]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r149749,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
18  *    without specific prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  *
32  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
33  */
34
35 /*-
36  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
37  * All rights reserved.
38  *
39  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
40  *
41  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
42  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
43  * notice and this permission notice appear in all copies of the
44  * software, derivative works or modified versions, and any portions
45  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
46  *
47  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
48  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
49  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
50  *
51  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
52  *
53  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
54  *  School of Computer Science
55  *  Carnegie Mellon University
56  *  Pittsburgh PA 15213-3890
57  *
58  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
59  * rights to redistribute these changes.
60  */
61
62 /*
63  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
64  *
65  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
66  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
67  *        busy state of a page.
68  *
69  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
70  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
71  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
72  *
73  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
74  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
75  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
76  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
77  *
78  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
79  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
80  *        is different from the object's main mutex.
81  *
82  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
83  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
84  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
85  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
86  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
87  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
88  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
89  *
90  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
91  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
92  *      and free queues are actually arrays already. 
93  */
94
95 /*
96  *      Resident memory management module.
97  */
98
99 #include <sys/cdefs.h>
100 __FBSDID("$FreeBSD$");
101
102 #include <sys/param.h>
103 #include <sys/systm.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/kernel.h>
106 #include <sys/malloc.h>
107 #include <sys/mutex.h>
108 #include <sys/proc.h>
109 #include <sys/sysctl.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/vnode.h>
112
113 #include <vm/vm.h>
114 #include <vm/vm_param.h>
115 #include <vm/vm_kern.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_pager.h>
120 #include <vm/vm_extern.h>
121 #include <vm/uma.h>
122 #include <vm/uma_int.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128
129 struct mtx vm_page_queue_mtx;
130 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
131
132 vm_page_t vm_page_array = 0;
133 int vm_page_array_size = 0;
134 long first_page = 0;
135 int vm_page_zero_count = 0;
136
137 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
138 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
139 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
140         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
141
142 /*
143  *      vm_set_page_size:
144  *
145  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
146  *      size.  Must be called before any use of page-size
147  *      dependent functions.
148  */
149 void
150 vm_set_page_size(void)
151 {
152         if (cnt.v_page_size == 0)
153                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
154         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
155                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
156 }
157
158 /*
159  *      vm_page_startup:
160  *
161  *      Initializes the resident memory module.
162  *
163  *      Allocates memory for the page cells, and
164  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
165  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
166  */
167 vm_offset_t
168 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
169 {
170         vm_offset_t mapped;
171         vm_size_t npages;
172         vm_paddr_t page_range;
173         vm_paddr_t new_end;
174         int i;
175         vm_paddr_t pa;
176         int nblocks;
177         vm_paddr_t last_pa;
178
179         /* the biggest memory array is the second group of pages */
180         vm_paddr_t end;
181         vm_paddr_t biggestsize;
182         int biggestone;
183
184         vm_paddr_t total;
185
186         total = 0;
187         biggestsize = 0;
188         biggestone = 0;
189         nblocks = 0;
190         vaddr = round_page(vaddr);
191
192         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
193                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
194                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
195         }
196
197         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
198                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
199
200                 if (size > biggestsize) {
201                         biggestone = i;
202                         biggestsize = size;
203                 }
204                 ++nblocks;
205                 total += size;
206         }
207
208         end = phys_avail[biggestone+1];
209
210         /*
211          * Initialize the locks.
212          */
213         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
214             MTX_RECURSE);
215         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
216             MTX_SPIN);
217
218         /*
219          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
220          * and the inactive queue.
221          */
222         vm_pageq_init();
223
224         /*
225          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
226          * allocator.
227          */
228         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
229         new_end = trunc_page(new_end);
230         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
231             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
232         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
233         uma_startup((caddr_t)mapped);
234
235         /*
236          * Compute the number of pages of memory that will be available for
237          * use (taking into account the overhead of a page structure per
238          * page).
239          */
240         first_page = phys_avail[0] / PAGE_SIZE;
241         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE - first_page;
242         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
243             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
244         end = new_end;
245
246         /*
247          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
248          */
249         vaddr += PAGE_SIZE;
250
251         /*
252          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
253          * queue.
