]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Replace all remaining calls to vprint(9) with vn_printf(9), and remove
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue regardless of other locks or the busy state of a page.
68  *
69  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
70  *                hold more than one page queue lock at a time.
71  *
72  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
73  *                locks in any order.
74  *
75  *      - The object lock is required when inserting or removing
76  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
77  *
78  */
79
80 /*
81  *      Resident memory management module.
82  */
83
84 #include <sys/cdefs.h>
85 __FBSDID("$FreeBSD$");
86
87 #include "opt_vm.h"
88
89 #include <sys/param.h>
90 #include <sys/systm.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <sys/kernel.h>
93 #include <sys/limits.h>
94 #include <sys/linker.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/mman.h>
97 #include <sys/msgbuf.h>
98 #include <sys/mutex.h>
99 #include <sys/proc.h>
100 #include <sys/rwlock.h>
101 #include <sys/sbuf.h>
102 #include <sys/smp.h>
103 #include <sys/sysctl.h>
104 #include <sys/vmmeter.h>
105 #include <sys/vnode.h>
106
107 #include <vm/vm.h>
108 #include <vm/pmap.h>
109 #include <vm/vm_param.h>
110 #include <vm/vm_kern.h>
111 #include <vm/vm_object.h>
112 #include <vm/vm_page.h>
113 #include <vm/vm_pageout.h>
114 #include <vm/vm_pager.h>
115 #include <vm/vm_phys.h>
116 #include <vm/vm_radix.h>
117 #include <vm/vm_reserv.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/uma.h>
120 #include <vm/uma_int.h>
121
122 #include <machine/md_var.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128
129 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
130 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
131
132 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
133
134 vm_page_t vm_page_array;
135 long vm_page_array_size;
136 long first_page;
137 int vm_page_zero_count;
138
139 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
140 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
141     &boot_pages, 0,
142     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
143
144 static int pa_tryrelock_restart;
145 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
146     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
147
148 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
149 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
150 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
151     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
152
153 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
154 static int vm_pageout_pages_needed;
155
156 static uma_zone_t fakepg_zone;
157
158 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
159 static void vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m);
160 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
161 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
162 static void vm_page_free_wakeup(void);
163 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
164 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
165     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
166 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
167     vm_page_t mpred);
168 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
169     vm_paddr_t high);
170
171 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
172
173 static void
174 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
175 {
176
177         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
178             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
179 }
180
181 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
182 #if PAGE_SIZE == 32768
183 #ifdef CTASSERT
184 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
185 #endif
186 #endif
187
188 /*
189  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
190  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
191  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
192  * the virtual to physical mapping has changed.
193  */
194 int
195 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
196 {
197         vm_paddr_t lockpa;
198
199         lockpa = *locked;
200         *locked = pa;
201         if (lockpa) {
202                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
203                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
204                         return (0);
205                 PA_UNLOCK(lockpa);
206         }
207         if (PA_TRYLOCK(pa))
208                 return (0);
209         PMAP_UNLOCK(pmap);
210         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
211         PA_LOCK(pa);
212         PMAP_LOCK(pmap);
213         return (EAGAIN);
214 }
215
216 /*
217  *      vm_set_page_size:
218  *
219  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
220  *      size.  Must be called before any use of page-size
221  *      dependent functions.
222  */
223 void
224 vm_set_page_size(void)
225 {
226         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
227                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
228         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
229                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
230 }
231
232 /*
233  *      vm_page_blacklist_next:
234  *
235  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
236  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
237  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
238  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
239  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
240  */
241 static vm_paddr_t
242 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
243 {
244         vm_paddr_t bad;
245         char *cp, *pos;
246
247         if (list == NULL || *list == NULL)
248                 return (0);
249         if (**list =='\0') {
250                 *list = NULL;
251                 return (0);
252         }
253
254         /*
255          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
256          * the kenv and we know it's null-terminated.
257          */
258         if (end == NULL)
259                 end = *list + strlen(*list);
260
261         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
262         if (*end != '\0') {
263                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
264                         *end = '\0';
265                 else {
266                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
267                         *list = NULL;
268                         return (0);
269                 }
270         }
271
272         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
273                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
274                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
275                         if (bad == 0) {
276                                 if (++cp < end)
277                                         continue;
278                                 else
279                                         break;
280                         }
281                 } else
282                         break;
283                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
284                         *list = NULL;
285                 else
286                         *list = cp;
287                 return (trunc_page(bad));
288         }
289         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
290         *list = NULL;
291         return (0);
292 }
293
294 /*
295  *      vm_page_blacklist_check:
296  *
297  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
298  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
299  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
300  */
301 static void
302 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
303 {
304         vm_paddr_t pa;
305         vm_page_t m;
306         char *next;
307         int ret;
308
309         next = list;
310         while (next != NULL) {
311                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
312                         continue;
313                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
314                 if (m == NULL)
315                         continue;
316                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
317                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
318                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
319                 if (ret == TRUE) {
320                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
321                         if (bootverbose)
322                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
323                                     (uintmax_t)pa);
324                 }
325         }
326 }
327
328 /*
329  *      vm_page_blacklist_load:
330  *
331  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
332  *      plain text file provided by the user via the loader directive
333  *      of the same name.
334  */
335 static void
336 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
337 {
338         void *mod;
339         u_char *ptr;
340         u_int len;
341
342         mod = NULL;
343         ptr = NULL;
344
345         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
346         if (mod != NULL) {
347                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
348                 len = preload_fetch_size(mod);
349         }
350         *list = ptr;
351         if (ptr != NULL)
352                 *end = ptr + len;
353         else
354                 *end = NULL;
355         return;
356 }
357
358 static int
359 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
360 {
361         vm_page_t m;
362         struct sbuf sbuf;
363         int error, first;
364
365         first = 1;
366         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
367         if (error != 0)
368                 return (error);
369         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
370         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
371                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
372                     (uintmax_t)m->phys_addr);
373                 first = 0;
374         }
375         error = sbuf_finish(&sbuf);
376         sbuf_delete(&sbuf);
377         return (error);
378 }
379
380 static void
381 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
382 {
383         struct vm_pagequeue *pq;
384         int i;
385
386         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
387             "vm inactive pagequeue";
388         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
389             &vm_cnt.v_inactive_count;
390         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
391             "vm active pagequeue";
392         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
393             &vm_cnt.v_active_count;
394         vmd->vmd_page_count = 0;
395         vmd->vmd_free_count = 0;
396         vmd->vmd_segs = 0;
397         vmd->vmd_oom = FALSE;
398         vmd->vmd_pass = 0;
399         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
400                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
401                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
402                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
403                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
404         }
405 }
406
407 /*
408  *      vm_page_startup:
409  *
410  *      Initializes the resident memory module.
