive_cache_line vm_severe_domains;
 128 static int vm_min_waiters;
 129 static int vm_severe_waiters;
 130 static int vm_pageproc_waiters;
 131
 132 /*
 133  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers,
 134  * or for paging into sparsely invalid regions.
 135  */
 136 vm_page_t bogus_page;
 137
 138 vm_page_t vm_page_array;
 139 long vm_page_array_size;
 140 long first_page;
 141
 142 static int boot_pages;
 143 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
 144     &boot_pages, 0,
 145     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
 146
 147 static int pa_tryrelock_restart;
 148 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
 149     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
 150
 151 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
 152 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
 153 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
 154     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
 155
 156 static uma_zone_t fakepg_zone;
 157
 158 static void vm_page_alloc_check(vm_page_t m);
 159 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
 160 static void vm_page_dequeue_complete(vm_page_t m);
 161 static void vm_page_enqueue(vm_page_t m, uint8_t queue);
 162 static void vm_page_init(void *dummy);
 163 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
 164     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
 165 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
 166     vm_page_t mpred);
 167 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, int domain, u_long npages,
 168     vm_page_t m_run, vm_paddr_t high);
 169 static int vm_domain_alloc_fail(struct vm_domain *vmd, vm_object_t object,
 170     int req);
 171 static int vm_page_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain,
 172     int flags);
 173 static void vm_page_release(void *arg, void **store, int cnt);
 174
 175 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init, NULL);
 176
 177 static void
 178 vm_page_init(void *dummy)
 179 {
 180
 181         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
 182             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
 183         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
 184             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
 185 }
 186
 187 /*
 188  * The cache page zone is initialized later since we need to be able to allocate
 189  * pages before UMA is fully initialized.
 190  */
 191 static void
 192 vm_page_init_cache_zones(void *dummy __unused)
 193 {
 194         struct vm_domain *vmd;
 195         int i;
 196
 197         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++) {
 198                 vmd = VM_DOMAIN(i);
 199                 /*
 200                  * Don't allow the page cache to take up more than .25% of
 201                  * memory.
 202                  */
 203                 if (vmd->vmd_page_count / 400 < 256 * mp_ncpus)
 204                         continue;
 205                 vmd->vmd_pgcache = uma_zcache_create("vm pgcache",
 206                     sizeof(struct vm_page), NULL, NULL, NULL, NULL,
 207                     vm_page_import, vm_page_release, vmd,
 208                     UMA_ZONE_MAXBUCKET | UMA_ZONE_VM);
 209                 (void )uma_zone_set_maxcache(vmd->vmd_pgcache, 0);
 210         }
 211 }
 212 SYSINIT(vm_page2, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_ANY, vm_page_init_cache_zones, NULL);
 213
 214 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
 215 #if PAGE_SIZE == 32768
 216 #ifdef CTASSERT
 217 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
 218 #endif
 219 #endif
 220
 221 /*
 222  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
 223  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
 224  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
 225  * the virtual to physical mapping has changed.
 226  */
 227 int
 228 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
 229 {
 230         vm_paddr_t lockpa;
 231
 232         lockpa = *locked;
 233         *locked = pa;
 234         if (lockpa) {
 235                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
 236                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
 237                         return (0);
 238                 PA_UNLOCK(lockpa);
 239         }
 240         if (PA_TRYLOCK(pa))
 241                 return (0);
 242         PMAP_UNLOCK(pmap);
 243         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
 244         PA_LOCK(pa);
 245         PMAP_LOCK(pmap);
 246         return (EAGAIN);
 247 }
 248
 249 /*
 250  *      vm_set_page_size:
 251  *
 252  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
 253  *      size.  Must be called before any use of page-size
 254  *      dependent functions.
 255  */
 256 void
 257 vm_set_page_size(void)
 258 {
 259         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
 260                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
 261         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
 262                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
 263 }
 264
 265 /*
 266  *      vm_page_blacklist_next:
 267  *
 268  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
 269  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
 270  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
 271  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
 272  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
 273  */
 274 static vm_paddr_t
 275 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
 276 {
 277         vm_paddr_t bad;
 278         char *cp, *pos;
 279
 280         if (list == NULL || *list == NULL)
 281                 return (0);
 282         if (**list =='\0') {
 283                 *list = NULL;
 284                 return (0);
 285         }
 286
 287         /*
 288          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
 289          * the kenv and we know it's null-terminated.
 290          */
 291         if (end == NULL)
 292                 end = *list + strlen(*list);
 293
 294         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
 295         if (*end != '\0') {
 296                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
 297                         *end = '\0';
 298                 else {
 299                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
 300                         *list = NULL;
 301                         return (0);
 302                 }
 303         }
 304
 305         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
 306                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
 307                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
 308                         if (bad == 0) {
 309                                 if (++cp < end)
 310                                         continue;
 311                                 else
 312                                         break;
 313                         }
 314                 } else
 315                         break;
 316                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
 317                         *list = NULL;
 318                 else
 319                         *list = cp;
 320                 return (trunc_page(bad));
 321         }
 322         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
 323         *list = NULL;
 324         return (0);
 325 }
 326
 327 bool
 328 vm_page_blacklist_add(vm_paddr_t pa, bool verbose)
 329 {
 330         struct vm_domain *vmd;
 331         vm_page_t m;
 332         int ret;
 333
 334         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
 335         if (m == NULL)
 336                 return (true); /* page does not exist, no failure */
 337
 338         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
 339         vm_domain_free_lock(vmd);
 340         ret = vm_phys_unfree_page(m);
 341         vm_domain_free_unlock(vmd);
 342         if (ret != 0) {
 343                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, -1);
 344                 TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
 345                 if (verbose)
 346                         printf("Skipping page with pa 0x%jx\n", (uintmax_t)pa);
 347         }
 348         return (ret);
 349 }
 350
 351 /*
 352  *      vm_page_blacklist_check:
 353  *
 354  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
 355  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
 356  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
 357  */
 358 static void
 359 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
 360 {
 361         vm_paddr_t pa;
 362         char *next;
 363
 364         next = list;
 365         while (next != NULL) {
 366                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
 367                         continue;
 368                 vm_page_blacklist_add(pa, bootverbose);
 369         }
 370 }
 371
 372 /*
 373  *      vm_page_blacklist_load:
 374  *
 375  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
 376  *      plain text file provided by the user via the loader directive
 377  *      of the same name.
 378  */
 379 static void
 380 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
 381 {
 382         void *mod;
 383         u_char *ptr;
 384         u_int len;
 385
 386         mod = NULL;
 387         ptr = NULL;
 388
 389         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
 390         if (mod != NULL) {
 391                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
 392                 len = preload_fetch_size(mod);
 393         }
 394         *list = ptr;
 395         if (ptr != NULL)
 396                 *end = ptr + len;
 397         else
 398                 *end = NULL;
 399         return;
 400 }
 401
 402 static int
 403 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 404 {
 405         vm_page_t m;
 406         struct sbuf sbuf;
 407         int error, first;
 408
 409         first = 1;
 410         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
 411         if (error != 0)
 412                 return (error);
 413         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
 414         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
 415                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
 416                     (uintmax_t)m->phys_addr);
 417                 first = 0;
 418         }
 419         error = sbuf_finish(&sbuf);
 420         sbuf_delete(&sbuf);
 421         return (error);
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Initialize a dummy page for use in scans of the specified paging queue.
 426  * In principle, this function only needs to set the flag PG_MARKER.
 427  * Nonetheless, it write busies and initializes the hold count to one as
 428  * safety precautions.
 429  */
 430 static void
 431 vm_page_init_marker(vm_page_t marker, int queue, uint8_t aflags)
 432 {
 433
 434         bzero(marker, sizeof(*marker));
 435         marker->flags = PG_MARKER;
 436         marker->aflags = aflags;
 437         marker->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
 438         marker->queue = queue;
 439         marker->hold_count = 1;
 440 }
 441
 442 static void
 443 vm_page_domain_init(int domain)
 444 {
 445         struct vm_domain *vmd;
 446         struct vm_pagequeue *pq;
 447         int i;
 448
 449         vmd = VM_DOMAIN(domain);
 450         bzero(vmd, sizeof(*vmd));
 451         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
 452             "vm inactive pagequeue";
 453         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
 454             "vm active pagequeue";
 455         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_name) =
 456             "vm laundry pagequeue";
 457         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_name) =
 458             "vm unswappable pagequeue";
 459         vmd->vmd_domain = domain;
 460         vmd->vmd_page_count = 0;
 461         vmd->vmd_free_count = 0;
 462         vmd->vmd_segs = 0;
 463         vmd->vmd_oom = FALSE;
 464         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
 465                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
 466                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
 467                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
 468                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
 469                 pq->pq_pdpages = 0;
 470                 vm_page_init_marker(&vmd->vmd_markers[i], i, 0);
 471         }
 472         mtx_init(&vmd->vmd_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
 473         mtx_init(&vmd->vmd_pageout_mtx, "vm pageout lock", NULL, MTX_DEF);
 474         snprintf(vmd->vmd_name, sizeof(vmd->vmd_name), "%d", domain);
 475
 476         /*
 477          * inacthead is used to provide FIFO ordering for LRU-bypassing
 478          * insertions.
 479          */
 480         vm_page_init_marker(&vmd->vmd_inacthead, PQ_INACTIVE, PGA_ENQUEUED);
 481         TAILQ_INSERT_HEAD(&vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_pl,
 482             &vmd->vmd_inacthead, plinks.q);
 483
 484         /*
 485          * The clock pages are used to implement active queue scanning without
 486          * requeues.  Scans start at clock[0], which is advanced after the scan
 487          * ends.  When the two clock hands meet, they are reset and scanning
 488          * resumes from the head of the queue.
 489          */
 490         vm_page_init_marker(&vmd->vmd_clock[0], PQ_ACTIVE, PGA_ENQUEUED);
 491         vm_page_init_marker(&vmd->vmd_clock[1], PQ_ACTIVE, PGA_ENQUEUED);
 492         TAILQ_INSERT_HEAD(&vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl,
 493             &vmd->vmd_clock[0], plinks.q);
 494         TAILQ_INSERT_TAIL(&vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl,
 495             &vmd->vmd_clock[1], plinks.q);
 496 }
 497
 498 /*
 499  * Initialize a physical page in preparation for adding it to the free
 500  * lists.
 501  */
 502 static void
 503 vm_page_init_page(vm_page_t m, vm_paddr_t pa, int segind)
 504 {
 505
 506         m->object = NULL;
 507         m->wire_count = 0;
 508         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
 509         m->hold_count = 0;
 510         m->flags = m->aflags = 0;
 511         m->phys_addr = pa;
 512         m->queue = PQ_NONE;
 513         m->psind = 0;
 514         m->segind = segind;
 515         m->order = VM_NFREEORDER;
 516         m->pool = VM_FREEPOOL_DEFAULT;
 517         m->valid = m->dirty = 0;
 518         pmap_page_init(m);
 519 }
 520
 521 /*
 522  *      vm_page_startup:
 523  *
 524  *      Initializes the resident memory module.  Allocates physical memory for
 525  *      bootstrapping UMA and some data structures that are used to manage
 526  *      physical pages.  Initializes these structures, and populates the free
 527  *      page queues.
 528  */
 529 vm_offset_t
 530 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
 531 {
 532         struct vm_phys_seg *seg;
 533         vm_page_t m;
 534         char *list, *listend;
 535         vm_offset_t mapped;
 536         vm_paddr_t end, high_avail, low_avail, new_end, page_range, size;
 537         vm_paddr_t biggestsize, last_pa, pa;
 538         u_long pagecount;
 539         int biggestone, i, segind;
 540 #ifdef WITNESS
 541         int witness_size;
 542 #endif
 543 #if defined(__i386__) && defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
 544         long ii;
 545 #endif
 546
 547         biggestsize = 0;
 548         biggestone = 0;
 549         vaddr = round_page(vaddr);
 550
 551         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
 552                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
 553                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
 554         }
 555         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
 556                 size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
 557                 if (size > biggestsize) {
 558                         biggestone = i;
 559                         biggestsize = size;
 560                 }
 561         }
 562
 563         end = phys_avail[biggestone+1];
 564
 565         /*
 566          * Initialize the page and queue locks.
 567          */
 568         mtx_init(&vm_domainset_lock, "vm domainset lock", NULL, MTX_DEF);
 569         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
 570                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
 571         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
 572                 vm_page_domain_init(i);
 573
 574         /*
 575          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
 576          * allocator.  Tell UMA how many zones we are going to create
 577          * before going fully functional.  UMA will add its zones.
 578          *
 579          * VM startup zones: vmem, vmem_btag, VM OBJECT, RADIX NODE, MAP,
 580          * KMAP ENTRY, MAP ENTRY, VMSPACE.
 581          */
 582         boot_pages = uma_startup_count(8);
 583
 584 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
 585         /* vmem_startup() calls uma_prealloc(). */
 586         boot_pages += vmem_startup_count();
 587         /* vm_map_startup() calls uma_prealloc(). */
 588         boot_pages += howmany(MAX_KMAP,
 589             UMA_SLAB_SPACE / sizeof(struct vm_map));
 590
 591         /*
 592          * Before going fully functional kmem_init() does allocation
 593          * from "KMAP ENTRY" and vmem_create() does allocation from "vmem".
 594          */
 595         boot_pages += 2;
 596 #endif
 597         /*
 598          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
 599          * manually fetch the value.
 600          */
 601         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
 602         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
 603         new_end = trunc_page(new_end);
 604         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
 605             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 606         bzero((void *)mapped, end - new_end);
 607         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
 608
 609 #ifdef WITNESS
 610         witness_size = round_page(witness_startup_count());
 611         new_end -= witness_size;
 612         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, new_end + witness_size,
 613             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 614         bzero((void *)mapped, witness_size);
 615         witness_startup((void *)mapped);
 616 #endif
 617
 618 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
 619     defined(__i386__) || defined(__mips__) || defined(__riscv)
 620         /*
 621          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
 622          * needs to be included in a minidump.
 623          *
 624          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
 625          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
 626          *
 627          * However, i386 still needs this workspace internally within the
 628          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
 629          * included should the sf_buf code decide to use them.