254          */
255         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
256         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
257             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
258         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
259         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
260
261         /*
262          * Clear all of the page structures
263          */
264         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
265         vm_page_array_size = page_range;
266
267         /*
268          * Construct the free queue(s) in descending order (by physical
269          * address) so that the first 16MB of physical memory is allocated
270          * last rather than first.  On large-memory machines, this avoids
271          * the exhaustion of low physical memory before isa_dma_init has run.
272          */
273         cnt.v_page_count = 0;
274         cnt.v_free_count = 0;
275         for (i = 0; phys_avail[i + 1] && npages > 0; i += 2) {
276                 pa = phys_avail[i];
277                 last_pa = phys_avail[i + 1];
278                 while (pa < last_pa && npages-- > 0) {
279                         vm_pageq_add_new_page(pa);
280                         pa += PAGE_SIZE;
281                 }
282         }
283         return (vaddr);
284 }
285
286 void
287 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
288 {
289
290         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
291         m->flags |= bits;
292
293
294 void
295 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
296 {
297
298         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
299         m->flags &= ~bits;
300 }
301
302 void
303 vm_page_busy(vm_page_t m)
304 {
305
306         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
307         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
308             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
309         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
310 }
311
312 /*
313  *      vm_page_flash:
314  *
315  *      wakeup anyone waiting for the page.
316  */
317 void
318 vm_page_flash(vm_page_t m)
319 {
320
321         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
322         if (m->flags & PG_WANTED) {
323                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
324                 wakeup(m);
325         }
326 }
327
328 /*
329  *      vm_page_wakeup:
330  *
331  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
332  *      page.
333  *
334  */
335 void
336 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
337 {
338
339         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
340         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
341         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
342         vm_page_flash(m);
343 }
344
345 void
346 vm_page_io_start(vm_page_t m)
347 {
348
349         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
350         m->busy++;
351 }
352
353 void
354 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
355 {
356
357         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
358         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
359         m->busy--;
360         if (m->busy == 0)
361                 vm_page_flash(m);
362 }
363
364 /*
365  * Keep page from being freed by the page daemon
366  * much of the same effect as wiring, except much lower
367  * overhead and should be used only for *very* temporary
368  * holding ("wiring").
369  */
370 void
371 vm_page_hold(vm_page_t mem)
372 {
373
374         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
375         mem->hold_count++;
376 }
377
378 void
379 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
380 {
381
382         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
383         --mem->hold_count;
384         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
385         if (mem->hold_count == 0 && mem->queue == PQ_HOLD)
386                 vm_page_free_toq(mem);
387 }
388
389 /*
390  *      vm_page_free:
391  *
392  *      Free a page
393  *
394  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
395  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
396  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
397  *      vm_page_alloc().
398  */
399 void
400 vm_page_free(vm_page_t m)
401 {
402         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
403         vm_page_free_toq(m);
404         vm_page_zero_idle_wakeup();
405 }
406
407 /*
408  *      vm_page_free_zero:
409  *
410  *      Free a page to the zerod-pages queue
411  */
412 void
413 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
414 {
415         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
416         vm_page_free_toq(m);
417 }
418
419 /*
420  *      vm_page_sleep_if_busy:
421  *
422  *      Sleep and release the page queues lock if PG_BUSY is set or,
423  *      if also_m_busy is TRUE, busy is non-zero.  Returns TRUE if the
424  *      thread slept and the page queues lock was released.
425  *      Otherwise, retains the page queues lock and returns FALSE.
426  */
427 int
428 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
429 {
430         vm_object_t object;
431
432         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
433         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
434         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
435                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
436                 /*
437                  * It's possible that while we sleep, the page will get
438                  * unbusied and freed.  If we are holding the object
439                  * lock, we will assume we hold a reference to the object
440                  * such that even if m->object changes, we can re-lock
441                  * it.