411  *
412  *      Allocates memory for the page cells, and
413  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
414  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
415  */
416 vm_offset_t
417 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
418 {
419         vm_offset_t mapped;
420         vm_paddr_t page_range;
421         vm_paddr_t new_end;
422         int i;
423         vm_paddr_t pa;
424         vm_paddr_t last_pa;
425         char *list, *listend;
426         vm_paddr_t end;
427         vm_paddr_t biggestsize;
428         vm_paddr_t low_water, high_water;
429         int biggestone;
430         int pages_per_zone;
431
432         biggestsize = 0;
433         biggestone = 0;
434         vaddr = round_page(vaddr);
435
436         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
437                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
438                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
439         }
440
441         low_water = phys_avail[0];
442         high_water = phys_avail[1];
443
444         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
445                 if (vm_phys_segs[i].start < low_water)
446                         low_water = vm_phys_segs[i].start;
447                 if (vm_phys_segs[i].end > high_water)
448                         high_water = vm_phys_segs[i].end;
449         }
450         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
451                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
452
453                 if (size > biggestsize) {
454                         biggestone = i;
455                         biggestsize = size;
456                 }
457                 if (phys_avail[i] < low_water)
458                         low_water = phys_avail[i];
459                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
460                         high_water = phys_avail[i + 1];
461         }
462
463         end = phys_avail[biggestone+1];
464
465         /*
466          * Initialize the page and queue locks.
467          */
468         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
469         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
470                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
471         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
472                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
473
474         /*
475          * Almost all of the pages needed for boot strapping UMA are used
476          * for zone structures, so if the number of CPUs results in those
477          * structures taking more than one page each, we set aside more pages
478          * in proportion to the zone structure size.
479          */
480         pages_per_zone = howmany(sizeof(struct uma_zone) +
481             sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1), UMA_SLAB_SIZE);
482         if (pages_per_zone > 1) {
483                 /* Reserve more pages so that we don't run out. */
484                 boot_pages = UMA_BOOT_PAGES_ZONES * pages_per_zone;
485         }
486
487         /*
488          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
489          * allocator.
490          *
491          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
492          * manually fetch the value.
493          */
494         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
495         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
496         new_end = trunc_page(new_end);
497         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
498             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
499         bzero((void *)mapped, end - new_end);
500         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
501
502 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
503     defined(__i386__) || defined(__mips__)
504         /*
505          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
506          * needs to be included in a minidump.
507          *
508          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
509          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
510          *
511          * However, i386 still needs this workspace internally within the
512          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
513          * included should the sf_buf code decide to use them.
514          */
515         last_pa = 0;
516         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
517                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
518                         last_pa = dump_avail[i + 1];
519         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
520         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
521         new_end -= vm_page_dump_size;
522         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
523             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
524         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
525 #endif
526 #ifdef __amd64__
527         /*
528          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
529          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
530          * through the direct map, they are not automatically included.
531          */
532         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
533         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
534         while (pa < last_pa) {
535                 dump_add_page(pa);
536                 pa += PAGE_SIZE;
537         }
538 #endif
539         /*
540          * Compute the number of pages of memory that will be available for
541          * use (taking into account the overhead of a page structure per
542          * page).
543          */
544         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
545 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
546         page_range = 0;
547         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
548                 page_range += atop(vm_phys_segs[i].end -
549                     vm_phys_segs[i].start);
550         }
551         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
552                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
553 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
554         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
555 #else
556 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
557 #endif
558         end = new_end;
559
560         /*
561          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
562          */
563         vaddr += PAGE_SIZE;
564
565         /*
566          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
567          * queue.
568          */
569         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
570         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
571             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
572         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
573 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
574         /*
575          * Allocate memory for the reservation management system's data
576          * structures.
577          */
578         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
579 #endif
580 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
581         /*
582          * pmap_map on arm64, amd64, and mips can come out of the direct-map,
583          * not kvm like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to
584          * include this data.  This includes the vm_page_array and the early
585          * UMA bootstrap pages.
586          */
587         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
588                 dump_add_page(pa);
589 #endif
590         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
591
592         /*
593          * Add physical memory segments corresponding to the available
594          * physical pages.
595          */
596         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
597                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
598
599         /*
600          * Clear all of the page structures
601          */
602         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
603         for (i = 0; i < page_range; i++)
604                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
605         vm_page_array_size = page_range;
606
607         /*
608          * Initialize the physical memory allocator.
609          */
610         vm_phys_init();
611
612         /*
613          * Add every available physical page that is not blacklisted to
614          * the free lists.
615          */
616         vm_cnt.v_page_count = 0;
617         vm_cnt.v_free_count = 0;
618         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
619                 pa = phys_avail[i];
620                 last_pa = phys_avail[i + 1];
621                 while (pa < last_pa) {
622                         vm_phys_add_page(pa);
623                         pa += PAGE_SIZE;
624                 }
625         }
626
627         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
628         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
629         vm_page_blacklist_check(list, listend);
630
631         list = kern_getenv("vm.blacklist");
632         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
633
634         freeenv(list);
635 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
636         /*
637          * Initialize the reservation management system.
638          */
639         vm_reserv_init();
640 #endif
641         return (vaddr);
642 }
643
644 void
645 vm_page_reference(vm_page_t m)
646 {
647
648         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
649 }
650
651 /*
652  *      vm_page_busy_downgrade:
653  *
654  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
655  */
656 void
657 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
658 {
659         u_int x;
660
661         vm_page_assert_xbusied(m);
662
663         for (;;) {
664                 x = m->busy_lock;
665                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
666                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
667                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1) | x))
668                         break;
669         }
670 }
671
672 /*
673  *      vm_page_sbusied:
674  *
675  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
676  */
677 int
678 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
679 {
680         u_int x;
681
682         x = m->busy_lock;
683         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
684 }
685
686 /*
687  *      vm_page_sunbusy:
688  *
689  *      Shared unbusy a page.
690  */
691 void
692 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
693 {
694         u_int x;
695
696         vm_page_assert_sbusied(m);
697
698         for (;;) {
699                 x = m->busy_lock;
700                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
701                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
702                             x - VPB_ONE_SHARER))
703                                 break;
704                         continue;
705                 }
706                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
707                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
708                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
709                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
710                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
711                                 break;
712                         continue;
713                 }
714                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
715                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
716
717                 vm_page_lock(m);
718                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
719                         vm_page_unlock(m);
720                         continue;
721                 }
722                 wakeup(m);
723                 vm_page_unlock(m);
724                 break;
725         }
726 }
727
728 /*
729  *      vm_page_busy_sleep:
730  *
731  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
732  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
733  *
734  *      The given page must be locked.
735  */
736 void
737 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg)
738 {
739         u_int x;
740
741         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
742
743         x = m->busy_lock;
744         if (x == VPB_UNBUSIED) {
745                 vm_page_unlock(m);
746                 return;
747         }
748         if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
749             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS)) {
750                 vm_page_unlock(m);
751                 return;
752         }
753         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
754 }
755
756 /*
757  *      vm_page_trysbusy:
758  *
759  *      Try to shared busy a page.
760  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
761  *      The operation never sleeps.