 630          */
 631         last_pa = 0;
 632         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
 633                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
 634                         last_pa = dump_avail[i + 1];
 635         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
 636         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
 637         new_end -= vm_page_dump_size;
 638         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
 639             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 640         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
 641 #else
 642         (void)last_pa;
 643 #endif
 644 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
 645     defined(__riscv)
 646         /*
 647          * Include the UMA bootstrap pages, witness pages and vm_page_dump
 648          * in a crash dump.  When pmap_map() uses the direct map, they are
 649          * not automatically included.
 650          */
 651         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
 652                 dump_add_page(pa);
 653 #endif
 654         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
 655 #ifdef __amd64__
 656         /*
 657          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
 658          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
 659          * through the direct map, they are not automatically included.
 660          */
 661         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
 662         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
 663         while (pa < last_pa) {
 664                 dump_add_page(pa);
 665                 pa += PAGE_SIZE;
 666         }
 667 #endif
 668         /*
 669          * Compute the number of pages of memory that will be available for
 670          * use, taking into account the overhead of a page structure per page.
 671          * In other words, solve
 672          *      "available physical memory" - round_page(page_range *
 673          *          sizeof(struct vm_page)) = page_range * PAGE_SIZE
 674          * for page_range.
 675          */
 676         low_avail = phys_avail[0];
 677         high_avail = phys_avail[1];
 678         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
 679                 if (vm_phys_segs[i].start < low_avail)
 680                         low_avail = vm_phys_segs[i].start;
 681                 if (vm_phys_segs[i].end > high_avail)
 682                         high_avail = vm_phys_segs[i].end;
 683         }
 684         /* Skip the first chunk.  It is already accounted for. */
 685         for (i = 2; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 686                 if (phys_avail[i] < low_avail)
 687                         low_avail = phys_avail[i];
 688                 if (phys_avail[i + 1] > high_avail)
 689                         high_avail = phys_avail[i + 1];
 690         }
 691         first_page = low_avail / PAGE_SIZE;
 692 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
 693         size = 0;
 694         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++)
 695                 size += vm_phys_segs[i].end - vm_phys_segs[i].start;
 696         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
 697                 size += phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
 698 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
 699         size = high_avail - low_avail;
 700 #else
 701 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
 702 #endif
 703
 704 #ifdef VM_PHYSSEG_DENSE
 705         /*
 706          * In the VM_PHYSSEG_DENSE case, the number of pages can account for
 707          * the overhead of a page structure per page only if vm_page_array is
 708          * allocated from the last physical memory chunk.  Otherwise, we must
 709          * allocate page structures representing the physical memory
 710          * underlying vm_page_array, even though they will not be used.
 711          */
 712         if (new_end != high_avail)
 713                 page_range = size / PAGE_SIZE;
 714         else
 715 #endif
 716         {
 717                 page_range = size / (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page));
 718
 719                 /*
 720                  * If the partial bytes remaining are large enough for
 721                  * a page (PAGE_SIZE) without a corresponding
 722                  * 'struct vm_page', then new_end will contain an
 723                  * extra page after subtracting the length of the VM
 724                  * page array.  Compensate by subtracting an extra
 725                  * page from new_end.
 726                  */
 727                 if (size % (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page)) >= PAGE_SIZE) {
 728                         if (new_end == high_avail)
 729                                 high_avail -= PAGE_SIZE;
 730                         new_end -= PAGE_SIZE;
 731                 }
 732         }
 733         end = new_end;
 734
 735         /*
 736          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
 737          * However, because this page is allocated from KVM, out-of-bounds
 738          * accesses using the direct map will not be trapped.
 739          */
 740         vaddr += PAGE_SIZE;
 741
 742         /*
 743          * Allocate physical memory for the page structures, and map it.
 744          */
 745         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
 746         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
 747             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
 748         vm_page_array = (vm_page_t)mapped;
 749         vm_page_array_size = page_range;
 750
 751 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 752         /*
 753          * Allocate physical memory for the reservation management system's
 754          * data structures, and map it.
 755          */
 756         if (high_avail == end)
 757                 high_avail = new_end;
 758         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_avail);
 759 #endif
 760 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
 761     defined(__riscv)
 762         /*
 763          * Include vm_page_array and vm_reserv_array in a crash dump.
 764          */
 765         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
 766                 dump_add_page(pa);
 767 #endif
 768         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
 769
 770         /*
 771          * Add physical memory segments corresponding to the available
 772          * physical pages.
 773          */
 774         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
 775                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
 776
 777         /*
 778          * Initialize the physical memory allocator.
 779          */
 780         vm_phys_init();
 781
 782         /*
 783          * Initialize the page structures and add every available page to the
 784          * physical memory allocator's free lists.
 785          */
 786 #if defined(__i386__) && defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
 787         for (ii = 0; ii < vm_page_array_size; ii++) {
 788                 m = &vm_page_array[ii];
 789                 vm_page_init_page(m, (first_page + ii) << PAGE_SHIFT, 0);
 790                 m->flags = PG_FICTITIOUS;
 791         }
 792 #endif
 793         vm_cnt.v_page_count = 0;
 794         for (segind = 0; segind < vm_phys_nsegs; segind++) {
 795                 seg = &vm_phys_segs[segind];
 796                 for (m = seg->first_page, pa = seg->start; pa < seg->end;
 797                     m++, pa += PAGE_SIZE)
 798                         vm_page_init_page(m, pa, segind);
 799
 800                 /*
 801                  * Add the segment to the free lists only if it is covered by
 802                  * one of the ranges in phys_avail.  Because we've added the
 803                  * ranges to the vm_phys_segs array, we can assume that each
 804                  * segment is either entirely contained in one of the ranges,
 805                  * or doesn't overlap any of them.
 806                  */
 807                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
 808                         struct vm_domain *vmd;
 809
 810                         if (seg->start < phys_avail[i] ||
 811                             seg->end > phys_avail[i + 1])
 812                                 continue;
 813
 814                         m = seg->first_page;
 815                         pagecount = (u_long)atop(seg->end - seg->start);
 816
 817                         vmd = VM_DOMAIN(seg->domain);
 818                         vm_domain_free_lock(vmd);
 819                         vm_phys_enqueue_contig(m, pagecount);
 820                         vm_domain_free_unlock(vmd);
 821                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, pagecount);
 822                         vm_cnt.v_page_count += (u_int)pagecount;
 823
 824                         vmd = VM_DOMAIN(seg->domain);
 825                         vmd->vmd_page_count += (u_int)pagecount;
 826                         vmd->vmd_segs |= 1UL << m->segind;
 827                         break;
 828                 }
 829         }
 830
 831         /*
 832          * Remove blacklisted pages from the physical memory allocator.
 833          */
 834         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
 835         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
 836         vm_page_blacklist_check(list, listend);
 837
 838         list = kern_getenv("vm.blacklist");
 839         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
 840
 841         freeenv(list);
 842 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
 843         /*
 844          * Initialize the reservation management system.
 845          */
 846         vm_reserv_init();
 847 #endif
 848
 849         return (vaddr);
 850 }
 851
 852 void
 853 vm_page_reference(vm_page_t m)
 854 {
 855
 856         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
 857 }
 858
 859 /*
 860  *      vm_page_busy_downgrade:
 861  *
 862  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
 863  */
 864 void
 865 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
 866 {
 867         u_int x;
 868         bool locked;
 869
 870         vm_page_assert_xbusied(m);
 871         locked = mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
 872
 873         for (;;) {
 874                 x = m->busy_lock;
 875                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
 876                 if (x != 0 && !locked)
 877                         vm_page_lock(m);
 878                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
 879                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1)))
 880                         break;
 881                 if (x != 0 && !locked)
 882                         vm_page_unlock(m);
 883         }
 884         if (x != 0) {
 885                 wakeup(m);
 886                 if (!locked)
 887                         vm_page_unlock(m);
 888         }
 889 }
 890
 891 /*
 892  *      vm_page_sbusied:
 893  *
 894  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
 895  */
 896 int
 897 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
 898 {
 899         u_int x;
 900
 901         x = m->busy_lock;
 902         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
 903 }
 904
 905 /*
 906  *      vm_page_sunbusy:
 907  *
 908  *      Shared unbusy a page.
 909  */
 910 void
 911 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
 912 {
 913         u_int x;
 914
 915         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
 916         vm_page_assert_sbusied(m);
 917
 918         for (;;) {
 919                 x = m->busy_lock;
 920                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
 921                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
 922                             x - VPB_ONE_SHARER))
 923                                 break;
 924                         continue;
 925                 }
 926                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
 927                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
 928                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
 929                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
 930                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
 931                                 break;
 932                         continue;
 933                 }
 934                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
 935                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
 936
 937                 vm_page_lock(m);
 938                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
 939                         vm_page_unlock(m);
 940                         continue;
 941                 }
 942                 wakeup(m);
 943                 vm_page_unlock(m);
 944                 break;
 945         }
 946 }
 947
 948 /*
 949  *      vm_page_busy_sleep:
 950  *
 951  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
 952  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
 953  *
 954  *      The given page must be locked.
 955  *
 956  *      If nonshared is true, sleep only if the page is xbusy.
 957  */
 958 void
 959 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg, bool nonshared)
 960 {
 961         u_int x;
 962
 963         vm_page_assert_locked(m);
 964
 965         x = m->busy_lock;
 966         if (x == VPB_UNBUSIED || (nonshared && (x & VPB_BIT_SHARED) != 0) ||
 967             ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
 968             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS))) {
 969                 vm_page_unlock(m);
 970                 return;
 971         }
 972         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
 973 }
 974
 975 /*
 976  *      vm_page_trysbusy:
 977  *
 978  *      Try to shared busy a page.
 979  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
 980  *      The operation never sleeps.
 981  */
 982 int
 983 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
 984 {
 985         u_int x;
 986
 987         for (;;) {
 988                 x = m->busy_lock;
 989                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
 990                         return (0);
 991                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
 992                         return (1);
 993         }
 994 }
 995
 996 static void
 997 vm_page_xunbusy_locked(vm_page_t m)
 998 {
 999
1000         vm_page_assert_xbusied(m);
1001         vm_page_assert_locked(m);
1002
1003         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
1004         /* There is a waiter, do wakeup() instead of vm_page_flash(). */
1005         wakeup(m);
1006 }
1007
1008 void
1009 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
1010 {
1011         bool lockacq;
1012
1013         vm_page_assert_xbusied(m);
1014
1015         /*
1016          * Fast path for unbusy.  If it succeeds, we know that there
1017          * are no waiters, so we do not need a wakeup.
1018          */
1019         if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock, VPB_SINGLE_EXCLUSIVER,
1020             VPB_UNBUSIED))
1021                 return;
1022
1023         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
1024         if (lockacq)
1025                 vm_page_lock(m);
1026         vm_page_xunbusy_locked(m);
1027         if (lockacq)
1028                 vm_page_unlock(m);
1029 }
1030
1031 /*
1032  *      vm_page_xunbusy_hard:
1033  *
1034  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
1035  *      It is assumed that the waiters bit is on.
1036  */
1037 void
1038 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
1039 {
1040
1041         vm_page_assert_xbusied(m);
1042
1043         vm_page_lock(m);
1044         vm_page_xunbusy_locked(m);
1045         vm_page_unlock(m);
1046 }
1047
1048 /*
1049  *      vm_page_flash:
1050  *
1051  *      Wakeup anyone waiting for the page.
1052  *      The ownership bits do not change.
1053  *
1054  *      The given page must be locked.
1055  */
1056 void
1057 vm_page_flash(vm_page_t m)
1058 {
1059         u_int x;
1060
1061         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1062
1063         for (;;) {
1064                 x = m->busy_lock;
1065                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
1066                         return;
1067                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
1068                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
1069                         break;
1070         }
1071         wakeup(m);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
1076  */
1077 void
1078 vm_page_change_lock(vm_page_t m, struct mtx **mtx)
1079 {
1080         struct mtx *mtx1;
1081
1082         mtx1 = vm_page_lockptr(m);
1083         if (*mtx == mtx1)
1084                 return;
1085         if (*mtx != NULL)
1086                 mtx_unlock(*mtx);
1087         *mtx = mtx1;
1088         mtx_lock(mtx1);
1089 }
1090
1091 /*
1092  * Keep page from being freed by the page daemon
1093  * much of the same effect as wiring, except much lower
1094  * overhead and should be used only for *very* temporary
1095  * holding ("wiring").
1096  */
1097 void
1098 vm_page_hold(vm_page_t mem)
1099 {
1100
1101         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1102         mem->hold_count++;
1103 }
1104
1105 void
1106 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
1107 {
1108
1109         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1110         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
1111         --mem->hold_count;
1112         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
1113                 vm_page_free_toq(mem);
1114 }
1115
1116 /*
1117  *      vm_page_unhold_pages:
1118  *
1119  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
1120  */
1121 void
1122 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
1123 {
1124         struct mtx *mtx;
1125
1126         mtx = NULL;
1127         for (; count != 0; count--) {
1128                 vm_page_change_lock(*ma, &mtx);
1129                 vm_page_unhold(*ma);
1130                 ma++;
1131         }
1132         if (mtx != NULL)
1133                 mtx_unlock(mtx);
1134 }
1135
1136 vm_page_t
1137 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
1138 {
1139         vm_page_t m;
1140
1141 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
1142         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
1143         if (m == NULL)
1144                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
1145         return (m);
1146 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
1147         long pi;
1148
1149         pi = atop(pa);
1150         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
1151                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
1152                 return (m);
1153         }
1154         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
1155 #else
1156 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
1157 #endif
1158 }
1159
1160 /*
1161  *      vm_page_getfake:
1162  *
1163  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
1164  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
1165  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
1166  */
1167 vm_page_t
1168 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1169 {
1170         vm_page_t m;
1171
1172         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1173         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
1174         return (m);
1175 }
1176
1177 void
1178 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1179 {
1180
1181         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1182                 /*
1183                  * The page's memattr might have changed since the
1184                  * previous initialization.  Update the pmap to the
1185                  * new memattr.