442                  */
443                 object = m->object;
444                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
445                 msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, msg, 0);
446                 VM_OBJECT_LOCK(object);
447                 return (TRUE);
448         }
449         return (FALSE);
450 }
451
452 /*
453  *      vm_page_dirty:
454  *
455  *      make page all dirty
456  */
457 void
458 vm_page_dirty(vm_page_t m)
459 {
460         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_CACHE,
461             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
462         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_FREE,
463             ("vm_page_dirty: page is free!"));
464         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
465 }
466
467 /*
468  *      vm_page_splay:
469  *
470  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
471  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
472  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
473  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
474  */
475 vm_page_t
476 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
477 {
478         struct vm_page dummy;
479         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
480
481         if (root == NULL)
482                 return (root);
483         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
484         for (;; root = y) {
485                 if (pindex < root->pindex) {
486                         if ((y = root->left) == NULL)
487                                 break;
488                         if (pindex < y->pindex) {
489                                 /* Rotate right. */
490                                 root->left = y->right;
491                                 y->right = root;
492                                 root = y;
493                                 if ((y = root->left) == NULL)
494                                         break;
495                         }
496                         /* Link into the new root's right tree. */
497                         righttreemin->left = root;
498                         righttreemin = root;
499                 } else if (pindex > root->pindex) {
500                         if ((y = root->right) == NULL)
501                                 break;
502                         if (pindex > y->pindex) {
503                                 /* Rotate left. */
504                                 root->right = y->left;
505                                 y->left = root;
506                                 root = y;
507                                 if ((y = root->right) == NULL)
508                                         break;
509                         }
510                         /* Link into the new root's left tree. */
511                         lefttreemax->right = root;
512                         lefttreemax = root;
513                 } else
514                         break;
515         }
516         /* Assemble the new root. */
517         lefttreemax->right = root->left;
518         righttreemin->left = root->right;
519         root->left = dummy.right;
520         root->right = dummy.left;
521         return (root);
522 }
523
524 /*
525  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
526  *
527  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
528  *
529  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
530  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
531  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
532  *      here so we *can't* do this anyway.
533  *
534  *      The object and page must be locked.
535  *      This routine may not block.
536  */
537 void
538 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
539 {
540         vm_page_t root;
541
542         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
543         if (m->object != NULL)
544                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
545
546         /*
547          * Record the object/offset pair in this page
548          */
549         m->object = object;
550         m->pindex = pindex;
551
552         /*
553          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
554          */
555         root = object->root;
556         if (root == NULL) {
557                 m->left = NULL;
558                 m->right = NULL;
559                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
560         } else {
561                 root = vm_page_splay(pindex, root);
562                 if (pindex < root->pindex) {
563                         m->left = root->left;
564                         m->right = root;
565                         root->left = NULL;
566                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
567                 } else if (pindex == root->pindex)
568                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
569                 else {
570                         m->right = root->right;
571                         m->left = root;
572                         root->right = NULL;
573                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
574                 }
575         }
576         object->root = m;
577         object->generation++;
578
579         /*
580          * show that the object has one more resident page.
581          */
582         object->resident_page_count++;
583         /*
584          * Hold the vnode until the last page is released.
585          */
586         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
587                 vhold((struct vnode *)object->handle);
588
589         /*
590          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
591          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
592          */
593         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
594                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
595 }
596
597 /*
598  *      vm_page_remove:
599  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
600  *
601  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
602  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
603  *      the backing store.
604  *
605  *      The object and page must be locked.
606  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
607  *      This routine may not block.
608  */
609 void
610 vm_page_remove(vm_page_t m)
611 {
612         vm_object_t object;
613         vm_page_t root;
614
615         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
616         if ((object = m->object) == NULL)
617                 return;
618         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
619         if (m->flags & PG_BUSY) {
620                 vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
621                 vm_page_flash(m);
622         }
623
624         /*
625          * Now remove from the object's list of backed pages.
626          */
627         if (m != object->root)
628                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
629         if (m->left == NULL)
630                 root = m->right;
631         else {
632                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
633                 root->right = m->right;
634         }
635         object->root = root;
636         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
637
638         /*
639          * And show that the object has one fewer resident page.
640          */
641         object->resident_page_count--;
642         object->generation++;
643         /*
644          * The vnode may now be recycled.
645          */
646         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
647                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
648
649         m->object = NULL;
650 }
651
652 /*
653  *      vm_page_lookup:
654  *
655  *      Returns the page associated with the object/offset
656  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
657  *
658  *      The object must be locked.
659  *      This routine may not block.