762  */
763 int
764 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
765 {
766         u_int x;
767
768         for (;;) {
769                 x = m->busy_lock;
770                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
771                         return (0);
772                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
773                         return (1);
774         }
775 }
776
777 static void
778 vm_page_xunbusy_locked(vm_page_t m)
779 {
780
781         vm_page_assert_xbusied(m);
782         vm_page_assert_locked(m);
783
784         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
785         /* There is a waiter, do wakeup() instead of vm_page_flash(). */
786         wakeup(m);
787 }
788
789 static void
790 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
791 {
792         bool lockacq;
793
794         vm_page_assert_xbusied(m);
795
796         /*
797          * Fast path for unbusy.  If it succeeds, we know that there
798          * are no waiters, so we do not need a wakeup.
799          */
800         if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock, VPB_SINGLE_EXCLUSIVER,
801             VPB_UNBUSIED))
802                 return;
803
804         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
805         if (lockacq)
806                 vm_page_lock(m);
807         vm_page_xunbusy_locked(m);
808         if (lockacq)
809                 vm_page_unlock(m);
810 }
811
812 /*
813  *      vm_page_xunbusy_hard:
814  *
815  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
816  *      It is assumed that the waiters bit is on.
817  */
818 void
819 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
820 {
821
822         vm_page_assert_xbusied(m);
823
824         vm_page_lock(m);
825         vm_page_xunbusy_locked(m);
826         vm_page_unlock(m);
827 }
828
829 /*
830  *      vm_page_flash:
831  *
832  *      Wakeup anyone waiting for the page.
833  *      The ownership bits do not change.
834  *
835  *      The given page must be locked.
836  */
837 void
838 vm_page_flash(vm_page_t m)
839 {
840         u_int x;
841
842         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
843
844         for (;;) {
845                 x = m->busy_lock;
846                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
847                         return;
848                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
849                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
850                         break;
851         }
852         wakeup(m);
853 }
854
855 /*
856  * Keep page from being freed by the page daemon
857  * much of the same effect as wiring, except much lower
858  * overhead and should be used only for *very* temporary
859  * holding ("wiring").
860  */
861 void
862 vm_page_hold(vm_page_t mem)
863 {
864
865         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
866         mem->hold_count++;
867 }
868
869 void
870 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
871 {
872
873         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
874         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
875         --mem->hold_count;
876         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
877                 vm_page_free_toq(mem);
878 }
879
880 /*
881  *      vm_page_unhold_pages:
882  *
883  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
884  */
885 void
886 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
887 {
888         struct mtx *mtx, *new_mtx;
889
890         mtx = NULL;
891         for (; count != 0; count--) {
892                 /*
893                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
894                  */
895                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
896                 if (mtx != new_mtx) {
897                         if (mtx != NULL)
898                                 mtx_unlock(mtx);
899                         mtx = new_mtx;
900                         mtx_lock(mtx);
901                 }
902                 vm_page_unhold(*ma);
903                 ma++;
904         }
905         if (mtx != NULL)
906                 mtx_unlock(mtx);
907 }
908
909 vm_page_t
910 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
911 {
912         vm_page_t m;
913
914 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
915         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
916         if (m == NULL)
917                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
918         return (m);
919 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
920         long pi;
921
922         pi = atop(pa);
923         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
924                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
925                 return (m);
926         }
927         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
928 #else
929 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
930 #endif
931 }
932
933 /*
934  *      vm_page_getfake:
935  *
936  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
937  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
938  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
939  */
940 vm_page_t
941 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
942 {
943         vm_page_t m;
944
945         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
946         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
947         return (m);
948 }
949
950 void
951 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
952 {
953
954         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
955                 /*
956                  * The page's memattr might have changed since the
957                  * previous initialization.  Update the pmap to the
958                  * new memattr.
959                  */
960                 goto memattr;
961         }
962         m->phys_addr = paddr;
963         m->queue = PQ_NONE;
964         /* Fictitious pages don't use "segind". */
965         m->flags = PG_FICTITIOUS;
966         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
967         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
968         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
969         m->wire_count = 1;
970         pmap_page_init(m);
971 memattr:
972         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
973 }
974
975 /*
976  *      vm_page_putfake:
977  *
978  *      Release a fictitious page.
979  */
980 void
981 vm_page_putfake(vm_page_t m)
982 {
983
984         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
985         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
986             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
987         uma_zfree(fakepg_zone, m);
988 }
989
990 /*
991  *      vm_page_updatefake:
992  *
993  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
994  *      memory attribute.
995  */
996 void
997 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
998 {
999
1000         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1001             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1002         m->phys_addr = paddr;
1003         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1004 }
1005
1006 /*
1007  *      vm_page_free:
1008  *
1009  *      Free a page.
1010  */
1011 void
1012 vm_page_free(vm_page_t m)
1013 {
1014
1015         m->flags &= ~PG_ZERO;
1016         vm_page_free_toq(m);
1017 }
1018
1019 /*
1020  *      vm_page_free_zero:
1021  *
1022  *      Free a page to the zerod-pages queue
1023  */
1024 void
1025 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1026 {
1027
1028         m->flags |= PG_ZERO;
1029         vm_page_free_toq(m);
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
1034  * array which was optionally read ahead or behind.
1035  */
1036 void
1037 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1038 {
1039
1040         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1041         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1042
1043         /*
1044          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1045          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1046          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1047          * unless the page is wanted by another thread.
1048          */
1049         vm_page_lock(m);
1050         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1051                 vm_page_activate(m);
1052         else
1053                 vm_page_deactivate(m);
1054         vm_page_unlock(m);
1055         vm_page_xunbusy(m);
1056 }
1057
1058 /*
1059  *      vm_page_sleep_if_busy:
1060  *
1061  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1062  *      Returns TRUE if the thread slept.
1063  *
1064  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1065  *      be locked.
1066  */
1067 int
1068 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1069 {
1070         vm_object_t obj;
1071
1072         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1073         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1074
1075         if (vm_page_busied(m)) {
1076                 /*
1077                  * The page-specific object must be cached because page
1078                  * identity can change during the sleep, causing the
1079                  * re-lock of a different object.
1080                  * It is assumed that a reference to the object is already
1081                  * held by the callers.
1082                  */
1083                 obj = m->object;
1084                 vm_page_lock(m);
1085                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1086                 vm_page_busy_sleep(m, msg);
1087                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1088                 return (TRUE);
1089         }
1090         return (FALSE);
1091 }
1092
1093 /*
1094  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1095  *
1096  *      Set all bits in the page's dirty field.
1097  *
1098  *      The object containing the specified page must be locked if the
1099  *      call is made from the machine-independent layer.
1100  *
1101  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1102  *
1103  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1104  */
1105 void
1106 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1107 {
1108
1109         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
1110         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1111             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
1112         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1113             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1114         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1115 }
1116
1117 /*
1118  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1119  *
1120  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1121  *
1122  *      The object must be locked.
1123  */
1124 int
1125 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1126 {
1127         vm_page_t mpred;
1128
1129         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1130         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1131         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1132 }
1133
1134 /*
1135  *      vm_page_insert_after:
1136  *
1137  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1138  *
1139  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1140  *      the specified object.
1141  *
1142  *      The object must be locked.