1186                  */
1187                 goto memattr;
1188         }
1189         m->phys_addr = paddr;
1190         m->queue = PQ_NONE;
1191         /* Fictitious pages don't use "segind". */
1192         m->flags = PG_FICTITIOUS;
1193         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
1194         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1195         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1196         m->wire_count = 1;
1197         pmap_page_init(m);
1198 memattr:
1199         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1200 }
1201
1202 /*
1203  *      vm_page_putfake:
1204  *
1205  *      Release a fictitious page.
1206  */
1207 void
1208 vm_page_putfake(vm_page_t m)
1209 {
1210
1211         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
1212         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1213             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
1214         uma_zfree(fakepg_zone, m);
1215 }
1216
1217 /*
1218  *      vm_page_updatefake:
1219  *
1220  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
1221  *      memory attribute.
1222  */
1223 void
1224 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1225 {
1226
1227         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1228             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1229         m->phys_addr = paddr;
1230         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1231 }
1232
1233 /*
1234  *      vm_page_free:
1235  *
1236  *      Free a page.
1237  */
1238 void
1239 vm_page_free(vm_page_t m)
1240 {
1241
1242         m->flags &= ~PG_ZERO;
1243         vm_page_free_toq(m);
1244 }
1245
1246 /*
1247  *      vm_page_free_zero:
1248  *
1249  *      Free a page to the zerod-pages queue
1250  */
1251 void
1252 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1253 {
1254
1255         m->flags |= PG_ZERO;
1256         vm_page_free_toq(m);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * Unbusy and handle the page queueing for a page from a getpages request that
1261  * was optionally read ahead or behind.
1262  */
1263 void
1264 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1265 {
1266
1267         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1268         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1269
1270         /*
1271          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1272          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1273          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1274          * unless the page is wanted by another thread.
1275          */
1276         vm_page_lock(m);
1277         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1278                 vm_page_activate(m);
1279         else
1280                 vm_page_deactivate(m);
1281         vm_page_unlock(m);
1282         vm_page_xunbusy(m);
1283 }
1284
1285 /*
1286  *      vm_page_sleep_if_busy:
1287  *
1288  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1289  *      Returns TRUE if the thread slept.
1290  *
1291  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1292  *      be locked.
1293  */
1294 int
1295 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1296 {
1297         vm_object_t obj;
1298
1299         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1300         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1301
1302         if (vm_page_busied(m)) {
1303                 /*
1304                  * The page-specific object must be cached because page
1305                  * identity can change during the sleep, causing the
1306                  * re-lock of a different object.
1307                  * It is assumed that a reference to the object is already
1308                  * held by the callers.
1309                  */
1310                 obj = m->object;
1311                 vm_page_lock(m);
1312                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1313                 vm_page_busy_sleep(m, msg, false);
1314                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1315                 return (TRUE);
1316         }
1317         return (FALSE);
1318 }
1319
1320 /*
1321  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1322  *
1323  *      Set all bits in the page's dirty field.
1324  *
1325  *      The object containing the specified page must be locked if the
1326  *      call is made from the machine-independent layer.
1327  *
1328  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1329  *
1330  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1331  */
1332 void
1333 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1334 {
1335
1336         /* Refer to this operation by its public name. */
1337         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1338             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1339         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1340 }
1341
1342 /*
1343  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1344  *
1345  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1346  *
1347  *      The object must be locked.
1348  */
1349 int
1350 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1351 {
1352         vm_page_t mpred;
1353
1354         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1355         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1356         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1357 }
1358
1359 /*
1360  *      vm_page_insert_after:
1361  *
1362  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1363  *
1364  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1365  *      the specified object.
1366  *
1367  *      The object must be locked.
1368  */
1369 static int
1370 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1371     vm_page_t mpred)
1372 {
1373         vm_page_t msucc;
1374
1375         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1376         KASSERT(m->object == NULL,
1377             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1378         if (mpred != NULL) {
1379                 KASSERT(mpred->object == object,
1380                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1381                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1382                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1383                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1384         } else
1385                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1386         if (msucc != NULL)
1387                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1388                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1389
1390         /*
1391          * Record the object/offset pair in this page
1392          */
1393         m->object = object;
1394         m->pindex = pindex;
1395
1396         /*
1397          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1398          */
1399         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1400                 m->object = NULL;
1401                 m->pindex = 0;
1402                 return (1);
1403         }
1404         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1405         return (0);
1406 }
1407
1408 /*
1409  *      vm_page_insert_radixdone:
1410  *
1411  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1412  *      radix trie hooking.
1413  *
1414  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1415  *      specified object.
1416  *
1417  *      The object must be locked.
1418  */
1419 static void
1420 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1421 {
1422
1423         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1424         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1425             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1426         if (mpred != NULL) {
1427                 KASSERT(mpred->object == object,
1428                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1429                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1430                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1431         }
1432
1433         if (mpred != NULL)
1434                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1435         else
1436                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1437
1438         /*
1439          * Show that the object has one more resident page.
1440          */
1441         object->resident_page_count++;
1442
1443         /*
1444          * Hold the vnode until the last page is released.
1445          */
1446         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1447                 vhold(object->handle);
1448
1449         /*
1450          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1451          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1452          */
1453         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1454                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1455 }
1456
1457 /*
1458  *      vm_page_remove:
1459  *
1460  *      Removes the specified page from its containing object, but does not
1461  *      invalidate any backing storage.  Return true if the page may be safely
1462  *      freed and false otherwise.
1463  *
1464  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1465  */
1466 bool
1467 vm_page_remove(vm_page_t m)
1468 {
1469         vm_object_t object;
1470         vm_page_t mrem;
1471
1472         object = m->object;
1473
1474         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1475                 vm_page_assert_locked(m);
1476         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1477         if (vm_page_xbusied(m))
1478                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1479         mrem = vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1480         KASSERT(mrem == m, ("removed page %p, expected page %p", mrem, m));
1481
1482         /*
1483          * Now remove from the object's list of backed pages.
1484          */
1485         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1486
1487         /*
1488          * And show that the object has one fewer resident page.
1489          */
1490         object->resident_page_count--;
1491
1492         /*
1493          * The vnode may now be recycled.
1494          */
1495         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1496                 vdrop(object->handle);
1497
1498         m->object = NULL;
1499         return (!vm_page_wired(m));
1500 }
1501
1502 /*
1503  *      vm_page_lookup:
1504  *
1505  *      Returns the page associated with the object/offset
1506  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1507  *
1508  *      The object must be locked.
1509  */
1510 vm_page_t
1511 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1512 {
1513
1514         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1515         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1516 }
1517
1518 /*
1519  *      vm_page_find_least:
1520  *
1521  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1522  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1523  *
1524  *      The object must be locked.
1525  */
1526 vm_page_t
1527 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1528 {
1529         vm_page_t m;
1530
1531         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1532         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1533                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1534         return (m);
1535 }
1536
1537 /*
1538  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1539  * resident; if none is found, NULL is returned.
1540  *
1541  * The object must be locked.
1542  */
1543 vm_page_t
1544 vm_page_next(vm_page_t m)
1545 {
1546         vm_page_t next;
1547
1548         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1549         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL) {
1550                 MPASS(next->object == m->object);
1551                 if (next->pindex != m->pindex + 1)
1552                         next = NULL;
1553         }
1554         return (next);
1555 }
1556
1557 /*
1558  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1559  * resident; if none is found, NULL is returned.
1560  *
1561  * The object must be locked.
1562  */
1563 vm_page_t
1564 vm_page_prev(vm_page_t m)
1565 {
1566         vm_page_t prev;
1567
1568         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1569         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL) {
1570                 MPASS(prev->object == m->object);
1571                 if (prev->pindex != m->pindex - 1)
1572                         prev = NULL;
1573         }
1574         return (prev);
1575 }
1576
1577 /*
1578  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1579  * pindex which must be already present in the object.
1580  *
1581  * The existing page must not be on a paging queue.
1582  */
1583 vm_page_t
1584 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1585 {
1586         vm_page_t mold;
1587
1588         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1589         KASSERT(mnew->object == NULL,
1590             ("vm_page_replace: page %p already in object", mnew));
1591         KASSERT(mnew->queue == PQ_NONE,
1592             ("vm_page_replace: new page %p is on a paging queue", mnew));
1593
1594         /*
1595          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1596          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1597          * dance.  Double check such functions for more comments.
1598          */
1599
1600         mnew->object = object;
1601         mnew->pindex = pindex;
1602         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1603         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1604             ("vm_page_replace: old page %p is on a paging queue", mold));
1605
1606         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1607         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1608         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1609
1610         mold->object = NULL;
1611         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1612
1613         /*
1614          * The object's resident_page_count does not change because we have
1615          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1616          */
1617         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1618                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1619         return (mold);
1620 }
1621
1622 /*
1623  *      vm_page_rename:
1624  *
1625  *      Move the given memory entry from its
1626  *      current object to the specified target object/offset.
1627  *
1628  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1629  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1630  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1631  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1632  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1633  *
1634  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1635  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1636  *            swap.
1637  *
1638  *      The objects must be locked.
1639  */
1640 int
1641 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1642 {
1643         vm_page_t mpred;
1644         vm_pindex_t opidx;
1645
1646         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1647
1648         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1649         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1650             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1651
1652         /*
1653          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1654          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1655          * function.
1656          */
1657         opidx = m->pindex;
1658         m->pindex = new_pindex;
1659         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1660                 m->pindex = opidx;
1661                 return (1);
1662         }
1663
1664         /*
1665          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1666          * the listq iterator is tainted.
1667          */
1668         m->pindex = opidx;
1669         vm_page_lock(m);
1670         (void)vm_page_remove(m);
1671
1672         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1673         m->pindex = new_pindex;
1674         m->object = new_object;
1675         vm_page_unlock(m);
1676         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1677         vm_page_dirty(m);
1678         return (0);
1679 }
1680
1681 /*
1682  *      vm_page_alloc:
1683  *
1684  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1685  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1686  *
1687  *      The caller must always specify an allocation class.
1688  *
1689  *      allocation classes:
1690  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1691  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1692  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1693  *
1694  *      optional allocation flags:
1695  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1696  *                              intends to allocate
1697  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1698  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1699  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1700  *                              should not be exclusive busy
1701  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1702  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1703  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1704  */
1705 vm_page_t
1706 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1707 {
1708
1709         return (vm_page_alloc_after(object, pindex, req, object != NULL ?
1710             vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) : NULL));
1711 }
1712
1713 vm_page_t
1714 vm_page_alloc_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1715     int req)
1716 {
1717
1718         return (vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1719             object != NULL ? vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) :
1720             NULL));
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Allocate a page in the specified object with the given page index.  To
1725  * optimize insertion of the page into the object, the caller must also specifiy
1726  * the resident page in the object with largest index smaller than the given
1727  * page index, or NULL if no such page exists.
1728  */
1729 vm_page_t
1730 vm_page_alloc_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1731     int req, vm_page_t mpred)
1732 {
1733         struct vm_domainset_iter di;
1734         vm_page_t m;
1735         int domain;
1736
1737         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, pindex, &domain, &req);
1738         do {
1739                 m = vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1740                     mpred);
1741                 if (m != NULL)
1742                         break;
1743         } while (vm_domainset_iter_page(&di, object, &domain) == 0);
1744
1745         return (m);
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Returns true if the number of free pages exceeds the minimum
1750  * for the request class and false otherwise.
1751  */
1752 int
1753 vm_domain_allocate(struct vm_domain *vmd, int req, int npages)
1754 {
1755         u_int limit, old, new;
1756
1757         req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1758
1759         /*
1760          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1761          */
1762         if (curproc == pageproc && req != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1763                 req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1764         if (req == VM_ALLOC_INTERRUPT)
1765                 limit = 0;
1766         else if (req == VM_ALLOC_SYSTEM)
1767                 limit = vmd->vmd_interrupt_free_min;
1768         else
1769                 limit = vmd->vmd_free_reserved;
1770
1771         /*
1772          * Attempt to reserve the pages.  Fail if we're below the limit.
1773          */
1774         limit += npages;
1775         old = vmd->vmd_free_count;
1776         do {
1777                 if (old < limit)
1778                         return (0);
1779                 new = old - npages;
1780         } while (atomic_fcmpset_int(&vmd->vmd_free_count, &old, new) == 0);
1781
1782         /* Wake the page daemon if we've crossed the threshold. */
1783         if (vm_paging_needed(vmd, new) && !vm_paging_needed(vmd, old))
1784                 pagedaemon_wakeup(vmd->vmd_domain);
1785
1786         /* Only update bitsets on transitions. */
1787         if ((old >= vmd->vmd_free_min && new < vmd->vmd_free_min) ||
1788             (old >= vmd->vmd_free_severe && new < vmd->vmd_free_severe))
1789                 vm_domain_set(vmd);
1790
1791         return (1);
1792 }
1793
1794 vm_page_t
1795 vm_page_alloc_domain_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1796     int req, vm_page_t mpred)
1797 {
1798         struct vm_domain *vmd;
1799         vm_page_t m;
1800         int flags;
1801
1802         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1803             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1804             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1805             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1806             ("inconsistent object(%p)/req(%x)", object, req));
1807         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1808             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1809         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex < pindex,
1810             ("mpred %p doesn't precede pindex 0x%jx", mpred,
1811             (uintmax_t)pindex));
1812         if (object != NULL)
1813                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1814
1815         flags = 0;
1816         m = NULL;
1817 again:
1818 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1819         /*
1820          * Can we allocate the page from a reservation?
1821          */
1822         if (vm_object_reserv(object) &&
1823             (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex, domain, req, mpred)) !=
1824             NULL) {
1825                 domain = vm_phys_domain(m);
1826                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
1827                 goto found;
1828         }
1829 #endif
1830         vmd = VM_DOMAIN(domain);
1831         if (object != NULL && vmd->vmd_pgcache != NULL) {
1832                 m = uma_zalloc(vmd->vmd_pgcache, M_NOWAIT);
1833                 if (m != NULL) {
1834                         flags |= PG_PCPU_CACHE;
1835                         goto found;
1836                 }
1837         }
1838         if (vm_domain_allocate(vmd, req, 1)) {
1839                 /*
1840                  * If not, allocate it from the free page queues.
