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