1143  */
1144 static int
1145 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1146     vm_page_t mpred)
1147 {
1148         vm_page_t msucc;
1149
1150         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1151         KASSERT(m->object == NULL,
1152             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1153         if (mpred != NULL) {
1154                 KASSERT(mpred->object == object,
1155                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1156                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1157                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1158                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1159         } else
1160                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1161         if (msucc != NULL)
1162                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1163                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1164
1165         /*
1166          * Record the object/offset pair in this page
1167          */
1168         m->object = object;
1169         m->pindex = pindex;
1170
1171         /*
1172          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1173          */
1174         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1175                 m->object = NULL;
1176                 m->pindex = 0;
1177                 return (1);
1178         }
1179         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1180         return (0);
1181 }
1182
1183 /*
1184  *      vm_page_insert_radixdone:
1185  *
1186  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1187  *      radix trie hooking.
1188  *
1189  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1190  *      specified object.
1191  *
1192  *      The object must be locked.
1193  */
1194 static void
1195 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1196 {
1197
1198         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1199         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1200             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1201         if (mpred != NULL) {
1202                 KASSERT(mpred->object == object,
1203                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1204                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1205                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1206         }
1207
1208         if (mpred != NULL)
1209                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1210         else
1211                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1212
1213         /*
1214          * Show that the object has one more resident page.
1215          */
1216         object->resident_page_count++;
1217
1218         /*
1219          * Hold the vnode until the last page is released.
1220          */
1221         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1222                 vhold(object->handle);
1223
1224         /*
1225          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1226          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1227          */
1228         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1229                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1230 }
1231
1232 /*
1233  *      vm_page_remove:
1234  *
1235  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
1236  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
1237  *      the backing store.
1238  *
1239  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1240  */
1241 void
1242 vm_page_remove(vm_page_t m)
1243 {
1244         vm_object_t object;
1245
1246         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1247                 vm_page_assert_locked(m);
1248         if ((object = m->object) == NULL)
1249                 return;
1250         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1251         if (vm_page_xbusied(m))
1252                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1253
1254         /*
1255          * Now remove from the object's list of backed pages.
1256          */
1257         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1258         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1259
1260         /*
1261          * And show that the object has one fewer resident page.
1262          */
1263         object->resident_page_count--;
1264
1265         /*
1266          * The vnode may now be recycled.
1267          */
1268         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1269                 vdrop(object->handle);
1270
1271         m->object = NULL;
1272 }
1273
1274 /*
1275  *      vm_page_lookup:
1276  *
1277  *      Returns the page associated with the object/offset
1278  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1279  *
1280  *      The object must be locked.
1281  */
1282 vm_page_t
1283 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1284 {
1285
1286         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1287         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1288 }
1289
1290 /*
1291  *      vm_page_find_least:
1292  *
1293  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1294  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1295  *
1296  *      The object must be locked.
1297  */
1298 vm_page_t
1299 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1300 {
1301         vm_page_t m;
1302
1303         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1304         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1305                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1306         return (m);
1307 }
1308
1309 /*
1310  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1311  * resident; if none is found, NULL is returned.
1312  *
1313  * The object must be locked.
1314  */
1315 vm_page_t
1316 vm_page_next(vm_page_t m)
1317 {
1318         vm_page_t next;
1319
1320         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1321         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1322             next->pindex != m->pindex + 1)
1323                 next = NULL;
1324         return (next);
1325 }
1326
1327 /*
1328  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1329  * resident; if none is found, NULL is returned.
1330  *
1331  * The object must be locked.
1332  */
1333 vm_page_t
1334 vm_page_prev(vm_page_t m)
1335 {
1336         vm_page_t prev;
1337
1338         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1339         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1340             prev->pindex != m->pindex - 1)
1341                 prev = NULL;
1342         return (prev);
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1347  * pindex which must be already present in the object.
1348  *
1349  * The existing page must not be on a paging queue.
1350  */
1351 vm_page_t
1352 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1353 {
1354         vm_page_t mold;
1355
1356         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1357         KASSERT(mnew->object == NULL,
1358             ("vm_page_replace: page already in object"));
1359
1360         /*
1361          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1362          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1363          * dance.  Double check such functions for more comments.
1364          */
1365
1366         mnew->object = object;
1367         mnew->pindex = pindex;
1368         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1369         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1370             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1371
1372         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1373         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1374         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1375
1376         mold->object = NULL;
1377         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1378
1379         /*
1380          * The object's resident_page_count does not change because we have
1381          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1382          */
1383         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1384                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1385         return (mold);
1386 }
1387
1388 /*
1389  *      vm_page_rename:
1390  *
1391  *      Move the given memory entry from its
1392  *      current object to the specified target object/offset.
1393  *
1394  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1395  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1396  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1397  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1398  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1399  *
1400  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1401  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1402  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1403  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1404  *            on the cache.
1405  *
1406  *      The objects must be locked.
1407  */
1408 int
1409 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1410 {
1411         vm_page_t mpred;
1412         vm_pindex_t opidx;
1413
1414         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1415
1416         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1417         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1418             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1419
1420         /*
1421          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1422          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1423          * function.
1424          */
1425         opidx = m->pindex;
1426         m->pindex = new_pindex;
1427         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1428                 m->pindex = opidx;
1429                 return (1);
1430         }
1431
1432         /*
1433          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1434          * the listq iterator is tainted.
1435          */
1436         m->pindex = opidx;
1437         vm_page_lock(m);
1438         vm_page_remove(m);
1439
1440         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1441         m->pindex = new_pindex;
1442         m->object = new_object;
1443         vm_page_unlock(m);
1444         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1445         vm_page_dirty(m);
1446         return (0);
1447 }
1448
1449 /*
1450  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1451  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1452  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1453  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1454  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1455  *      vnode's hold count is reduced.
1456  */
1457 void
1458 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1459 {
1460         vm_page_t m;
1461         boolean_t empty;
1462
1463         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1464         if (__predict_false(vm_radix_is_empty(&object->cache))) {
1465                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1466                 return;
1467         }
1468         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1469                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1470                         break;
1471                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1472                 vm_page_cache_turn_free(m);
1473         }
1474         empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
1475         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1476         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1477                 vdrop(object->handle);
1478 }
1479
1480 /*
1481  *      Returns the cached page that is associated with the given
1482  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1483  *
1484  *      The free page queue must be locked.
1485  */
1486 static inline vm_page_t
1487 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1488 {
1489
1490         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1491         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1492 }
1493
1494 /*
1495  *      Remove the given cached page from its containing object's
1496  *      collection of cached pages.
1497  *
1498  *      The free page queue must be locked.
1499  */
1500 static void
1501 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1502 {
1503
1504         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1505         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1506             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1507         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1508         m->object = NULL;
1509         vm_cnt.v_cache_count--;
1510 }
1511
1512 /*
1513  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1514  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1515  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1516  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1517  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1518  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1519  *      correspond to offset zero in the new object.
1520  *
1521  *      The new object must be locked.