1841                  */
1842                 vm_domain_free_lock(vmd);
1843                 m = vm_phys_alloc_pages(domain, object != NULL ?
1844                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1845                 vm_domain_free_unlock(vmd);
1846                 if (m == NULL) {
1847                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
1848 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1849                         if (vm_reserv_reclaim_inactive(domain))
1850                                 goto again;
1851 #endif
1852                 }
1853         }
1854         if (m == NULL) {
1855                 /*
1856                  * Not allocatable, give up.
1857                  */
1858                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, object, req))
1859                         goto again;
1860                 return (NULL);
1861         }
1862
1863         /*
1864          * At this point we had better have found a good page.
1865          */
1866 found:
1867         vm_page_dequeue(m);
1868         vm_page_alloc_check(m);
1869
1870         /*
1871          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1872          */
1873         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1874                 flags |= (m->flags & PG_ZERO);
1875         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1876                 flags |= PG_NODUMP;
1877         m->flags = flags;
1878         m->aflags = 0;
1879         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1880             VPO_UNMANAGED : 0;
1881         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1882         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1883                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1884         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1885                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1886         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1887                 /*
1888                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1889                  * page is inserted into the object.
1890                  */
1891                 vm_wire_add(1);
1892                 m->wire_count = 1;
1893         }
1894         m->act_count = 0;
1895
1896         if (object != NULL) {
1897                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1898                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1899                                 vm_wire_sub(1);
1900                                 m->wire_count = 0;
1901                         }
1902                         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
1903                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1904                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1905                         /* Don't change PG_ZERO. */
1906                         vm_page_free_toq(m);
1907                         if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
1908                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
1909                                 vm_radix_wait();
1910                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
1911                         }
1912                         return (NULL);
1913                 }
1914
1915                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1916                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1917                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1918                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1919         } else
1920                 m->pindex = pindex;
1921
1922         return (m);
1923 }
1924
1925 /*
1926  *      vm_page_alloc_contig:
1927  *
1928  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1929  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1930  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1931  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1932  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1933  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1934  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1935  *      and "boundary" must be a power of two.
1936  *
1937  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1938  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1939  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1940  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1941  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1942  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1943  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1944  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1945  *
1946  *      The specified object may not contain fictitious pages.
1947  *
1948  *      The caller must always specify an allocation class.
1949  *
1950  *      allocation classes:
1951  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1952  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1953  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1954  *
1955  *      optional allocation flags:
1956  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1957  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1958  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1959  *                              should not be exclusive busy
1960  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1961  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1962  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1963  */
1964 vm_page_t
1965 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1966     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1967     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1968 {
1969         struct vm_domainset_iter di;
1970         vm_page_t m;
1971         int domain;
1972
1973         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, pindex, &domain, &req);
1974         do {
1975                 m = vm_page_alloc_contig_domain(object, pindex, domain, req,
1976                     npages, low, high, alignment, boundary, memattr);
1977                 if (m != NULL)
1978                         break;
1979         } while (vm_domainset_iter_page(&di, object, &domain) == 0);
1980
1981         return (m);
1982 }
1983
1984 vm_page_t
1985 vm_page_alloc_contig_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1986     int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1987     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1988 {
1989         struct vm_domain *vmd;
1990         vm_page_t m, m_ret, mpred;
1991         u_int busy_lock, flags, oflags;
1992
1993         mpred = NULL;   /* XXX: pacify gcc */
1994         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1995             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1996             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1997             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1998             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object(%p)/req(%x)", object,
1999             req));
2000         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
2001             ("Can't sleep and retry object insertion."));
2002         if (object != NULL) {
2003                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2004                 KASSERT((object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0,
2005                     ("vm_page_alloc_contig: object %p has fictitious pages",
2006                     object));
2007         }
2008         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
2009
2010         if (object != NULL) {
2011                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
2012                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
2013                     ("vm_page_alloc_contig: pindex already allocated"));
2014         }
2015
2016         /*
2017          * Can we allocate the pages without the number of free pages falling
2018          * below the lower bound for the allocation class?
2019          */
2020         m_ret = NULL;
2021 again:
2022 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2023         /*
2024          * Can we allocate the pages from a reservation?
2025          */
2026         if (vm_object_reserv(object) &&
2027             (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, domain, req,
2028             mpred, npages, low, high, alignment, boundary)) != NULL) {
2029                 domain = vm_phys_domain(m_ret);
2030                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
2031                 goto found;
2032         }
2033 #endif
2034         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2035         if (vm_domain_allocate(vmd, req, npages)) {
2036                 /*
2037                  * allocate them from the free page queues.
2038                  */
2039                 vm_domain_free_lock(vmd);
2040                 m_ret = vm_phys_alloc_contig(domain, npages, low, high,
2041                     alignment, boundary);
2042                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2043                 if (m_ret == NULL) {
2044                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, npages);
2045 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2046                         if (vm_reserv_reclaim_contig(domain, npages, low,
2047                             high, alignment, boundary))
2048                                 goto again;
2049 #endif
2050                 }
2051         }
2052         if (m_ret == NULL) {
2053                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, object, req))
2054                         goto again;
2055                 return (NULL);
2056         }
2057 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2058 found:
2059 #endif
2060         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2061                 vm_page_dequeue(m);
2062                 vm_page_alloc_check(m);
2063         }
2064
2065         /*
2066          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2067          */
2068         flags = 0;
2069         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2070                 flags = PG_ZERO;
2071         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
2072                 flags |= PG_NODUMP;
2073         oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
2074             VPO_UNMANAGED : 0;
2075         busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2076         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
2077                 busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
2078         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
2079                 busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
2080         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2081                 vm_wire_add(npages);
2082         if (object != NULL) {
2083                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2084                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
2085                         memattr = object->memattr;
2086         }
2087         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2088                 m->aflags = 0;
2089                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
2090                 m->busy_lock = busy_lock;
2091                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2092                         m->wire_count = 1;
2093                 m->act_count = 0;
2094                 m->oflags = oflags;
2095                 if (object != NULL) {
2096                         if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
2097                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2098                                         vm_wire_sub(npages);
2099                                 KASSERT(m->object == NULL,
2100                                     ("page %p has object", m));
2101                                 mpred = m;
2102                                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2103                                         if (m <= mpred &&
2104                                             (req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2105                                                 m->wire_count = 0;
2106                                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2107                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2108                                         /* Don't change PG_ZERO. */
2109                                         vm_page_free_toq(m);
2110                                 }
2111                                 if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
2112                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2113                                         vm_radix_wait();
2114                                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2115                                 }
2116                                 return (NULL);
2117                         }
2118                         mpred = m;
2119                 } else
2120                         m->pindex = pindex;
2121                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2122                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
2123                 pindex++;
2124         }
2125         return (m_ret);
2126 }
2127
2128 /*
2129  * Check a page that has been freshly dequeued from a freelist.
2130  */
2131 static void
2132 vm_page_alloc_check(vm_page_t m)
2133 {
2134
2135         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
2136         KASSERT(m->queue == PQ_NONE && (m->aflags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0,
2137             ("page %p has unexpected queue %d, flags %#x",
2138             m, m->queue, (m->aflags & PGA_QUEUE_STATE_MASK)));
2139         KASSERT(!vm_page_held(m), ("page %p is held", m));
2140         KASSERT(!vm_page_busied(m), ("page %p is busy", m));
2141         KASSERT(m->dirty == 0, ("page %p is dirty", m));
2142         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
2143             ("page %p has unexpected memattr %d",
2144             m, pmap_page_get_memattr(m)));
2145         KASSERT(m->valid == 0, ("free page %p is valid", m));
2146 }
2147
2148 /*
2149  *      vm_page_alloc_freelist:
2150  *
2151  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2152  *
2153  *      The caller must always specify an allocation class.
2154  *
2155  *      allocation classes:
2156  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2157  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2158  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2159  *
2160  *      optional allocation flags:
2161  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2162  *                              intends to allocate
2163  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2164  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2165  */
2166 vm_page_t
2167 vm_page_alloc_freelist(int freelist, int req)
2168 {
2169         struct vm_domainset_iter di;
2170         vm_page_t m;
2171         int domain;
2172
2173         vm_domainset_iter_page_init(&di, NULL, 0, &domain, &req);
2174         do {
2175                 m = vm_page_alloc_freelist_domain(domain, freelist, req);
2176                 if (m != NULL)
2177                         break;
2178         } while (vm_domainset_iter_page(&di, NULL, &domain) == 0);
2179
2180         return (m);
2181 }
2182
2183 vm_page_t
2184 vm_page_alloc_freelist_domain(int domain, int freelist, int req)
2185 {
2186         struct vm_domain *vmd;
2187         vm_page_t m;
2188         u_int flags;
2189
2190         m = NULL;
2191         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2192 again:
2193         if (vm_domain_allocate(vmd, req, 1)) {
2194                 vm_domain_free_lock(vmd);
2195                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(domain, freelist,
2196                     VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2197                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2198                 if (m == NULL)
2199                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
2200         }
2201         if (m == NULL) {
2202                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, NULL, req))
2203                         goto again;
2204                 return (NULL);
2205         }
2206         vm_page_dequeue(m);
2207         vm_page_alloc_check(m);
2208
2209         /*
2210          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2211          */
2212         m->aflags = 0;
2213         flags = 0;
2214         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2215                 flags = PG_ZERO;
2216         m->flags &= flags;
2217         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2218                 /*
2219                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2220                  * not belong to an object.
2221                  */
2222                 vm_wire_add(1);
2223                 m->wire_count = 1;
2224         }
2225         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2226         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2227         return (m);
2228 }
2229
2230 static int
2231 vm_page_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain, int flags)
2232 {
2233         struct vm_domain *vmd;
2234         int i;
2235
2236         vmd = arg;
2237         /* Only import if we can bring in a full bucket. */
2238         if (cnt == 1 || !vm_domain_allocate(vmd, VM_ALLOC_NORMAL, cnt))
2239                 return (0);
2240         domain = vmd->vmd_domain;
2241         vm_domain_free_lock(vmd);
2242         i = vm_phys_alloc_npages(domain, VM_FREEPOOL_DEFAULT, cnt,
2243             (vm_page_t *)store);
2244         vm_domain_free_unlock(vmd);
2245         if (cnt != i)
2246                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, cnt - i);
2247
2248         return (i);
2249 }
2250
2251 static void
2252 vm_page_release(void *arg, void **store, int cnt)
2253 {
2254         struct vm_domain *vmd;
2255         vm_page_t m;
2256         int i;
2257
2258         vmd = arg;
2259         vm_domain_free_lock(vmd);
2260         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2261                 m = (vm_page_t)store[i];
2262                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2263         }
2264         vm_domain_free_unlock(vmd);
2265         vm_domain_freecnt_inc(vmd, cnt);
2266 }
2267
2268 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2269 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2270 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2271
2272 /*
2273  *      vm_page_scan_contig:
2274  *
2275  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2276  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2277  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2278  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2279  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2280  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2281  *      multiple of "boundary".
2282  *
2283  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2284  *      structure within vm_page_array[].
2285  *
2286  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2287  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2288  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2289  */
2290 vm_page_t
2291 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2292     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2293 {
2294         struct mtx *m_mtx;
2295         vm_object_t object;
2296         vm_paddr_t pa;
2297         vm_page_t m, m_run;
2298 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2299         int level;
2300 #endif
2301         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2302
2303         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2304         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2305         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2306         m_run = NULL;
2307         run_len = 0;
2308         m_mtx = NULL;
2309         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2310                 KASSERT((m->flags & PG_MARKER) == 0,
2311                     ("page %p is PG_MARKER", m));
2312                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 || m->wire_count == 1,
2313                     ("fictitious page %p has invalid wire count", m));
2314
2315                 /*
2316                  * If the current page would be the start of a run, check its
2317                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2318                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2319                  * terminate the scan or advance to the next page that
2320                  * satisfies the failed condition.
2321                  */
2322                 if (run_len == 0) {
2323                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2324                         if (m + npages > m_end)
2325                                 break;
2326                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2327                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2328                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2329                                 continue;
2330                         }
2331                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2332                             boundary) != 0) {
2333                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2334                                 continue;
2335                         }
2336                 } else
2337                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2338
2339                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2340                 m_inc = 1;
2341 retry:
2342                 if (vm_page_held(m))
2343                         run_ext = 0;
2344 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2345                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2346                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2347                         run_ext = 0;
2348                         /* Advance to the end of the reservation. */
2349                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2350                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2351                             pa);
2352                 }
2353 #endif
2354                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2355                         /*
2356                          * The page is considered eligible for relocation if
2357                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2358                          * the page daemon.
2359                          */
2360                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2361                                 mtx_unlock(m_mtx);
2362                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2363                                 mtx_lock(m_mtx);
2364                                 if (m->object != object) {
2365                                         /*
2366                                          * The page may have been freed.
2367                                          */
2368                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2369                                         goto retry;
2370                                 } else if (vm_page_held(m)) {
2371                                         run_ext = 0;
2372                                         goto unlock;
2373                                 }
2374                         }
2375                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2376                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2377                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2378                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2379                             object->type != OBJT_SWAP &&
2380                             object->type != OBJT_VNODE) {
2381                                 run_ext = 0;
2382 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2383                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2384                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2385                                 run_ext = 0;
2386                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2387                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2388                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2389                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2390 #endif
2391                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2392                             vm_page_queue(m) != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2393                                 /*
2394                                  * The page is allocated but eligible for
2395                                  * relocation.  Extend the current run by one
2396                                  * page.
2397                                  */
2398                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2399                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2400                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2401                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2402                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2403                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2404                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2405                                 run_ext = 1;
2406                         } else
2407                                 run_ext = 0;
2408 unlock:
2409                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2410 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2411                 } else if (level >= 0) {
2412                         /*
2413                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2414                          * other words, it is still free.  Extend the current
2415                          * run by one page.