660  *      This is a critical path routine
661  */
662 vm_page_t
663 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
664 {
665         vm_page_t m;
666
667         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
668         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
669                 m = vm_page_splay(pindex, m);
670                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
671                         m = NULL;
672         }
673         return (m);
674 }
675
676 /*
677  *      vm_page_rename:
678  *
679  *      Move the given memory entry from its
680  *      current object to the specified target object/offset.
681  *
682  *      The object must be locked.
683  *      This routine may not block.
684  *
685  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
686  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
687  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
688  *            moving the page from object A to B, and will then later move
689  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
690  *
691  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
692  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
693  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
694  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
695  *            on the cache.
696  */
697 void
698 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
699 {
700
701         vm_page_remove(m);
702         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
703         if (m->queue - m->pc == PQ_CACHE)
704                 vm_page_deactivate(m);
705         vm_page_dirty(m);
706 }
707
708 /*
709  *      vm_page_select_cache:
710  *
711  *      Move a page of the given color from the cache queue to the free
712  *      queue.  As pages might be found, but are not applicable, they are
713  *      deactivated.
714  *
715  *      This routine may not block.
716  */
717 vm_page_t
718 vm_page_select_cache(int color)
719 {
720         vm_object_t object;
721         vm_page_t m;
722         boolean_t was_trylocked;
723
724         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
725         while ((m = vm_pageq_find(PQ_CACHE, color, FALSE)) != NULL) {
726                 KASSERT(m->dirty == 0, ("Found dirty cache page %p", m));
727                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
728                     ("Found mapped cache page %p", m));
729                 KASSERT((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0,
730                     ("Found unmanaged cache page %p", m));
731                 KASSERT(m->wire_count == 0, ("Found wired cache page %p", m));
732                 if (m->hold_count == 0 && (object = m->object,
733                     (was_trylocked = VM_OBJECT_TRYLOCK(object)) ||
734                     VM_OBJECT_LOCKED(object))) {
735                         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0 && m->busy == 0,
736                             ("Found busy cache page %p", m));
737                         vm_page_free(m);
738                         if (was_trylocked)
739                                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
740                         break;
741                 }
742                 vm_page_deactivate(m);
743         }
744         return (m);
745 }
746
747 /*
748  *      vm_page_alloc:
749  *
750  *      Allocate and return a memory cell associated
751  *      with this VM object/offset pair.
752  *
753  *      page_req classes:
754  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
755  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
756  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
757  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
758  *
759  *      This routine may not block.
760  *
761  *      Additional special handling is required when called from an
762  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
763  *      the page cache in this case.
764  */
765 vm_page_t
766 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
767 {
768         vm_page_t m = NULL;
769         int color, flags, page_req;
770
771         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
772         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
773             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
774             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
775
776         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
777                 KASSERT(object != NULL,
778                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
779                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
780                 color = (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK;
781         } else
782                 color = pindex & PQ_L2_MASK;
783
784         /*
785          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
786          */
787         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
788                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
789         };
790
791 loop:
792         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
793         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved ||
794             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
795              cnt.v_cache_count == 0 && 
796              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
797             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)) {
798                 /*
799                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
800                  * exceeds the minimum for the request class.
801                  */
802                 m = vm_pageq_find(PQ_FREE, color, (req & VM_ALLOC_ZERO) != 0);
803         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
804                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
805                 /*
806                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
807                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
808                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
809                  */
810                 vm_page_lock_queues();
811                 if ((m = vm_page_select_cache(color)) == NULL) {
812 #if defined(DIAGNOSTIC)
813                         if (cnt.v_cache_count > 0)
814                                 printf("vm_page_alloc(NORMAL): missing pages on cache queue: %d\n", cnt.v_cache_count);
815 #endif
816                         vm_page_unlock_queues();
817                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
818                         pagedaemon_wakeup();
819                         return (NULL);
820                 }
821                 vm_page_unlock_queues();
822                 goto loop;
823         } else {
824                 /*
825                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
826                  */
827                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
828                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
829                 pagedaemon_wakeup();
830                 return (NULL);
831         }
832
833         /*
834          *  At this point we had better have found a good page.