1522  */
1523 void
1524 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1525     vm_object_t new_object)
1526 {
1527         vm_page_t m;
1528
1529         /*
1530          * Insertion into an object's collection of cached pages
1531          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1532          * not.
1533          */
1534         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1535         KASSERT(vm_radix_is_empty(&new_object->cache),
1536             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1537             new_object));
1538         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1539         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1540             offidxstart)) != NULL) {
1541                 /*
1542                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1543                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1544                  * cache to the new object's cache.
1545                  */
1546                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1547                         break;
1548                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1549                 /* Update the page's object and offset. */
1550                 m->object = new_object;
1551                 m->pindex -= offidxstart;
1552                 if (vm_radix_insert(&new_object->cache, m))
1553                         vm_page_cache_turn_free(m);
1554         }
1555         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1556 }
1557
1558 /*
1559  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1560  *      offset, and FALSE otherwise.
1561  *
1562  *      The object must be locked.
1563  */
1564 boolean_t
1565 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1566 {
1567         vm_page_t m;
1568
1569         /*
1570          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1571          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1572          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1573          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1574          * exist.
1575          */
1576         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1577         if (__predict_true(vm_object_cache_is_empty(object)))
1578                 return (FALSE);
1579         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1580         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1581         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1582         return (m != NULL);
1583 }
1584
1585 /*
1586  *      vm_page_alloc:
1587  *
1588  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1589  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1590  *
1591  *      The caller must always specify an allocation class.
1592  *
1593  *      allocation classes:
1594  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1595  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1596  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1597  *
1598  *      optional allocation flags:
1599  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1600  *                              intends to allocate
1601  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1602  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1603  *                              is cached
1604  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1605  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1606  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1607  *                              should not be exclusive busy
1608  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1609  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1610  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1611  *
1612  *      This routine may not sleep.
1613  */
1614 vm_page_t
1615 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1616 {
1617         struct vnode *vp = NULL;
1618         vm_object_t m_object;
1619         vm_page_t m, mpred;
1620         int flags, req_class;
1621
1622         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1623         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1624             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1625             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1626             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1627             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1628             req));
1629         if (object != NULL)
1630                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1631
1632         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1633
1634         /*
1635          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1636          */
1637         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1638                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1639
1640         if (object != NULL) {
1641                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1642                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1643                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1644         }
1645
1646         /*
1647          * The page allocation request can came from consumers which already
1648          * hold the free page queue mutex, like vm_page_insert() in
1649          * vm_page_cache().
1650          */
1651         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
1652         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1653             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1654             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1655             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1656             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0)) {
1657                 /*
1658                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1659                  * exceeds the minimum for the request class.
1660                  */
1661                 if (object != NULL &&
1662                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1663                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1664                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1665                                 return (NULL);
1666                         }
1667                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1668                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1669 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1670                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1671 #else
1672                         else
1673 #endif
1674                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1675                                     " from the free queue", m);
1676                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1677                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1678                         return (NULL);
1679 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1680                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1681                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1682                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL) {
1683 #else
1684                 } else {
1685 #endif
1686                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1687                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1688 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1689                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1690                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1691                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1692                                     0);
1693                         }
1694 #endif
1695                 }
1696         } else {
1697                 /*
1698                  * Not allocatable, give up.
1699                  */
1700                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1701                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1702                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1703                 pagedaemon_wakeup();
1704                 return (NULL);
1705         }
1706
1707         /*
1708          *  At this point we had better have found a good page.
1709          */
1710         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1711         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1712             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1713         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1714         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1715         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1716             ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1717         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1718         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1719             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1720             pmap_page_get_memattr(m)));
1721         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1722                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1723                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1724                 KASSERT(m->valid != 0,
1725                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1726                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1727                         vm_cnt.v_reactivated++;
1728                 else
1729                         m->valid = 0;
1730                 m_object = m->object;
1731                 vm_page_cache_remove(m);
1732                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1733                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1734                         vp = m_object->handle;
1735         } else {
1736                 KASSERT(m->valid == 0,
1737                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1738                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1739                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1740                         vm_page_zero_count--;
1741         }
1742         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1743
1744         /*
1745          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1746          */
1747         flags = 0;
1748         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1749                 flags = PG_ZERO;
1750         flags &= m->flags;
1751         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1752                 flags |= PG_NODUMP;
1753         m->flags = flags;
1754         m->aflags = 0;
1755         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1756             VPO_UNMANAGED : 0;
1757         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1758         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1759                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1760         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1761                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1762         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1763                 /*
1764                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1765                  * page is inserted into the object.
1766                  */
1767                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1768                 m->wire_count = 1;
1769         }
1770         m->act_count = 0;
1771
1772         if (object != NULL) {
1773                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1774                         /* See the comment below about hold count. */
1775                         if (vp != NULL)
1776                                 vdrop(vp);
1777                         pagedaemon_wakeup();
1778                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1779                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1780                                 m->wire_count = 0;
1781                         }
1782                         m->object = NULL;
1783                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1784                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1785                         vm_page_free(m);
1786                         return (NULL);
1787                 }
1788
1789                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1790                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1791                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1792                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1793         } else
1794                 m->pindex = pindex;
1795
1796         /*
1797          * The following call to vdrop() must come after the above call
1798          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1799          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1800          * temporarily become zero.
1801          */
1802         if (vp != NULL)
1803                 vdrop(vp);
1804
1805         /*
1806          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1807          * we would be nearly out of memory.
1808          */
1809         if (vm_paging_needed())
1810                 pagedaemon_wakeup();
1811
1812         return (m);
1813 }
1814
1815 static void
1816 vm_page_alloc_contig_vdrop(struct spglist *lst)
1817 {
1818
1819         while (!SLIST_EMPTY(lst)) {
1820                 vdrop((struct vnode *)SLIST_FIRST(lst)-> plinks.s.pv);
1821                 SLIST_REMOVE_HEAD(lst, plinks.s.ss);
1822         }
1823 }
1824
1825 /*
1826  *      vm_page_alloc_contig:
1827  *
1828  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1829  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1830  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1831  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1832  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1833  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1834  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1835  *      and "boundary" must be a power of two.
1836  *
1837  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1838  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1839  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1840  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1841  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1842  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1843  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1844  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1845  *
1846  *      The caller must always specify an allocation class.
1847  *
1848  *      allocation classes:
1849  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1850  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1851  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1852  *
1853  *      optional allocation flags:
1854  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1855  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1856  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1857  *                              should not be exclusive busy
1858  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1859  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1860  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1861  *
1862  *      This routine may not sleep.