2416                          */
2417                         run_ext = 1;
2418 #endif
2419                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2420                         /*
2421                          * The page is enqueued in the physical memory
2422                          * allocator's free page queues.  Moreover, it is the
2423                          * first page in a power-of-two-sized run of
2424                          * contiguous free pages.  Add these pages to the end
2425                          * of the current run, and jump ahead.
2426                          */
2427                         run_ext = 1 << order;
2428                         m_inc = 1 << order;
2429                 } else {
2430                         /*
2431                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2432                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2433                          * free page queues.  However, it is not the first
2434                          * page in a run of contiguous free pages.  (This case
2435                          * rarely occurs because the scan is performed in
2436                          * ascending order.) (2) It is not reserved, and it is
2437                          * transitioning from free to allocated.  (Conversely,
2438                          * the transition from allocated to free for managed
2439                          * pages is blocked by the page lock.) (3) It is
2440                          * allocated but not contained by an object and not
2441                          * wired, e.g., allocated by Xen's balloon driver.
2442                          */
2443                         run_ext = 0;
2444                 }
2445
2446                 /*
2447                  * Extend or reset the current run of pages.
2448                  */
2449                 if (run_ext > 0) {
2450                         if (run_len == 0)
2451                                 m_run = m;
2452                         run_len += run_ext;
2453                 } else {
2454                         if (run_len > 0) {
2455                                 m_run = NULL;
2456                                 run_len = 0;
2457                         }
2458                 }
2459         }
2460         if (m_mtx != NULL)
2461                 mtx_unlock(m_mtx);
2462         if (run_len >= npages)
2463                 return (m_run);
2464         return (NULL);
2465 }
2466
2467 /*
2468  *      vm_page_reclaim_run:
2469  *
2470  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2471  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2472  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2473  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2474  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2475  *      physical address above "high".
2476  *
2477  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2478  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2479  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2480  *      unsuccessful.
2481  *
2482  *      "req_class" must be an allocation class.
2483  */
2484 static int
2485 vm_page_reclaim_run(int req_class, int domain, u_long npages, vm_page_t m_run,
2486     vm_paddr_t high)
2487 {
2488         struct vm_domain *vmd;
2489         struct mtx *m_mtx;
2490         struct spglist free;
2491         vm_object_t object;
2492         vm_paddr_t pa;
2493         vm_page_t m, m_end, m_new;
2494         int error, order, req;
2495
2496         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2497             ("req_class is not an allocation class"));
2498         SLIST_INIT(&free);
2499         error = 0;
2500         m = m_run;
2501         m_end = m_run + npages;
2502         m_mtx = NULL;
2503         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2504                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2505                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2506
2507                 /*
2508                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2509                  */
2510                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2511 retry:
2512                 if (vm_page_held(m))
2513                         error = EBUSY;
2514                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2515                         /*
2516                          * The page is relocated if and only if it could be
2517                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2518                          */
2519                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2520                                 mtx_unlock(m_mtx);
2521                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2522                                 mtx_lock(m_mtx);
2523                                 if (m->object != object) {
2524                                         /*
2525                                          * The page may have been freed.
2526                                          */
2527                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2528                                         goto retry;
2529                                 } else if (vm_page_held(m)) {
2530                                         error = EBUSY;
2531                                         goto unlock;
2532                                 }
2533                         }
2534                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2535                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2536                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2537                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2538                             object->type != OBJT_SWAP &&
2539                             object->type != OBJT_VNODE)
2540                                 error = EINVAL;
2541                         else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2542                                 error = EINVAL;
2543                         else if (vm_page_queue(m) != PQ_NONE &&
2544                             !vm_page_busied(m)) {
2545                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2546                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2547                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2548                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2549                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2550                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2551                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2552                                 if (m->valid != 0) {
2553                                         /*
2554                                          * First, try to allocate a new page
2555                                          * that is above "high".  Failing
2556                                          * that, try to allocate a new page
2557                                          * that is below "m_run".  Allocate
2558                                          * the new page between the end of
2559                                          * "m_run" and "high" only as a last
2560                                          * resort.
2561                                          */
2562                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2563                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2564                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2565                                         if (trunc_page(high) !=
2566                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2567                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2568                                                     NULL, 0, req, 1,
2569                                                     round_page(high),
2570                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2571                                                     PAGE_SIZE, 0,
2572                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2573                                         } else
2574                                                 m_new = NULL;
2575                                         if (m_new == NULL) {
2576                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2577                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2578                                                     NULL, 0, req, 1,
2579                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2580                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2581                                         }
2582                                         if (m_new == NULL) {
2583                                                 pa += ptoa(npages);
2584                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2585                                                     NULL, 0, req, 1,
2586                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2587                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2588                                         }
2589                                         if (m_new == NULL) {
2590                                                 error = ENOMEM;
2591                                                 goto unlock;
2592                                         }
2593                                         KASSERT(!vm_page_wired(m_new),
2594                                             ("page %p is wired", m_new));
2595
2596                                         /*
2597                                          * Replace "m" with the new page.  For
2598                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2599                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2600                                          * as if vm_page_free() was called.
2601                                          */
2602                                         if (object->ref_count != 0)
2603                                                 pmap_remove_all(m);
2604                                         m_new->aflags = m->aflags &
2605                                             ~PGA_QUEUE_STATE_MASK;
2606                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2607                                             ("page %p is managed", m_new));
2608                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2609                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2610                                         m_new->valid = m->valid;
2611                                         m_new->dirty = m->dirty;
2612                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2613                                         vm_page_xbusy(m);
2614                                         vm_page_dequeue(m);
2615                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2616                                             m->pindex, m);
2617                                         if (vm_page_free_prep(m))
2618                                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m,
2619                                                     plinks.s.ss);
2620
2621                                         /*
2622                                          * The new page must be deactivated
2623                                          * before the object is unlocked.
2624                                          */
2625                                         vm_page_change_lock(m_new, &m_mtx);
2626                                         vm_page_deactivate(m_new);
2627                                 } else {
2628                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2629                                         vm_page_dequeue(m);
2630                                         if (vm_page_free_prep(m))
2631                                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m,
2632                                                     plinks.s.ss);
2633                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2634                                             ("page %p is dirty", m));
2635                                 }
2636                         } else
2637                                 error = EBUSY;
2638 unlock:
2639                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2640                 } else {
2641                         MPASS(vm_phys_domain(m) == domain);
2642                         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2643                         vm_domain_free_lock(vmd);
2644                         order = m->order;
2645                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2646                                 /*
2647                                  * The page is enqueued in the physical memory
2648                                  * allocator's free page queues.  Moreover, it
2649                                  * is the first page in a power-of-two-sized
2650                                  * run of contiguous free pages.  Jump ahead
2651                                  * to the last page within that run, and
2652                                  * continue from there.
2653                                  */
2654                                 m += (1 << order) - 1;
2655                         }
2656 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2657                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2658                                 order = 0;
2659 #endif
2660                         vm_domain_free_unlock(vmd);
2661                         if (order == VM_NFREEORDER)
2662                                 error = EINVAL;
2663                 }
2664         }
2665         if (m_mtx != NULL)
2666                 mtx_unlock(m_mtx);
2667         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2668                 int cnt;
2669
2670                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
2671                 cnt = 0;
2672                 vm_domain_free_lock(vmd);
2673                 do {
2674                         MPASS(vm_phys_domain(m) == domain);
2675                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2676                         vm_phys_free_pages(m, 0);
2677                         cnt++;
2678                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2679                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2680                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, cnt);
2681         }
2682         return (error);
2683 }
2684
2685 #define NRUNS   16
2686
2687 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2688
2689 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2690
2691 #define MIN_RECLAIM     8
2692
2693 /*
2694  *      vm_page_reclaim_contig:
2695  *
2696  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2697  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2698  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2699  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2700  *      fail due to a shortage of free pages.  When reclamation fails, callers
2701  *      are expected to perform vm_wait() before retrying a failed allocation
2702  *      operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2703  *
2704  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2705  *
2706  *      allocation classes:
2707  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2708  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2709  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2710  *
2711  *      The optional allocation flags are ignored.
2712  *
2713  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2714  *      must be a power of two.
2715  */
2716 bool
2717 vm_page_reclaim_contig_domain(int domain, int req, u_long npages,
2718     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2719 {
2720         struct vm_domain *vmd;
2721         vm_paddr_t curr_low;
2722         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2723         u_long count, reclaimed;
2724         int error, i, options, req_class;
2725
2726         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2727         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2728         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2729         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2730
2731         /*
2732          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2733          */
2734         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2735                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2736
2737         /*
2738          * Return if the number of free pages cannot satisfy the requested
2739          * allocation.
2740          */
2741         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2742         count = vmd->vmd_free_count;
2743         if (count < npages + vmd->vmd_free_reserved || (count < npages +
2744             vmd->vmd_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2745             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2746                 return (false);
2747
2748         /*
2749          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2750          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2751          */
2752         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2753                 /*
2754                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2755                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2756                  */
2757                 curr_low = low;
2758                 count = 0;
2759                 for (;;) {
2760                         m_run = vm_phys_scan_contig(domain, npages, curr_low,
2761                             high, alignment, boundary, options);
2762                         if (m_run == NULL)
2763                                 break;
2764                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2765                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2766                         count++;
2767                 }
2768
2769                 /*
2770                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2771                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2772                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2773                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2774                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2775                  */
2776                 reclaimed = 0;
2777                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2778                         count--;
2779                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2780                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, domain, npages,
2781                             m_run, high);
2782                         if (error == 0) {
2783                                 reclaimed += npages;
2784                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2785                                         return (true);
2786                         }
2787                 }
2788
2789                 /*
2790                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2791                  * the last scan had no restrictions.
2792                  */
2793                 if (options == VPSC_NORESERV)
2794                         options = VPSC_NOSUPER;
2795                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2796                         options = VPSC_ANY;
2797                 else if (options == VPSC_ANY)
2798                         return (reclaimed != 0);
2799         }
2800 }
2801
2802 bool
2803 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2804     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2805 {
2806         struct vm_domainset_iter di;
2807         int domain;
2808         bool ret;
2809
2810         vm_domainset_iter_page_init(&di, NULL, 0, &domain, &req);
2811         do {
2812                 ret = vm_page_reclaim_contig_domain(domain, req, npages, low,
2813                     high, alignment, boundary);
2814                 if (ret)
2815                         break;
2816         } while (vm_domainset_iter_page(&di, NULL, &domain) == 0);
2817
2818         return (ret);
2819 }
2820
2821 /*
2822  * Set the domain in the appropriate page level domainset.
2823  */
2824 void
2825 vm_domain_set(struct vm_domain *vmd)
2826 {
2827
2828         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2829         if (!vmd->vmd_minset && vm_paging_min(vmd)) {
2830                 vmd->vmd_minset = 1;
2831                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &vm_min_domains);
2832         }
2833         if (!vmd->vmd_severeset && vm_paging_severe(vmd)) {
2834                 vmd->vmd_severeset = 1;
2835                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &vm_severe_domains);
2836         }
2837         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2838 }
2839
2840 /*
2841  * Clear the domain from the appropriate page level domainset.
2842  */
2843 void
2844 vm_domain_clear(struct vm_domain *vmd)
2845 {
2846
2847         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2848         if (vmd->vmd_minset && !vm_paging_min(vmd)) {
2849                 vmd->vmd_minset = 0;
2850                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_min_domains);
2851                 if (vm_min_waiters != 0) {
2852                         vm_min_waiters = 0;
2853                         wakeup(&vm_min_domains);
2854                 }
2855         }
2856         if (vmd->vmd_severeset && !vm_paging_severe(vmd)) {
2857                 vmd->vmd_severeset = 0;
2858                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_severe_domains);
2859                 if (vm_severe_waiters != 0) {
2860                         vm_severe_waiters = 0;
2861                         wakeup(&vm_severe_domains);
2862                 }
2863         }
2864
2865         /*
2866          * If pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2867          * some free.
2868          */
2869         if (vmd->vmd_pageout_pages_needed &&
2870             vmd->vmd_free_count >= vmd->vmd_pageout_free_min) {
2871                 wakeup(&vmd->vmd_pageout_pages_needed);
2872                 vmd->vmd_pageout_pages_needed = 0;
2873         }
2874
2875         /* See comments in vm_wait_doms(). */
2876         if (vm_pageproc_waiters) {
2877                 vm_pageproc_waiters = 0;
2878                 wakeup(&vm_pageproc_waiters);
2879         }
2880         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2881 }
2882
2883 /*
2884  * Wait for free pages to exceed the min threshold globally.
2885  */
2886 void
2887 vm_wait_min(void)
2888 {
2889
2890         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2891         while (vm_page_count_min()) {
2892                 vm_min_waiters++;
2893                 msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PVM, "vmwait", 0);
2894         }
2895         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2896 }
2897
2898 /*
2899  * Wait for free pages to exceed the severe threshold globally.
2900  */
2901 void
2902 vm_wait_severe(void)
2903 {
2904
2905         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2906         while (vm_page_count_severe()) {
2907                 vm_severe_waiters++;
2908                 msleep(&vm_severe_domains, &vm_domainset_lock, PVM,
2909                     "vmwait", 0);
2910         }
2911         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2912 }
2913
2914 u_int
2915 vm_wait_count(void)
2916 {
2917
2918         return (vm_severe_waiters + vm_min_waiters + vm_pageproc_waiters);
2919 }
2920
2921 void
2922 vm_wait_doms(const domainset_t *wdoms)
2923 {
2924
2925         /*
2926          * We use racey wakeup synchronization to avoid expensive global
2927          * locking for the pageproc when sleeping with a non-specific vm_wait.
2928          * To handle this, we only sleep for one tick in this instance.  It
2929          * is expected that most allocations for the pageproc will come from
2930          * kmem or vm_page_grab* which will use the more specific and
2931          * race-free vm_wait_domain().
2932          */
2933         if (curproc == pageproc) {
2934                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2935                 vm_pageproc_waiters++;
2936                 msleep(&vm_pageproc_waiters, &vm_domainset_lock, PVM | PDROP,
2937                     "pageprocwait", 1);
2938         } else {
2939                 /*
2940                  * XXX Ideally we would wait only until the allocation could
2941                  * be satisfied.  This condition can cause new allocators to
2942                  * consume all freed pages while old allocators wait.