835          */
836
837         KASSERT(
838             m != NULL,
839             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue")
840         );
841
842         /*
843          * Remove from free queue
844          */
845         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
846
847         /*
848          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
849          */
850         flags = PG_BUSY;
851         if (m->flags & PG_ZERO) {
852                 vm_page_zero_count--;
853                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
854                         flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
855         }
856         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
857                 flags &= ~PG_BUSY;
858         m->flags = flags;
859         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
860                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
861                 m->wire_count = 1;
862         } else
863                 m->wire_count = 0;
864         m->hold_count = 0;
865         m->act_count = 0;
866         m->busy = 0;
867         m->valid = 0;
868         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
869         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
870
871         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0)
872                 vm_page_insert(m, object, pindex);
873         else
874                 m->pindex = pindex;
875
876         /*
877          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
878          * we would be nearly out of memory.
879          */
880         if (vm_paging_needed())
881                 pagedaemon_wakeup();
882
883         return (m);
884 }
885
886 /*
887  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
888  *
889  *      Block until free pages are available for allocation
890  *      - Called in various places before memory allocations.
891  */
892 void
893 vm_wait(void)
894 {
895
896         vm_page_lock_queues();
897         if (curproc == pageproc) {
898                 vm_pageout_pages_needed = 1;
899                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_mtx,
900                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
901         } else {
902                 if (!vm_pages_needed) {
903                         vm_pages_needed = 1;
904                         wakeup(&vm_pages_needed);
905                 }
906                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM,
907                     "vmwait", 0);
908         }
909 }
910
911 /*
912  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
913  *
914  *      Block until free pages are available for allocation
915  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
916  *        can be easily tracked.
917  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
918  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
919  *        this balance without careful testing first.
920  */
921 void
922 vm_waitpfault(void)
923 {
924
925         vm_page_lock_queues();
926         if (!vm_pages_needed) {
927                 vm_pages_needed = 1;
928                 wakeup(&vm_pages_needed);
929         }
930         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PUSER,
931             "pfault", 0);
932 }
933
934 /*
935  *      vm_page_activate:
936  *
937  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
938  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
939  *      mess with it.
940  *
941  *      The page queues must be locked.
942  *      This routine may not block.
943  */
944 void
945 vm_page_activate(vm_page_t m)
946 {
947
948         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
949         if (m->queue != PQ_ACTIVE) {
950                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
951                         cnt.v_reactivated++;
952                 vm_pageq_remove(m);
953                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
954                         if (m->act_count < ACT_INIT)
955                                 m->act_count = ACT_INIT;
956                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
957                 }
958         } else {
959                 if (m->act_count < ACT_INIT)
960                         m->act_count = ACT_INIT;
961         }
962 }
963
964 /*
965  *      vm_page_free_wakeup:
966  *
967  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
968  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
969  *      queues.
970  *
971  *      The page queues must be locked.
972  *      This routine may not block.
973  */
974 static __inline void
975 vm_page_free_wakeup(void)
976 {
977
978         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
979         /*
980          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
981          * some free.
982          */
983         if (vm_pageout_pages_needed &&
984             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
985                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
986                 vm_pageout_pages_needed = 0;
987         }
988         /*
989          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
990          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
991          * lots of memory. this process will swapin processes.
992          */
993         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
994                 vm_pages_needed = 0;
995                 wakeup(&cnt.v_free_count);
996         }
997 }
998
999 /*
1000  *      vm_page_free_toq:
1001  *
1002  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
1003  *      disassociating it with any VM object.
1004  *
1005  *      Object and page must be locked prior to entry.
1006  *      This routine may not block.
1007  */
1008
1009 void
1010 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1011 {
1012         struct vpgqueues *pq;
1013
1014         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1015         cnt.v_tfree++;
1016
1017         if (m->busy || ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)) {
1018                 printf(
1019                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1020                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1021                     m->hold_count);
1022                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)
1023                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1024                 else
1025                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1026         }
1027
1028         /*
1029          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1030          * the page here because we do not want to call the pager's
1031          * callback routine until after we've put the page on the
1032          * appropriate free queue.
1033          */
1034         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1035         vm_page_remove(m);
1036
1037         /*
1038          * If fictitious remove object association and
1039          * return, otherwise delay object association removal.