1863  */
1864 vm_page_t
1865 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1866     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1867     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1868 {
1869         struct vnode *drop;
1870         struct spglist deferred_vdrop_list;
1871         vm_page_t m, m_tmp, m_ret;
1872         u_int flags;
1873         int req_class;
1874
1875         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1876             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1877             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1878             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1879             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1880             req));
1881         if (object != NULL) {
1882                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1883                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1884                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1885                     object));
1886         }
1887         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1888         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1889
1890         /*
1891          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1892          */
1893         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1894                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1895
1896         SLIST_INIT(&deferred_vdrop_list);
1897         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1898         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1899             vm_cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1900             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1901             vm_cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1902             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages)) {
1903 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1904 retry:
1905                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1906                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1907                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1908 #endif
1909                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1910                             alignment, boundary);
1911         } else {
1912                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1913                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1914                 pagedaemon_wakeup();
1915                 return (NULL);
1916         }
1917         if (m_ret != NULL)
1918                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1919                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1920                         if (drop != NULL) {
1921                                 /*
1922                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1923                                  */
1924                                 m->plinks.s.pv = drop;
1925                                 SLIST_INSERT_HEAD(&deferred_vdrop_list, m,
1926                                     plinks.s.ss);
1927                         }
1928                 }
1929         else {
1930 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1931                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1932                     boundary))
1933                         goto retry;
1934 #endif
1935         }
1936         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1937         if (m_ret == NULL)
1938                 return (NULL);
1939
1940         /*
1941          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1942          */
1943         flags = 0;
1944         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1945                 flags = PG_ZERO;
1946         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1947                 flags |= PG_NODUMP;
1948         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1949                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1950         if (object != NULL) {
1951                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1952                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1953                         memattr = object->memattr;
1954         }
1955         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1956                 m->aflags = 0;
1957                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1958                 m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1959                 if (object != NULL) {
1960                         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1961                                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1962                         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1963                                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1964                 }
1965                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1966                         m->wire_count = 1;
1967                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1968                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1969                 if (object != NULL) {
1970                         if (vm_page_insert(m, object, pindex)) {
1971                                 vm_page_alloc_contig_vdrop(
1972                                     &deferred_vdrop_list);
1973                                 if (vm_paging_needed())
1974                                         pagedaemon_wakeup();
1975                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1976                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
1977                                             npages);
1978                                 for (m_tmp = m, m = m_ret;
1979                                     m < &m_ret[npages]; m++) {
1980                                         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1981                                                 m->wire_count = 0;
1982                                         if (m >= m_tmp) {
1983                                                 m->object = NULL;
1984                                                 m->oflags |= VPO_UNMANAGED;
1985                                         }
1986                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1987                                         vm_page_free(m);
1988                                 }
1989                                 return (NULL);
1990                         }
1991                 } else
1992                         m->pindex = pindex;
1993                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1994                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1995                 pindex++;
1996         }
1997         vm_page_alloc_contig_vdrop(&deferred_vdrop_list);
1998         if (vm_paging_needed())
1999                 pagedaemon_wakeup();
2000         return (m_ret);
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
2005  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
2006  *
2007  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
2008  *
2009  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
2010  */
2011 static struct vnode *
2012 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
2013 {
2014         struct vnode *drop;
2015         vm_object_t m_object;
2016
2017         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2018             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
2019             m, m->queue));
2020         KASSERT(m->wire_count == 0,
2021             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
2022         KASSERT(m->hold_count == 0,
2023             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
2024         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
2025             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
2026         KASSERT(m->dirty == 0,
2027             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
2028         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
2029             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
2030             m, pmap_page_get_memattr(m)));
2031         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2032         drop = NULL;
2033         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
2034                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
2035                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
2036                 m->valid = 0;
2037                 m_object = m->object;
2038                 vm_page_cache_remove(m);
2039                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
2040                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
2041                         drop = m_object->handle;
2042         } else {
2043                 KASSERT(m->valid == 0,
2044                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
2045                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2046                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2047                         vm_page_zero_count--;
2048         }
2049         return (drop);
2050 }
2051
2052 /*
2053  *      vm_page_alloc_freelist:
2054  *
2055  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2056  *
2057  *      The caller must always specify an allocation class.
2058  *
2059  *      allocation classes:
2060  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2061  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2062  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2063  *
2064  *      optional allocation flags:
2065  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2066  *                              intends to allocate
2067  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2068  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2069  *
2070  *      This routine may not sleep.
2071  */
2072 vm_page_t
2073 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
2074 {
2075         struct vnode *drop;
2076         vm_page_t m;
2077         u_int flags;
2078         int req_class;
2079
2080         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2081
2082         /*
2083          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2084          */
2085         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2086                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2087
2088         /*
2089          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2090          */
2091         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
2092         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2093             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2094             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2095             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2096             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0))
2097                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2098         else {
2099                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2100                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2101                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2102                 pagedaemon_wakeup();
2103                 return (NULL);
2104         }
2105         if (m == NULL) {
2106                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2107                 return (NULL);
2108         }
2109         drop = vm_page_alloc_init(m);
2110         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2111
2112         /*
2113          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2114          */
2115         m->aflags = 0;
2116         flags = 0;
2117         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2118                 flags = PG_ZERO;
2119         m->flags &= flags;
2120         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2121                 /*
2122                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2123                  * not belong to an object.
2124                  */
2125                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2126                 m->wire_count = 1;
2127         }
2128         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2129         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2130         if (drop != NULL)
2131                 vdrop(drop);
2132         if (vm_paging_needed())
2133                 pagedaemon_wakeup();
2134         return (m);
2135 }
2136
2137 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2138 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2139 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2140
2141 /*
2142  *      vm_page_scan_contig:
2143  *
2144  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2145  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2146  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2147  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2148  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2149  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2150  *      multiple of "boundary".
2151  *
2152  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2153  *      structure within vm_page_array[].
2154  *
2155  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2156  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2157  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2158  */
2159 vm_page_t
2160 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2161     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2162 {
2163         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2164         vm_object_t object;
2165         vm_paddr_t pa;
2166         vm_page_t m, m_run;
2167 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2168         int level;
2169 #endif
2170         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2171
2172         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2173         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2174         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2175         m_run = NULL;
2176         run_len = 0;
2177         m_mtx = NULL;
2178         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2179                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2180                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2181
2182                 /*
2183                  * If the current page would be the start of a run, check its
2184                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2185                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2186                  * terminate the scan or advance to the next page that
2187                  * satisfies the failed condition.
2188                  */
2189                 if (run_len == 0) {
2190                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2191                         if (m + npages > m_end)
2192                                 break;
2193                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2194                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2195                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2196                                 continue;
2197                         }
2198                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2199                             boundary) != 0) {
2200                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2201                                 continue;
2202                         }
2203                 } else
2204                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2205
2206                 /*
2207                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2208                  */
2209                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2210                 if (m_mtx != new_mtx) {
2211                         if (m_mtx != NULL)
2212                                 mtx_unlock(m_mtx);
2213                         m_mtx = new_mtx;
2214                         mtx_lock(m_mtx);
2215                 }
2216                 m_inc = 1;
2217 retry:
2218                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2219                         run_ext = 0;
2220 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2221                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2222                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2223                         run_ext = 0;
2224                         /* Advance to the end of the reservation. */
2225                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2226                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2227                             pa);
2228                 }
2229 #endif
2230                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2231                         /*
2232                          * The page is considered eligible for relocation if
2233                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2234                          * the page daemon.
2235                          */
2236                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2237                                 mtx_unlock(m_mtx);
2238                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2239                                 mtx_lock(m_mtx);
2240                                 if (m->object != object) {
2241                                         /*
2242                                          * The page may have been freed.