2943                  */
2944                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2945                 if (vm_page_count_min_set(wdoms)) {
2946                         vm_min_waiters++;
2947                         msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock,
2948                             PVM | PDROP, "vmwait", 0);
2949                 } else
2950                         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2951         }
2952 }
2953
2954 /*
2955  *      vm_wait_domain:
2956  *
2957  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2958  *      - Called in various places after failed memory allocations.
2959  */
2960 void
2961 vm_wait_domain(int domain)
2962 {
2963         struct vm_domain *vmd;
2964         domainset_t wdom;
2965
2966         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2967         vm_domain_free_assert_unlocked(vmd);
2968
2969         if (curproc == pageproc) {
2970                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2971                 if (vmd->vmd_free_count < vmd->vmd_pageout_free_min) {
2972                         vmd->vmd_pageout_pages_needed = 1;
2973                         msleep(&vmd->vmd_pageout_pages_needed,
2974                             &vm_domainset_lock, PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2975                 } else
2976                         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2977         } else {
2978                 if (pageproc == NULL)
2979                         panic("vm_wait in early boot");
2980                 DOMAINSET_ZERO(&wdom);
2981                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &wdom);
2982                 vm_wait_doms(&wdom);
2983         }
2984 }
2985
2986 /*
2987  *      vm_wait:
2988  *
2989  *      Sleep until free pages are available for allocation in the
2990  *      affinity domains of the obj.  If obj is NULL, the domain set
2991  *      for the calling thread is used.
2992  *      Called in various places after failed memory allocations.
2993  */
2994 void
2995 vm_wait(vm_object_t obj)
2996 {
2997         struct domainset *d;
2998
2999         d = NULL;
3000
3001         /*
3002          * Carefully fetch pointers only once: the struct domainset
3003          * itself is ummutable but the pointer might change.
3004          */
3005         if (obj != NULL)
3006                 d = obj->domain.dr_policy;
3007         if (d == NULL)
3008                 d = curthread->td_domain.dr_policy;
3009
3010         vm_wait_doms(&d->ds_mask);
3011 }
3012
3013 /*
3014  *      vm_domain_alloc_fail:
3015  *
3016  *      Called when a page allocation function fails.  Informs the
3017  *      pagedaemon and performs the requested wait.  Requires the
3018  *      domain_free and object lock on entry.  Returns with the
3019  *      object lock held and free lock released.  Returns an error when
3020  *      retry is necessary.
3021  *
3022  */
3023 static int
3024 vm_domain_alloc_fail(struct vm_domain *vmd, vm_object_t object, int req)
3025 {
3026
3027         vm_domain_free_assert_unlocked(vmd);
3028
3029         atomic_add_int(&vmd->vmd_pageout_deficit,
3030             max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
3031         if (req & (VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL)) {
3032                 if (object != NULL)
3033                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3034                 vm_wait_domain(vmd->vmd_domain);
3035                 if (object != NULL)
3036                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3037                 if (req & VM_ALLOC_WAITOK)
3038                         return (EAGAIN);
3039         }
3040
3041         return (0);
3042 }
3043
3044 /*
3045  *      vm_waitpfault:
3046  *
3047  *      Sleep until free pages are available for allocation.
3048  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
3049  *        can be easily tracked.
3050  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
3051  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
3052  *        this balance without careful testing first.
3053  */
3054 void
3055 vm_waitpfault(struct domainset *dset)
3056 {
3057
3058         /*
3059          * XXX Ideally we would wait only until the allocation could
3060          * be satisfied.  This condition can cause new allocators to
3061          * consume all freed pages while old allocators wait.
3062          */
3063         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3064         if (vm_page_count_min_set(&dset->ds_mask)) {
3065                 vm_min_waiters++;
3066                 msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PUSER | PDROP,
3067                     "pfault", 0);
3068         } else
3069                 mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3070 }
3071
3072 struct vm_pagequeue *
3073 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
3074 {
3075
3076         return (&vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
3077 }
3078
3079 static struct mtx *
3080 vm_page_pagequeue_lockptr(vm_page_t m)
3081 {
3082         uint8_t queue;
3083
3084         if ((queue = atomic_load_8(&m->queue)) == PQ_NONE)
3085                 return (NULL);
3086         return (&vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[queue].pq_mutex);
3087 }
3088
3089 static inline void
3090 vm_pqbatch_process_page(struct vm_pagequeue *pq, vm_page_t m)
3091 {
3092         struct vm_domain *vmd;
3093         uint8_t qflags;
3094
3095         CRITICAL_ASSERT(curthread);
3096         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
3097
3098         /*
3099          * The page daemon is allowed to set m->queue = PQ_NONE without
3100          * the page queue lock held.  In this case it is about to free the page,
3101          * which must not have any queue state.
3102          */
3103         qflags = atomic_load_8(&m->aflags) & PGA_QUEUE_STATE_MASK;
3104         KASSERT(pq == vm_page_pagequeue(m) || qflags == 0,
3105             ("page %p doesn't belong to queue %p but has queue state %#x",
3106             m, pq, qflags));
3107
3108         if ((qflags & PGA_DEQUEUE) != 0) {
3109                 if (__predict_true((qflags & PGA_ENQUEUED) != 0)) {
3110                         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3111                         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
3112                 }
3113                 vm_page_dequeue_complete(m);
3114         } else if ((qflags & (PGA_REQUEUE | PGA_REQUEUE_HEAD)) != 0) {
3115                 if ((qflags & PGA_ENQUEUED) != 0)
3116                         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3117                 else {
3118                         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3119                         vm_page_aflag_set(m, PGA_ENQUEUED);
3120                 }
3121                 if ((qflags & PGA_REQUEUE_HEAD) != 0) {
3122                         KASSERT(m->queue == PQ_INACTIVE,
3123                             ("head enqueue not supported for page %p", m));
3124                         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
3125                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vmd->vmd_inacthead, m, plinks.q);
3126                 } else
3127                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3128
3129                 /*
3130                  * PGA_REQUEUE and PGA_REQUEUE_HEAD must be cleared after
3131                  * setting PGA_ENQUEUED in order to synchronize with the
3132                  * page daemon.
3133                  */
3134                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_REQUEUE | PGA_REQUEUE_HEAD);
3135         }
3136 }
3137
3138 static void
3139 vm_pqbatch_process(struct vm_pagequeue *pq, struct vm_batchqueue *bq,
3140     uint8_t queue)
3141 {
3142         vm_page_t m;
3143         int i;
3144
3145         for (i = 0; i < bq->bq_cnt; i++) {
3146                 m = bq->bq_pa[i];
3147                 if (__predict_false(m->queue != queue))
3148                         continue;
3149                 vm_pqbatch_process_page(pq, m);
3150         }
3151         vm_batchqueue_init(bq);
3152 }
3153
3154 static void
3155 vm_pqbatch_submit_page(vm_page_t m, uint8_t queue)
3156 {
3157         struct vm_batchqueue *bq;
3158         struct vm_pagequeue *pq;
3159         int domain;
3160
3161         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3162             ("page %p is unmanaged", m));
3163         KASSERT(mtx_owned(vm_page_lockptr(m)) ||
3164             (m->object == NULL && (m->aflags & PGA_DEQUEUE) != 0),
3165             ("missing synchronization for page %p", m));
3166         KASSERT(queue < PQ_COUNT, ("invalid queue %d", queue));
3167
3168         domain = vm_phys_domain(m);
3169         pq = &vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
3170
3171         critical_enter();
3172         bq = DPCPU_PTR(pqbatch[domain][queue]);
3173         if (vm_batchqueue_insert(bq, m)) {
3174                 critical_exit();
3175                 return;
3176         }
3177         if (!vm_pagequeue_trylock(pq)) {
3178                 critical_exit();
3179                 vm_pagequeue_lock(pq);
3180                 critical_enter();
3181                 bq = DPCPU_PTR(pqbatch[domain][queue]);
3182         }
3183         vm_pqbatch_process(pq, bq, queue);
3184
3185         /*
3186          * The page may have been logically dequeued before we acquired the
3187          * page queue lock.  In this case, since we either hold the page lock
3188          * or the page is being freed, a different thread cannot be concurrently
3189          * enqueuing the page.
3190          */
3191         if (__predict_true(m->queue == queue))
3192                 vm_pqbatch_process_page(pq, m);
3193         else {
3194                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
3195                     ("invalid queue transition for page %p", m));
3196                 KASSERT((m->aflags & PGA_ENQUEUED) == 0,
3197                     ("page %p is enqueued with invalid queue index", m));
3198                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_QUEUE_STATE_MASK);
3199         }
3200         vm_pagequeue_unlock(pq);
3201         critical_exit();
3202 }
3203
3204 /*
3205  *      vm_page_drain_pqbatch:          [ internal use only ]
3206  *
3207  *      Force all per-CPU page queue batch queues to be drained.  This is
3208  *      intended for use in severe memory shortages, to ensure that pages
3209  *      do not remain stuck in the batch queues.
3210  */
3211 void
3212 vm_page_drain_pqbatch(void)
3213 {
3214         struct thread *td;
3215         struct vm_domain *vmd;
3216         struct vm_pagequeue *pq;
3217         int cpu, domain, queue;
3218
3219         td = curthread;
3220         CPU_FOREACH(cpu) {
3221                 thread_lock(td);
3222                 sched_bind(td, cpu);
3223                 thread_unlock(td);
3224
3225                 for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
3226                         vmd = VM_DOMAIN(domain);
3227                         for (queue = 0; queue < PQ_COUNT; queue++) {
3228                                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[queue];
3229                                 vm_pagequeue_lock(pq);
3230                                 critical_enter();
3231                                 vm_pqbatch_process(pq,
3232                                     DPCPU_PTR(pqbatch[domain][queue]), queue);
3233                                 critical_exit();
3234                                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3235                         }
3236                 }
3237         }
3238         thread_lock(td);
3239         sched_unbind(td);
3240         thread_unlock(td);
3241 }
3242
3243 /*
3244  * Complete the logical removal of a page from a page queue.  We must be
3245  * careful to synchronize with the page daemon, which may be concurrently
3246  * examining the page with only the page lock held.  The page must not be
3247  * in a state where it appears to be logically enqueued.
3248  */
3249 static void
3250 vm_page_dequeue_complete(vm_page_t m)
3251 {
3252
3253         m->queue = PQ_NONE;
3254         atomic_thread_fence_rel();
3255         vm_page_aflag_clear(m, PGA_QUEUE_STATE_MASK);
3256 }
3257
3258 /*
3259  *      vm_page_dequeue_deferred:       [ internal use only ]
3260  *
3261  *      Request removal of the given page from its current page
3262  *      queue.  Physical removal from the queue may be deferred
3263  *      indefinitely.
3264  *
3265  *      The page must be locked.
3266  */
3267 void
3268 vm_page_dequeue_deferred(vm_page_t m)
3269 {
3270         uint8_t queue;
3271
3272         vm_page_assert_locked(m);
3273
3274         if ((queue = vm_page_queue(m)) == PQ_NONE)
3275                 return;
3276         vm_page_aflag_set(m, PGA_DEQUEUE);
3277         vm_pqbatch_submit_page(m, queue);
3278 }
3279
3280 /*
3281  * A variant of vm_page_dequeue_deferred() that does not assert the page
3282  * lock and is only to be called from vm_page_free_prep().  It is just an
3283  * open-coded implementation of vm_page_dequeue_deferred().  Because the
3284  * page is being freed, we can assume that nothing else is scheduling queue
3285  * operations on this page, so we get for free the mutual exclusion that
3286  * is otherwise provided by the page lock.
3287  */
3288 static void
3289 vm_page_dequeue_deferred_free(vm_page_t m)
3290 {
3291         uint8_t queue;
3292
3293         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has an object reference", m));
3294
3295         if ((m->aflags & PGA_DEQUEUE) != 0)
3296                 return;
3297         atomic_thread_fence_acq();
3298         if ((queue = m->queue) == PQ_NONE)
3299                 return;
3300         vm_page_aflag_set(m, PGA_DEQUEUE);
3301         vm_pqbatch_submit_page(m, queue);
3302 }
3303
3304 /*
3305  *      vm_page_dequeue:
3306  *
3307  *      Remove the page from whichever page queue it's in, if any.
3308  *      The page must either be locked or unallocated.  This constraint
3309  *      ensures that the queue state of the page will remain consistent
3310  *      after this function returns.
3311  */
3312 void
3313 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
3314 {
3315         struct mtx *lock, *lock1;
3316         struct vm_pagequeue *pq;
3317         uint8_t aflags;
3318
3319         KASSERT(mtx_owned(vm_page_lockptr(m)) || m->order == VM_NFREEORDER,
3320             ("page %p is allocated and unlocked", m));
3321
3322         for (;;) {
3323                 lock = vm_page_pagequeue_lockptr(m);
3324                 if (lock == NULL) {
3325                         /*
3326                          * A thread may be concurrently executing
3327                          * vm_page_dequeue_complete().  Ensure that all queue
3328                          * state is cleared before we return.
3329                          */
3330                         aflags = atomic_load_8(&m->aflags);
3331                         if ((aflags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0)
3332                                 return;
3333                         KASSERT((aflags & PGA_DEQUEUE) != 0,
3334                             ("page %p has unexpected queue state flags %#x",
3335                             m, aflags));
3336
3337                         /*
3338                          * Busy wait until the thread updating queue state is
3339                          * finished.  Such a thread must be executing in a
3340                          * critical section.
3341                          */
3342                         cpu_spinwait();
3343                         continue;
3344                 }
3345                 mtx_lock(lock);
3346                 if ((lock1 = vm_page_pagequeue_lockptr(m)) == lock)
3347                         break;
3348                 mtx_unlock(lock);
3349                 lock = lock1;
3350         }
3351         KASSERT(lock == vm_page_pagequeue_lockptr(m),
3352             ("%s: page %p migrated directly between queues", __func__, m));
3353         KASSERT((m->aflags & PGA_DEQUEUE) != 0 ||
3354             mtx_owned(vm_page_lockptr(m)),
3355             ("%s: queued unlocked page %p", __func__, m));
3356
3357         if ((m->aflags & PGA_ENQUEUED) != 0) {
3358                 pq = vm_page_pagequeue(m);
3359                 TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3360                 vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
3361         }
3362         vm_page_dequeue_complete(m);
3363         mtx_unlock(lock);
3364 }
3365
3366 /*
3367  * Schedule the given page for insertion into the specified page queue.