1040          */
1041         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1042                 return;
1043         }
1044
1045         m->valid = 0;
1046         vm_page_undirty(m);
1047
1048         if (m->wire_count != 0) {
1049                 if (m->wire_count > 1) {
1050                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1051                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1052                 }
1053                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1054         }
1055
1056         /*
1057          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1058          */
1059         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1060                 m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1061         }
1062
1063         if (m->hold_count != 0) {
1064                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1065                 m->queue = PQ_HOLD;
1066         } else
1067                 m->queue = PQ_FREE + m->pc;
1068         pq = &vm_page_queues[m->queue];
1069         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1070         pq->lcnt++;
1071         ++(*pq->cnt);
1072
1073         /*
1074          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1075          * first ) and non-zerod pages at the head.
1076          */
1077         if (m->flags & PG_ZERO) {
1078                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1079                 ++vm_page_zero_count;
1080         } else {
1081                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1082         }
1083         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1084         vm_page_free_wakeup();
1085 }
1086
1087 /*
1088  *      vm_page_unmanage:
1089  *
1090  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1091  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1092  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1093  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1094  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1095  *      operate on the page.
1096  *
1097  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1098  *      will clear the flag.
1099  *
1100  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1101  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1102  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1103  *      mappings.
1104  */
1105 void
1106 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1107 {
1108
1109         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1110         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1111                 if (m->wire_count == 0)
1112                         vm_pageq_remove(m);
1113         }
1114         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1115 }
1116
1117 /*
1118  *      vm_page_wire:
1119  *
1120  *      Mark this page as wired down by yet
1121  *      another map, removing it from paging queues
1122  *      as necessary.
1123  *
1124  *      The page queues must be locked.
1125  *      This routine may not block.
1126  */
1127 void
1128 vm_page_wire(vm_page_t m)
1129 {
1130
1131         /*
1132          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1133          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1134          * it is already off the queues).
1135          */
1136         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1137         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1138                 return;
1139         if (m->wire_count == 0) {
1140                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1141                         vm_pageq_remove(m);
1142                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1143         }
1144         m->wire_count++;
1145         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1146 }
1147
1148 /*
1149  *      vm_page_unwire:
1150  *
1151  *      Release one wiring of this page, potentially
1152  *      enabling it to be paged again.
1153  *
1154  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1155  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1156  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1157  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1158  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1159  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1160  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1161  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1162  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1163  *      reused more quickly.
1164  *
1165  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1166  *      put clean pages on the cache queue.
1167  *
1168  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1169  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1170  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1171  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1172  *
1173  *      The page queues must be locked.
1174  *      This routine may not block.
1175  */
1176 void
1177 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1178 {
1179
1180         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1181         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1182                 return;
1183         if (m->wire_count > 0) {
1184                 m->wire_count--;
1185                 if (m->wire_count == 0) {
1186                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1187                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1188                                 ;
1189                         } else if (activate)
1190                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1191                         else {
1192                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1193                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1194                         }
1195                 }
1196         } else {
1197                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1198         }
1199 }
1200
1201
1202 /*
1203  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1204  * any associated swap, the swap is deallocated.
1205  *
1206  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1207  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1208  * except without unmapping it from the process address space.
1209  *
1210  * This routine may not block.
1211  */
1212 static __inline void
1213 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1214 {
1215
1216         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1217
1218         /*
1219          * Ignore if already inactive.
1220          */
1221         if (m->queue == PQ_INACTIVE)
1222                 return;
1223         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1224                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1225                         cnt.v_reactivated++;
1226                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1227                 vm_pageq_remove(m);
1228                 if (athead)
1229                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1230                 else
1231                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1232                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1233                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1234                 cnt.v_inactive_count++;
1235         }
1236 }
1237
1238 void
1239 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1240 {
1241     _vm_page_deactivate(m, 0);
1242 }
1243
1244 /*
1245  * vm_page_try_to_cache:
1246  *
1247  * Returns 0 on failure, 1 on success
1248  */
1249 int
1250 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1251 {
1252
1253         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1254         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1255         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1256             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1257                 return (0);
1258         }
1259         pmap_remove_all(m);
1260         if (m->dirty)
1261                 return (0);
1262         vm_page_cache(m);
1263         return (1);
1264 }
1265
1266 /*
1267  * vm_page_try_to_free()
1268  *
1269  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1270  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1271  */
1272 int
1273 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1274 {
1275
1276         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1277         if (m->object != NULL)
1278                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1279         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1280             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1281                 return (0);
1282         }
1283         pmap_remove_all(m);
1284         if (m->dirty)
1285                 return (0);
1286         vm_page_free(m);
1287         return (1);
1288 }
1289
1290 /*
1291  * vm_page_cache
1292  *
1293  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1294  *
1295  * This routine may not block.