2243                                          */
2244                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2245                                         goto retry;
2246                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2247                                     m->hold_count != 0) {
2248                                         run_ext = 0;
2249                                         goto unlock;
2250                                 }
2251                         }
2252                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2253                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2254                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2255                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2256                             object->type != OBJT_SWAP &&
2257                             object->type != OBJT_VNODE)
2258                                 run_ext = 0;
2259                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2260                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2261                                 /*
2262                                  * The page is cached or recently converted
2263                                  * from cached to free.
2264                                  */
2265 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2266                                 if (level >= 0) {
2267                                         /*
2268                                          * The page is reserved.  Extend the
2269                                          * current run by one page.
2270                                          */
2271                                         run_ext = 1;
2272                                 } else
2273 #endif
2274                                 if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2275                                         /*
2276                                          * The page is enqueued in the
2277                                          * physical memory allocator's cache/
2278                                          * free page queues.  Moreover, it is
2279                                          * the first page in a power-of-two-
2280                                          * sized run of contiguous cache/free
2281                                          * pages.  Add these pages to the end
2282                                          * of the current run, and jump
2283                                          * ahead.
2284                                          */
2285                                         run_ext = 1 << order;
2286                                         m_inc = 1 << order;
2287                                 } else
2288                                         run_ext = 0;
2289 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2290                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2291                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2292                                 run_ext = 0;
2293                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2294                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2295                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2296                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2297 #endif
2298                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2299                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2300                                 /*
2301                                  * The page is allocated but eligible for
2302                                  * relocation.  Extend the current run by one
2303                                  * page.
2304                                  */
2305                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2306                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2307                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2308                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2309                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2310                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2311                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2312                                 run_ext = 1;
2313                         } else
2314                                 run_ext = 0;
2315 unlock:
2316                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2317 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2318                 } else if (level >= 0) {
2319                         /*
2320                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2321                          * other words, it is still cached or free.  Extend
2322                          * the current run by one page.
2323                          */
2324                         run_ext = 1;
2325 #endif
2326                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2327                         /*
2328                          * The page is enqueued in the physical memory
2329                          * allocator's cache/free page queues.  Moreover, it
2330                          * is the first page in a power-of-two-sized run of
2331                          * contiguous cache/free pages.  Add these pages to
2332                          * the end of the current run, and jump ahead.
2333                          */
2334                         run_ext = 1 << order;
2335                         m_inc = 1 << order;
2336                 } else {
2337                         /*
2338                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2339                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2340                          * cache/free page queues.  However, it is not the
2341                          * first page in a run of contiguous cache/free pages.
2342                          * (This case rarely occurs because the scan is
2343                          * performed in ascending order.) (2) It is not
2344                          * reserved, and it is transitioning from free to
2345                          * allocated.  (Conversely, the transition from
2346                          * allocated to free for managed pages is blocked by
2347                          * the page lock.) (3) It is allocated but not
2348                          * contained by an object and not wired, e.g.,
2349                          * allocated by Xen's balloon driver.
2350                          */
2351                         run_ext = 0;
2352                 }
2353
2354                 /*
2355                  * Extend or reset the current run of pages.
2356                  */
2357                 if (run_ext > 0) {
2358                         if (run_len == 0)
2359                                 m_run = m;
2360                         run_len += run_ext;
2361                 } else {
2362                         if (run_len > 0) {
2363                                 m_run = NULL;
2364                                 run_len = 0;
2365                         }
2366                 }
2367         }
2368         if (m_mtx != NULL)
2369                 mtx_unlock(m_mtx);
2370         if (run_len >= npages)
2371                 return (m_run);
2372         return (NULL);
2373 }
2374
2375 /*
2376  *      vm_page_reclaim_run:
2377  *
2378  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2379  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2380  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2381  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2382  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2383  *      physical address above "high".
2384  *
2385  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2386  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2387  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2388  *      unsuccessful.
2389  *
2390  *      "req_class" must be an allocation class.
2391  */
2392 static int
2393 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2394     vm_paddr_t high)
2395 {
2396         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2397         struct spglist free;
2398         vm_object_t object;
2399         vm_paddr_t pa;
2400         vm_page_t m, m_end, m_new;
2401         int error, order, req;
2402
2403         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2404             ("req_class is not an allocation class"));
2405         SLIST_INIT(&free);
2406         error = 0;
2407         m = m_run;
2408         m_end = m_run + npages;
2409         m_mtx = NULL;
2410         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2411                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2412                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2413
2414                 /*
2415                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2416                  */
2417                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2418                 if (m_mtx != new_mtx) {
2419                         if (m_mtx != NULL)
2420                                 mtx_unlock(m_mtx);
2421                         m_mtx = new_mtx;
2422                         mtx_lock(m_mtx);
2423                 }
2424 retry:
2425                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2426                         error = EBUSY;
2427                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2428                         /*
2429                          * The page is relocated if and only if it could be
2430                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2431                          */
2432                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2433                                 mtx_unlock(m_mtx);
2434                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2435                                 mtx_lock(m_mtx);
2436                                 if (m->object != object) {
2437                                         /*
2438                                          * The page may have been freed.
2439                                          */
2440                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2441                                         goto retry;
2442                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2443                                     m->hold_count != 0) {
2444                                         error = EBUSY;
2445                                         goto unlock;
2446                                 }
2447                         }
2448                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2449                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2450                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2451                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2452                             object->type != OBJT_SWAP &&
2453                             object->type != OBJT_VNODE)
2454                                 error = EINVAL;
2455                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2456                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2457                                 /*
2458                                  * The page is cached or recently converted
2459                                  * from cached to free.
2460                                  */
2461                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2462                                 goto cached;
2463                         } else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2464                                 error = EINVAL;
2465                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2466                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2467                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2468                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2469                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2470                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2471                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2472                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2473                                 if (m->valid != 0) {
2474                                         /*
2475                                          * First, try to allocate a new page
2476                                          * that is above "high".  Failing
2477                                          * that, try to allocate a new page
2478                                          * that is below "m_run".  Allocate
2479                                          * the new page between the end of
2480                                          * "m_run" and "high" only as a last
2481                                          * resort.
2482                                          */
2483                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2484                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2485                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2486                                         if (trunc_page(high) !=
2487                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2488                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2489                                                     NULL, 0, req, 1,
2490                                                     round_page(high),
2491                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2492                                                     PAGE_SIZE, 0,
2493                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2494                                         } else
2495                                                 m_new = NULL;
2496                                         if (m_new == NULL) {
2497                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2498                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2499                                                     NULL, 0, req, 1,
2500                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2501                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2502                                         }
2503                                         if (m_new == NULL) {
2504                                                 pa += ptoa(npages);
2505                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2506                                                     NULL, 0, req, 1,
2507                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2508                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2509                                         }
2510                                         if (m_new == NULL) {
2511                                                 error = ENOMEM;
2512                                                 goto unlock;
2513                                         }
2514                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2515                                             ("page %p is wired", m));
2516
2517                                         /*
2518                                          * Replace "m" with the new page.  For
2519                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2520                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2521                                          * as if vm_page_free() was called.