3368  * Physical insertion of the page may be deferred indefinitely.
3369  */
3370 static void
3371 vm_page_enqueue(vm_page_t m, uint8_t queue)
3372 {
3373
3374         vm_page_assert_locked(m);
3375         KASSERT(m->queue == PQ_NONE && (m->aflags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0,
3376             ("%s: page %p is already enqueued", __func__, m));
3377
3378         m->queue = queue;
3379         if ((m->aflags & PGA_REQUEUE) == 0)
3380                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REQUEUE);
3381         vm_pqbatch_submit_page(m, queue);
3382 }
3383
3384 /*
3385  *      vm_page_requeue:                [ internal use only ]
3386  *
3387  *      Schedule a requeue of the given page.
3388  *
3389  *      The page must be locked.
3390  */
3391 void
3392 vm_page_requeue(vm_page_t m)
3393 {
3394
3395         vm_page_assert_locked(m);
3396         KASSERT(vm_page_queue(m) != PQ_NONE,
3397             ("%s: page %p is not logically enqueued", __func__, m));
3398
3399         if ((m->aflags & PGA_REQUEUE) == 0)
3400                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REQUEUE);
3401         vm_pqbatch_submit_page(m, atomic_load_8(&m->queue));
3402 }
3403
3404 /*
3405  *      vm_page_free_prep:
3406  *
3407  *      Prepares the given page to be put on the free list,
3408  *      disassociating it from any VM object. The caller may return
3409  *      the page to the free list only if this function returns true.
3410  *
3411  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3412  *      managed.
3413  */
3414 bool
3415 vm_page_free_prep(vm_page_t m)
3416 {
3417
3418 #if defined(DIAGNOSTIC) && defined(PHYS_TO_DMAP)
3419         if (PMAP_HAS_DMAP && (m->flags & PG_ZERO) != 0) {
3420                 uint64_t *p;
3421                 int i;
3422                 p = (uint64_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3423                 for (i = 0; i < PAGE_SIZE / sizeof(uint64_t); i++, p++)
3424                         KASSERT(*p == 0, ("vm_page_free_prep %p PG_ZERO %d %jx",
3425                             m, i, (uintmax_t)*p));
3426         }
3427 #endif
3428         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3429                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3430                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3431                     ("vm_page_free_prep: freeing mapped page %p", m));
3432         } else
3433                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
3434                     ("vm_page_free_prep: unmanaged page %p is queued", m));
3435         VM_CNT_INC(v_tfree);
3436
3437         if (vm_page_sbusied(m))
3438                 panic("vm_page_free_prep: freeing busy page %p", m);
3439
3440         if (m->object != NULL)
3441                 (void)vm_page_remove(m);
3442
3443         /*
3444          * If fictitious remove object association and
3445          * return.
3446          */
3447         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3448                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3449                     ("fictitious page %p is not wired", m));
3450                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
3451                     ("fictitious page %p is queued", m));
3452                 return (false);
3453         }
3454
3455         /*
3456          * Pages need not be dequeued before they are returned to the physical
3457          * memory allocator, but they must at least be marked for a deferred
3458          * dequeue.
3459          */
3460         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3461                 vm_page_dequeue_deferred_free(m);
3462
3463         m->valid = 0;
3464         vm_page_undirty(m);
3465
3466         if (vm_page_wired(m) != 0)
3467                 panic("vm_page_free_prep: freeing wired page %p", m);
3468         if (m->hold_count != 0) {
3469                 m->flags &= ~PG_ZERO;
3470                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
3471                     ("vm_page_free_prep: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
3472                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
3473                 return (false);
3474         }
3475
3476         /*
3477          * Restore the default memory attribute to the page.
3478          */
3479         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3480                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3481
3482 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3483         if (vm_reserv_free_page(m))
3484                 return (false);
3485 #endif
3486
3487         return (true);
3488 }
3489
3490 /*
3491  *      vm_page_free_toq:
3492  *
3493  *      Returns the given page to the free list, disassociating it
3494  *      from any VM object.
3495  *
3496  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3497  *      managed.
3498  */
3499 void
3500 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
3501 {
3502         struct vm_domain *vmd;
3503
3504         if (!vm_page_free_prep(m))
3505                 return;
3506
3507         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
3508         if ((m->flags & PG_PCPU_CACHE) != 0 && vmd->vmd_pgcache != NULL) {
3509                 uma_zfree(vmd->vmd_pgcache, m);
3510                 return;
3511         }
3512         vm_domain_free_lock(vmd);
3513         vm_phys_free_pages(m, 0);
3514         vm_domain_free_unlock(vmd);
3515         vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
3516 }
3517
3518 /*
3519  *      vm_page_free_pages_toq:
3520  *
3521  *      Returns a list of pages to the free list, disassociating it
3522  *      from any VM object.  In other words, this is equivalent to
3523  *      calling vm_page_free_toq() for each page of a list of VM objects.
3524  *
3525  *      The objects must be locked.  The pages must be locked if it is
3526  *      managed.
3527  */
3528 void
3529 vm_page_free_pages_toq(struct spglist *free, bool update_wire_count)
3530 {
3531         vm_page_t m;
3532         int count;
3533
3534         if (SLIST_EMPTY(free))
3535                 return;
3536
3537         count = 0;
3538         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
3539                 count++;
3540                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
3541                 vm_page_free_toq(m);
3542         }
3543
3544         if (update_wire_count)
3545                 vm_wire_sub(count);
3546 }
3547
3548 /*
3549  *      vm_page_wire:
3550  *
3551  * Mark this page as wired down.  If the page is fictitious, then
3552  * its wire count must remain one.
3553  *
3554  * The page must be locked.
3555  */
3556 void
3557 vm_page_wire(vm_page_t m)
3558 {
3559
3560         vm_page_assert_locked(m);
3561         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3562                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3563                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3564                     m));
3565                 return;
3566         }
3567         if (!vm_page_wired(m)) {
3568                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3569                     m->queue == PQ_NONE,
3570                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3571                 vm_wire_add(1);
3572         }
3573         m->wire_count++;
3574         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3575 }
3576
3577 /*
3578  * vm_page_unwire:
3579  *
3580  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3581  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3582  * FALSE otherwise.
3583  *
3584  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3585  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3586  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3587  * specified, in which case the page is dequeued if it belongs to a paging
3588  * queue).
3589  *
3590  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3591  *
3592  * A managed page must be locked.
3593  */
3594 bool
3595 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3596 {
3597         bool unwired;
3598
3599         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3600             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3601             queue, m));
3602         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3603                 vm_page_assert_locked(m);
3604
3605         unwired = vm_page_unwire_noq(m);
3606         if (!unwired || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || m->object == NULL)
3607                 return (unwired);
3608
3609         if (vm_page_queue(m) == queue) {
3610                 if (queue == PQ_ACTIVE)
3611                         vm_page_reference(m);
3612                 else if (queue != PQ_NONE)
3613                         vm_page_requeue(m);
3614         } else {
3615                 vm_page_dequeue(m);
3616                 if (queue != PQ_NONE) {
3617                         vm_page_enqueue(m, queue);
3618                         if (queue == PQ_ACTIVE)
3619                                 /* Initialize act_count. */
3620                                 vm_page_activate(m);
3621                 }
3622         }
3623         return (unwired);
3624 }
3625
3626 /*
3627  *
3628  * vm_page_unwire_noq:
3629  *
3630  * Unwire a page without (re-)inserting it into a page queue.  It is up
3631  * to the caller to enqueue, requeue, or free the page as appropriate.
3632  * In most cases, vm_page_unwire() should be used instead.
3633  */
3634 bool
3635 vm_page_unwire_noq(vm_page_t m)
3636 {
3637
3638         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3639                 vm_page_assert_locked(m);
3640         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3641                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3642             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3643                 return (false);
3644         }
3645         if (!vm_page_wired(m))
3646                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3647         m->wire_count--;
3648         if (m->wire_count == 0) {
3649                 vm_wire_sub(1);
3650                 return (true);
3651         } else
3652                 return (false);
3653 }
3654
3655 /*
3656  *      vm_page_activate:
3657  *
3658  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
3659  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
3660  *      mess with it.
3661  *
3662  *      The page must be locked.
3663  */
3664 void
3665 vm_page_activate(vm_page_t m)
3666 {
3667
3668         vm_page_assert_locked(m);
3669
3670         if (vm_page_wired(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3671                 return;
3672         if (vm_page_queue(m) == PQ_ACTIVE) {
3673                 if (m->act_count < ACT_INIT)
3674                         m->act_count = ACT_INIT;
3675                 return;
3676         }
3677
3678         vm_page_dequeue(m);
3679         if (m->act_count < ACT_INIT)
3680                 m->act_count = ACT_INIT;
3681         vm_page_enqueue(m, PQ_ACTIVE);
3682 }
3683
3684 /*
3685  * Move the specified page to the tail of the inactive queue, or requeue
3686  * the page if it is already in the inactive queue.
3687  *
3688  * The page must be locked.
3689  */
3690 void
3691 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3692 {
3693
3694         vm_page_assert_locked(m);
3695
3696         if (vm_page_wired(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3697                 return;
3698
3699         if (!vm_page_inactive(m)) {
3700                 vm_page_dequeue(m);
3701                 vm_page_enqueue(m, PQ_INACTIVE);
3702         } else
3703                 vm_page_requeue(m);
3704 }
3705
3706 /*
3707  * Move the specified page close to the head of the inactive queue,
3708  * bypassing LRU.  A marker page is used to maintain FIFO ordering.
3709  * As with regular enqueues, we use a per-CPU batch queue to reduce
3710  * contention on the page queue lock.
3711  *
3712  * The page must be locked.
3713  */
3714 void
3715 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3716 {
3717
3718         vm_page_assert_locked(m);
3719
3720         if (vm_page_wired(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3721                 return;
3722
3723         if (!vm_page_inactive(m)) {
3724                 vm_page_dequeue(m);
3725                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3726         }
3727         if ((m->aflags & PGA_REQUEUE_HEAD) == 0)
3728                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REQUEUE_HEAD);
3729         vm_pqbatch_submit_page(m, PQ_INACTIVE);
3730 }
3731
3732 /*
3733  * vm_page_launder
3734  *
3735  *      Put a page in the laundry, or requeue it if it is already there.
3736  */
3737 void
3738 vm_page_launder(vm_page_t m)
3739 {
3740
3741         vm_page_assert_locked(m);
3742         if (vm_page_wired(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3743                 return;
3744
3745         if (vm_page_in_laundry(m))
3746                 vm_page_requeue(m);
3747         else {
3748                 vm_page_dequeue(m);
3749                 vm_page_enqueue(m, PQ_LAUNDRY);
3750         }
3751 }
3752
3753 /*
3754  * vm_page_unswappable
3755  *
3756  *      Put a page in the PQ_UNSWAPPABLE holding queue.
3757  */
3758 void
3759 vm_page_unswappable(vm_page_t m)
3760 {
3761
3762         vm_page_assert_locked(m);
3763         KASSERT(!vm_page_wired(m) && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3764             ("page %p already unswappable", m));
3765
3766         vm_page_dequeue(m);
3767         vm_page_enqueue(m, PQ_UNSWAPPABLE);
3768 }
3769
3770 /*
3771  * Attempt to free the page.  If it cannot be freed, do nothing.  Returns true
3772  * if the page is freed and false otherwise.
3773  *
3774  * The page must be managed.  The page and its containing object must be
3775  * locked.
3776  */
3777 bool
3778 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3779 {
3780
3781         vm_page_assert_locked(m);
3782         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3783         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0, ("page %p is unmanaged", m));
3784         if (m->dirty != 0 || vm_page_held(m) || vm_page_busied(m))
3785                 return (false);
3786         if (m->object->ref_count != 0) {
3787                 pmap_remove_all(m);
3788                 if (m->dirty != 0)
3789                         return (false);
3790         }
3791         vm_page_free(m);
3792         return (true);
3793 }
3794
3795 /*
3796  * vm_page_advise
3797  *
3798  *      Apply the specified advice to the given page.
3799  *
3800  *      The object and page must be locked.
3801  */
3802 void
3803 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3804 {
3805
3806         vm_page_assert_locked(m);
3807         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3808         if (advice == MADV_FREE)
3809                 /*
3810                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3811                  * without first paging it out.  MADV_FREE pages are often
3812                  * quickly reused by malloc(3), so we do not do anything that
3813                  * would result in a page fault on a later access.
3814                  */
3815                 vm_page_undirty(m);
3816         else if (advice != MADV_DONTNEED) {
3817                 if (advice == MADV_WILLNEED)
3818                         vm_page_activate(m);
3819                 return;
3820         }
3821
3822         /*
3823          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3824          * immediately reactivate the page.
3825          */
3826         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3827
3828         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3829                 vm_page_dirty(m);
3830
3831         /*
3832          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
3833          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
3834          * the page will be reused quickly.  Dirty pages not already in the
3835          * laundry are moved there.
3836          */
3837         if (m->dirty == 0)
3838                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
3839         else if (!vm_page_in_laundry(m))
3840                 vm_page_launder(m);
3841 }
3842
3843 /*
3844  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3845  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3846  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3847  * and then conditionally zero it.
3848  *
3849  * This routine may sleep.
3850  *
3851  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3852  * and reacquired if the routine sleeps.
3853  */
3854 vm_page_t
3855 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3856 {
3857         vm_page_t m;
3858         int sleep;
3859         int pflags;
3860
3861         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3862         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3863             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3864             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3865         pflags = allocflags &
3866             ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
3867         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3868                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3869 retrylookup:
3870         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3871                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3872                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3873                 if (sleep) {
3874                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3875                                 return (NULL);
3876                         /*
3877                          * Reference the page before unlocking and
3878                          * sleeping so that the page daemon is less
3879                          * likely to reclaim it.