1296  */
1297 void
1298 vm_page_cache(vm_page_t m)
1299 {
1300
1301         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1302         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1303         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
1304             m->hold_count || m->wire_count) {
1305                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1306                 return;
1307         }
1308         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1309                 return;
1310
1311         /*
1312          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1313          * writeable or mapped.
1314          */
1315         pmap_remove_all(m);
1316         if (m->dirty != 0) {
1317                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1318                         (long)m->pindex);
1319         }
1320         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1321         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE + m->pc, m);
1322         vm_page_free_wakeup();
1323 }
1324
1325 /*
1326  * vm_page_dontneed
1327  *
1328  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1329  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1330  *
1331  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1332  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1333  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1334  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1335  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1336  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1337  *
1338  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1339  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1340  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1341  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1342  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1343  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1344  *      often.
1345  */
1346 void
1347 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1348 {
1349         static int dnweight;
1350         int dnw;
1351         int head;
1352
1353         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1354         dnw = ++dnweight;
1355
1356         /*
1357          * occassionally leave the page alone
1358          */
1359         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1360             m->queue == PQ_INACTIVE || 
1361             m->queue - m->pc == PQ_CACHE
1362         ) {
1363                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1364                         --m->act_count;
1365                 return;
1366         }
1367
1368         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1369                 vm_page_dirty(m);
1370
1371         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1372                 /*
1373                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1374                  */
1375                 head = 0;
1376         } else {
1377                 /*
1378                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1379                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1380                  * at the head of the queue instead of the tail.
1381                  */
1382                 head = 1;
1383         }
1384         _vm_page_deactivate(m, head);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1389  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1390  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1391  * and then conditionally zero it.
1392  *
1393  * This routine may block.
1394  */
1395 vm_page_t
1396 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1397 {
1398         vm_page_t m;
1399
1400         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1401 retrylookup:
1402         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1403                 vm_page_lock_queues();
1404                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1405                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1406                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1407                         msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, "pgrbwt", 0);
1408                         VM_OBJECT_LOCK(object);
1409                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1410                                 return (NULL);
1411                         goto retrylookup;
1412                 } else {
1413                         if (allocflags & VM_ALLOC_WIRED)
1414                                 vm_page_wire(m);
1415                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1416                                 vm_page_busy(m);
1417                         vm_page_unlock_queues();
1418                         return (m);
1419                 }
1420         }
1421         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1422         if (m == NULL) {
1423                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1424                 VM_WAIT;
1425                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1426                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1427                         return (NULL);
1428                 goto retrylookup;
1429         }
1430         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1431                 pmap_zero_page(m);
1432         return (m);
1433 }
1434
1435 /*
1436  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1437  * a page.  May not block.
1438  *
1439  * Inputs are required to range within a page.
1440  */
1441 __inline int
1442 vm_page_bits(int base, int size)
1443 {
1444         int first_bit;
1445         int last_bit;
1446
1447         KASSERT(
1448             base + size <= PAGE_SIZE,
1449             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1450         );
1451
1452         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1453                 return (0);
1454
1455         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1456         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1457
1458         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1459 }
1460
1461 /*
1462  *      vm_page_set_validclean:
1463  *
1464  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1465  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1466  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1467  *      such chunks will be zero'd.
1468  *
1469  *      This routine may not block.
1470  *
1471  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1472  */
1473 void
1474 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1475 {
1476         int pagebits;
1477         int frag;
1478         int endoff;
1479
1480         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1481         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1482         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1483                 return;
1484
1485         /*
1486          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1487          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1488          * first block.
1489          */
1490         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1491             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1492                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1493
1494         /*
1495          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1496          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1497          * the last block.
1498          */
1499         endoff = base + size;
1500         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1501             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1502                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1503                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1504
1505         /*
1506          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1507          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1508          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1509          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1510          * be set again.
1511          *
1512          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1513          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1514          * the range.