3880                          */
3881                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3882                         vm_page_lock(m);
3883                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3884                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt", (allocflags &
3885                             VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3886                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3887                         goto retrylookup;
3888                 } else {
3889                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3890                                 vm_page_lock(m);
3891                                 vm_page_wire(m);
3892                                 vm_page_unlock(m);
3893                         }
3894                         if ((allocflags &
3895                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3896                                 vm_page_xbusy(m);
3897                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3898                                 vm_page_sbusy(m);
3899                         return (m);
3900                 }
3901         }
3902         m = vm_page_alloc(object, pindex, pflags);
3903         if (m == NULL) {
3904                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3905                         return (NULL);
3906                 goto retrylookup;
3907         }
3908         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3909                 pmap_zero_page(m);
3910         return (m);
3911 }
3912
3913 /*
3914  * Return the specified range of pages from the given object.  For each
3915  * page offset within the range, if a page already exists within the object
3916  * at that offset and it is busy, then wait for it to change state.  If,
3917  * instead, the page doesn't exist, then allocate it.
3918  *
3919  * The caller must always specify an allocation class.
3920  *
3921  * allocation classes:
3922  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
3923  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs the pages
3924  *
3925  * The caller must always specify that the pages are to be busied and/or
3926  * wired.
3927  *
3928  * optional allocation flags:
3929  *      VM_ALLOC_IGN_SBUSY      do not sleep on soft busy pages
3930  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
3931  *      VM_ALLOC_NOWAIT         do not sleep
3932  *      VM_ALLOC_SBUSY          set page to sbusy state
3933  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the pages
3934  *      VM_ALLOC_ZERO           zero and validate any invalid pages
3935  *
3936  * If VM_ALLOC_NOWAIT is not specified, this routine may sleep.  Otherwise, it
3937  * may return a partial prefix of the requested range.
3938  */
3939 int
3940 vm_page_grab_pages(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags,
3941     vm_page_t *ma, int count)
3942 {
3943         vm_page_t m, mpred;
3944         int pflags;
3945         int i;
3946         bool sleep;
3947
3948         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3949         KASSERT(((u_int)allocflags >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT) == 0,
3950             ("vm_page_grap_pages: VM_ALLOC_COUNT() is not allowed"));
3951         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0 ||
3952             (allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0,
3953             ("vm_page_grab_pages: the pages must be busied or wired"));
3954         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3955             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3956             ("vm_page_grab_pages: VM_ALLOC_SBUSY/IGN_SBUSY mismatch"));
3957         if (count == 0)
3958                 return (0);
3959         pflags = allocflags & ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK |
3960             VM_ALLOC_WAITFAIL | VM_ALLOC_IGN_SBUSY);
3961         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3962                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3963         i = 0;
3964 retrylookup:
3965         m = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex + i);
3966         if (m == NULL || m->pindex != pindex + i) {
3967                 mpred = m;
3968                 m = NULL;
3969         } else
3970                 mpred = TAILQ_PREV(m, pglist, listq);
3971         for (; i < count; i++) {
3972                 if (m != NULL) {
3973                         sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3974                             vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3975                         if (sleep) {
3976                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3977                                         break;
3978                                 /*
3979                                  * Reference the page before unlocking and
3980                                  * sleeping so that the page daemon is less
3981                                  * likely to reclaim it.
3982                                  */
3983                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3984                                 vm_page_lock(m);
3985                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3986                                 vm_page_busy_sleep(m, "grbmaw", (allocflags &
3987                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3988                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3989                                 goto retrylookup;
3990                         }
3991                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3992                                 vm_page_lock(m);
3993                                 vm_page_wire(m);
3994                                 vm_page_unlock(m);
3995                         }
3996                         if ((allocflags & (VM_ALLOC_NOBUSY |
3997                             VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3998                                 vm_page_xbusy(m);
3999                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
4000                                 vm_page_sbusy(m);
4001                 } else {
4002                         m = vm_page_alloc_after(object, pindex + i,
4003                             pflags | VM_ALLOC_COUNT(count - i), mpred);
4004                         if (m == NULL) {
4005                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
4006                                         break;
4007                                 goto retrylookup;
4008                         }
4009                 }
4010                 if (m->valid == 0 && (allocflags & VM_ALLOC_ZERO) != 0) {
4011                         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
4012                                 pmap_zero_page(m);
4013                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4014                 }
4015                 ma[i] = mpred = m;
4016                 m = vm_page_next(m);
4017         }
4018         return (i);
4019 }
4020
4021 /*
4022  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
4023  *
4024  * Inputs are required to range within a page.
4025  */
4026 vm_page_bits_t
4027 vm_page_bits(int base, int size)
4028 {
4029         int first_bit;
4030         int last_bit;
4031
4032         KASSERT(
4033             base + size <= PAGE_SIZE,
4034             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
4035         );
4036
4037         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
4038                 return (0);
4039
4040         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
4041         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
4042
4043         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
4044             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
4045 }
4046
4047 /*
4048  *      vm_page_set_valid_range:
4049  *
4050  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
4051  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
4052  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
4053  *      such chunks will be zeroed.
4054  *
4055  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
4056  */
4057 void
4058 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
4059 {
4060         int endoff, frag;
4061
4062         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4063         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
4064                 return;
4065
4066         /*
4067          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
4068          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
4069          * first block.
4070          */
4071         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
4072             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4073                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
4074
4075         /*
4076          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
4077          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
4078          * the last block.
4079          */
4080         endoff = base + size;
4081         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
4082             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4083                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
4084                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
4085
4086         /*
4087          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
4088          * is already dirty.
4089          */
4090         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
4091             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
4092
4093         /*
4094          * Set valid bits inclusive of any overlap.
4095          */
4096         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
4097 }
4098
4099 /*
4100  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
4101  */
4102 static __inline void
4103 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
4104 {
4105         uintptr_t addr;
4106 #if PAGE_SIZE < 16384
4107         int shift;
4108 #endif
4109
4110         /*
4111          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
4112          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
4113          * set by a concurrent pmap operation.
4114          */
4115         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4116         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
4117                 m->dirty &= ~pagebits;
4118         else {
4119                 /*
4120                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
4121                  * holding a distinguished lock.  The combination of
4122                  * the object's lock and an atomic operation suffice
4123                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
4124                  *
4125                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
4126                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
4127                  * alignment is needed. Only require existence of
4128                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
4129                  */
4130                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
4131 #if PAGE_SIZE == 32768
4132                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
4133 #elif PAGE_SIZE == 16384
4134                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
4135 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
4136                 /*
4137                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
4138                  * containing aligned word, to not depend on the existence
4139                  * of atomic_clear_{8, 16}.
4140                  */
4141                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
4142 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
4143                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
4144 #else
4145                 shift *= NBBY;
4146 #endif
4147                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
4148                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
4149 #endif          /* PAGE_SIZE */
4150         }
4151 }
4152
4153 /*
4154  *      vm_page_set_validclean:
4155  *
4156  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
4157  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
4158  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
4159  *      such chunks will be zero'd.
4160  *
4161  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
4162  */
4163 void
4164 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
4165 {
4166         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
4167         int endoff, frag;
4168
4169         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4170         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
4171                 return;
4172
4173         /*
4174          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
4175          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
4176          * first block.
4177          */
4178         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
4179             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4180                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
4181
4182         /*
4183          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
4184          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
4185          * the last block.
4186          */
4187         endoff = base + size;
4188         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
4189             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4190                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
4191                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
4192
4193         /*
4194          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
4195          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
4196          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
4197          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
4198          * be set again.
4199          *
4200          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
4201          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
4202          * the range.
4203          */
4204         oldvalid = m->valid;
4205         pagebits = vm_page_bits(base, size);
4206         m->valid |= pagebits;
4207 #if 0   /* NOT YET */
4208         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
4209                 frag = DEV_BSIZE - frag;
4210                 base += frag;
4211                 size -= frag;
4212                 if (size < 0)
4213                         size = 0;
4214         }
4215         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
4216 #endif
4217         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
4218                 /*
4219                  * The page can only be modified within the pmap if it is
4220                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
4221                  * fully valid.
4222                  */
4223                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
4224                         /*
4225                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
4226                          * a concurrent pmap operation, such as
4227                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
4228                          * pmap and set the dirty field on the page before
4229                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
4230                          * field was cleared here.
4231                          */
4232                         pmap_clear_modify(m);
4233                 m->dirty = 0;
4234                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
4235         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
4236                 m->dirty &= ~pagebits;
4237         else
4238                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
4239 }
4240
4241 void
4242 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
4243 {
4244
4245         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
4246 }
4247
4248 /*
4249  *      vm_page_set_invalid:
4250  *
4251  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
4252  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
4253  */
4254 void
4255 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
4256 {
4257         vm_page_bits_t bits;
4258         vm_object_t object;
4259
4260         object = m->object;
4261         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4262         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
4263             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
4264                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
4265         else
4266                 bits = vm_page_bits(base, size);
4267         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
4268             bits != 0)
4269                 pmap_remove_all(m);
4270         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
4271             !pmap_page_is_mapped(m),
4272             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
4273         m->valid &= ~bits;
4274         m->dirty &= ~bits;
4275 }
4276
4277 /*
4278  * vm_page_zero_invalid()
4279  *
4280  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
4281  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
4282  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
4283  *      page so user code sees what it expects.
4284  *
4285  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
4286  *      into memory and the file's size is not page aligned.
4287  */
4288 void
4289 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
4290 {
4291         int b;
4292         int i;
4293
4294         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4295         /*
4296          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
4297          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
4298          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
4299          * vm_page_set_validclean().
4300          */
4301         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
4302                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
4303                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
4304                         if (i > b) {
4305                                 pmap_zero_page_area(m,
4306                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
4307                         }
4308                         b = i + 1;
4309                 }
4310         }
4311
4312         /*
4313          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
4314          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
4315          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
4316          */
4317         if (setvalid)
4318                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4319 }
4320
4321 /*
4322  *      vm_page_is_valid:
4323  *
4324  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
4325  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
4326  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
4327  */
4328 int
4329 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
4330 {
4331         vm_page_bits_t bits;
4332
4333         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4334         bits = vm_page_bits(base, size);
4335         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
4336 }
4337
4338 /*
4339  * Returns true if all of the specified predicates are true for the entire
4340  * (super)page and false otherwise.
4341  */
4342 bool
4343 vm_page_ps_test(vm_page_t m, int flags, vm_page_t skip_m)
4344 {
4345         vm_object_t object;
4346         int i, npages;
4347
4348         object = m->object;
4349         if (skip_m != NULL && skip_m->object != object)
4350                 return (false);
4351         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
4352         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
4353
4354         /*
4355          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
4356          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
4357          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
4358          */
4359         for (i = 0; i < npages; i++) {
4360                 /* Always test object consistency, including "skip_m". */
4361                 if (m[i].object != object)
4362                         return (false);
4363                 if (&m[i] == skip_m)
4364                         continue;
4365                 if ((flags & PS_NONE_BUSY) != 0 && vm_page_busied(&m[i]))
4366                         return (false);
4367                 if ((flags & PS_ALL_DIRTY) != 0) {
4368                         /*
4369                          * Calling vm_page_test_dirty() or pmap_is_modified()
4370                          * might stop this case from spuriously returning
4371                          * "false".  However, that would require a write lock
4372                          * on the object containing "m[i]".
4373                          */
4374                         if (m[i].dirty != VM_PAGE_BITS_ALL)
4375                                 return (false);
4376                 }
4377                 if ((flags & PS_ALL_VALID) != 0 &&
4378                     m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
4379                         return (false);
4380         }
4381         return (true);
4382 }
4383
4384 /*
4385  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
4386  */
4387 void
4388 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
4389 {
4390
4391         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4392         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
4393                 vm_page_dirty(m);
4394 }
4395
4396 void
4397 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4398 {
4399
4400         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
4401 }
4402
4403 void
4404 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4405 {
4406
4407         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
4408 }
4409
4410 int
4411 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4412 {
4413
4414         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
4415 }
4416
4417 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
4418 void
4419 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4420 {
4421
4422         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
4423 }
4424
4425 void
4426 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
4427 {
4428
4429         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
4430 }
4431 #endif
4432
4433 #ifdef INVARIANTS
4434 void
4435 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
4436 {
4437
4438         /*
4439          * Certain of the page's fields may only be modified by the
4440          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
4441          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
4442          * not recorded, and thus cannot be checked here.
4443          */
4444         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
4445                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4446 }
4447
4448 void
4449 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
4450 {
4451
4452         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
4453                 return;
4454
4455         /*
4456          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
4457          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
4458          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
4459          */
4460         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4461             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
4462         if (!vm_page_xbusied(m))
4463                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4464 }
4465 #endif
4466
4467 #include "opt_ddb.h"
4468 #ifdef DDB
4469 #include <sys/kernel.h>
4470
4471 #include <ddb/ddb.h>
4472
4473 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
4474 {
4475
4476         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_free_count());
4477         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_inactive_count());
4478         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_active_count());
4479         db_printf("vm_cnt.v_laundry_count: %d\n", vm_laundry_count());
4480         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_wire_count());
4481         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
4482         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
4483         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
4484         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
4485 }
4486
4487 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
4488 {
4489         int dom;
4490
4491         db_printf("pq_free %d\n", vm_free_count());
4492         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
4493                 db_printf(
4494     "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pq_laund %d pq_unsw %d\n",
4495                     dom,
4496                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
4497                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
4498                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
4499                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
4500                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_cnt,
4501                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_cnt);
4502         }
4503 }
4504
4505 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
4506 {
4507         vm_page_t m;
4508         boolean_t phys, virt;
4509
4510         if (!have_addr) {
4511                 db_printf("show pginfo addr\n");
4512                 return;
4513         }
4514
4515         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
4516         virt = strchr(modif, 'v') != NULL;
4517         if (virt)
4518                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract(addr));
4519         else if (phys)
4520                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
4521         else
4522                 m = (vm_page_t)addr;
4523         db_printf(
4524     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
4525     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
4526             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
4527             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
4528             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
4529 }
4530 #endif /* DDB */