1515          */
1516         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1517         m->valid |= pagebits;
1518 #if 0   /* NOT YET */
1519         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1520                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1521                 base += frag;
1522                 size -= frag;
1523                 if (size < 0)
1524                         size = 0;
1525         }
1526         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1527 #endif
1528         m->dirty &= ~pagebits;
1529         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1530                 pmap_clear_modify(m);
1531                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1532         }
1533 }
1534
1535 void
1536 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1537 {
1538
1539         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1540         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1541 }
1542
1543 /*
1544  *      vm_page_set_invalid:
1545  *
1546  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1547  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1548  *
1549  *      May not block.
1550  */
1551 void
1552 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1553 {
1554         int bits;
1555
1556         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1557         bits = vm_page_bits(base, size);
1558         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1559         m->valid &= ~bits;
1560         m->dirty &= ~bits;
1561         m->object->generation++;
1562 }
1563
1564 /*
1565  * vm_page_zero_invalid()
1566  *
1567  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1568  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1569  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1570  *      page so user code sees what it expects.
1571  *
1572  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1573  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1574  */
1575 void
1576 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1577 {
1578         int b;
1579         int i;
1580
1581         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1582         /*
1583          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1584          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1585          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1586          * vm_page_set_validclean().
1587          */
1588         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1589                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1590                     (m->valid & (1 << i))
1591                 ) {
1592                         if (i > b) {
1593                                 pmap_zero_page_area(m, 
1594                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1595                         }
1596                         b = i + 1;
1597                 }
1598         }
1599
1600         /*
1601          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1602          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1603          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1604          */
1605         if (setvalid)
1606                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1607 }
1608
1609 /*
1610  *      vm_page_is_valid:
1611  *
1612  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1613  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1614  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1615  *
1616  *      May not block.
1617  */
1618 int
1619 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1620 {
1621         int bits = vm_page_bits(base, size);
1622
1623         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1624         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1625                 return 1;
1626         else
1627                 return 0;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1632  */
1633 void
1634 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1635 {
1636         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1637                 vm_page_dirty(m);
1638         }
1639 }
1640
1641 int so_zerocp_fullpage = 0;
1642
1643 void
1644 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
1645 {
1646         vm_page_t mnew;
1647         vm_object_t object;
1648         vm_pindex_t pindex;
1649
1650         object = m->object;
1651         pindex = m->pindex;
1652
1653  retry_alloc:
1654         vm_page_remove(m);
1655         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
1656         if (mnew == NULL) {
1657                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1658                 vm_page_unlock_queues();
1659                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1660                 VM_WAIT;
1661                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1662                 vm_page_lock_queues();
1663                 goto retry_alloc;
1664         }
1665
1666         if (m->cow == 0) {
1667                 /* 
1668                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
1669                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
1670                  * the way they were 
1671                  */
1672                 vm_page_free(mnew);
1673                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1674         } else { /* clear COW & copy page */
1675                 if (!so_zerocp_fullpage)
1676                         pmap_copy_page(m, mnew);
1677                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1678                 vm_page_dirty(mnew);
1679                 vm_page_flag_clear(mnew, PG_BUSY);
1680         }
1681 }
1682
1683 void 
1684 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
1685 {
1686
1687         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1688         if (m->cow) {
1689                 m->cow--;
1690                 /* 
1691                  * let vm_fault add back write permission  lazily
1692                  */
1693         } 
1694         /*
1695          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
1696          */ 
1697 }
1698
1699 void
1700 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
1701 {
1702
1703         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1704         m->cow++;
1705         pmap_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1706 }
1707
1708 #include "opt_ddb.h"
1709 #ifdef DDB
1710 #include <sys/kernel.h>
1711
1712 #include <ddb/ddb.h>
1713
1714 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1715 {
1716         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1717         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1718         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1719         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1720         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1721         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1722         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1723         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1724         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1725         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1726 }
1727
1728 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1729 {
1730         int i;
1731         db_printf("PQ_FREE:");
1732         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1733                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1734         }
1735         db_printf("\n");
1736                 
1737         db_printf("PQ_CACHE:");
1738         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1739                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1740         }
1741         db_printf("\n");
1742
1743         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1744                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1745                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1746 }
1747 #endif /* DDB */