2522                                          */
2523                                         if (object->ref_count != 0)
2524                                                 pmap_remove_all(m);
2525                                         m_new->aflags = m->aflags;
2526                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2527                                             ("page %p is managed", m));
2528                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2529                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2530                                         m_new->valid = m->valid;
2531                                         m_new->dirty = m->dirty;
2532                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2533                                         vm_page_xbusy(m);
2534                                         vm_page_remque(m);
2535                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2536                                             m->pindex, m);
2537                                         m->valid = 0;
2538                                         vm_page_undirty(m);
2539
2540                                         /*
2541                                          * The new page must be deactivated
2542                                          * before the object is unlocked.
2543                                          */
2544                                         new_mtx = vm_page_lockptr(m_new);
2545                                         if (m_mtx != new_mtx) {
2546                                                 mtx_unlock(m_mtx);
2547                                                 m_mtx = new_mtx;
2548                                                 mtx_lock(m_mtx);
2549                                         }
2550                                         vm_page_deactivate(m_new);
2551                                 } else {
2552                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2553                                         vm_page_remque(m);
2554                                         vm_page_remove(m);
2555                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2556                                             ("page %p is dirty", m));
2557                                 }
2558                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2559                         } else
2560                                 error = EBUSY;
2561 unlock:
2562                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2563                 } else {
2564 cached:
2565                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2566                         order = m->order;
2567                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2568                                 /*
2569                                  * The page is enqueued in the physical memory
2570                                  * allocator's cache/free page queues.
2571                                  * Moreover, it is the first page in a power-
2572                                  * of-two-sized run of contiguous cache/free
2573                                  * pages.  Jump ahead to the last page within
2574                                  * that run, and continue from there.
2575                                  */
2576                                 m += (1 << order) - 1;
2577                         }
2578 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2579                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2580                                 order = 0;
2581 #endif
2582                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2583                         if (order == VM_NFREEORDER)
2584                                 error = EINVAL;
2585                 }
2586         }
2587         if (m_mtx != NULL)
2588                 mtx_unlock(m_mtx);
2589         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2590                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2591                 do {
2592                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2593                         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2594 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2595                         if (!vm_reserv_free_page(m))
2596 #else
2597                         if (true)
2598 #endif
2599                                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2600                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2601                 vm_page_zero_idle_wakeup();
2602                 vm_page_free_wakeup();
2603                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2604         }
2605         return (error);
2606 }
2607
2608 #define NRUNS   16
2609
2610 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2611
2612 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2613
2614 #define MIN_RECLAIM     8
2615
2616 /*
2617  *      vm_page_reclaim_contig:
2618  *
2619  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2620  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2621  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2622  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2623  *      fail due to a shortage of cache/free pages.  When reclamation fails,
2624  *      callers are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed
2625  *      allocation operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2626  *
2627  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2628  *
2629  *      allocation classes:
2630  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2631  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2632  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2633  *
2634  *      The optional allocation flags are ignored.
2635  *
2636  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2637  *      must be a power of two.
2638  */
2639 bool
2640 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2641     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2642 {
2643         vm_paddr_t curr_low;
2644         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2645         u_long count, reclaimed;
2646         int error, i, options, req_class;
2647
2648         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2649         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2650         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2651         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2652
2653         /*
2654          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2655          */
2656         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2657                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2658
2659         /*
2660          * Return if the number of cached and free pages cannot satisfy the
2661          * requested allocation.
2662          */
2663         count = vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count;
2664         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2665             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2666             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2667                 return (false);
2668
2669         /*
2670          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2671          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2672          */
2673         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2674                 /*
2675                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2676                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2677                  */
2678                 curr_low = low;
2679                 count = 0;
2680                 for (;;) {
2681                         m_run = vm_phys_scan_contig(npages, curr_low, high,
2682                             alignment, boundary, options);
2683                         if (m_run == NULL)
2684                                 break;
2685                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2686                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2687                         count++;
2688                 }
2689
2690                 /*
2691                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2692                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2693                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2694                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2695                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2696                  */
2697                 reclaimed = 0;
2698                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2699                         count--;
2700                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2701                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2702                             high);
2703                         if (error == 0) {
2704                                 reclaimed += npages;
2705                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2706                                         return (true);
2707                         }
2708                 }
2709
2710                 /*
2711                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2712                  * the last scan had no restrictions.
2713                  */
2714                 if (options == VPSC_NORESERV)
2715                         options = VPSC_NOSUPER;
2716                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2717                         options = VPSC_ANY;
2718                 else if (options == VPSC_ANY)
2719                         return (reclaimed != 0);
2720         }
2721 }
2722
2723 /*
2724  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2725  *
2726  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2727  *      - Called in various places before memory allocations.
2728  */
2729 void
2730 vm_wait(void)
2731 {
2732
2733         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2734         if (curproc == pageproc) {
2735                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2736                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2737                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2738         } else {
2739                 if (!vm_pageout_wanted) {
2740                         vm_pageout_wanted = true;
2741                         wakeup(&vm_pageout_wanted);
2742                 }
2743                 vm_pages_needed = true;
2744                 msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
2745                     "vmwait", 0);
2746         }
2747 }
2748
2749 /*
2750  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2751  *
2752  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2753  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2754  *        can be easily tracked.
2755  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2756  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2757  *        this balance without careful testing first.
2758  */
2759 void
2760 vm_waitpfault(void)
2761 {
2762
2763         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2764         if (!vm_pageout_wanted) {
2765                 vm_pageout_wanted = true;
2766                 wakeup(&vm_pageout_wanted);
2767         }
2768         vm_pages_needed = true;
2769         msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
2770             "pfault", 0);
2771 }
2772
2773 struct vm_pagequeue *
2774 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2775 {
2776
2777         return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2778 }
2779
2780 /*
2781  *      vm_page_dequeue:
2782  *
2783  *      Remove the given page from its current page queue.
2784  *
2785  *      The page must be locked.
2786  */
2787 void
2788 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2789 {
2790         struct vm_pagequeue *pq;
2791
2792         vm_page_assert_locked(m);
2793         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2794             m));
2795         pq = vm_page_pagequeue(m);
2796         vm_pagequeue_lock(pq);
2797         m->queue = PQ_NONE;
2798         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2799         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2800         vm_pagequeue_unlock(pq);
2801 }
2802
2803 /*
2804  *      vm_page_dequeue_locked:
2805  *
2806  *      Remove the given page from its current page queue.
2807  *
2808  *      The page and page queue must be locked.
2809  */
2810 void
2811 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2812 {
2813         struct vm_pagequeue *pq;
2814
2815         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2816         pq = vm_page_pagequeue(m);
2817         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2818         m->queue = PQ_NONE;
2819         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2820         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2821 }
2822
2823 /*
2824  *      vm_page_enqueue:
2825  *
2826  *      Add the given page to the specified page queue.
2827  *
2828  *      The page must be locked.
2829  */
2830 static void
2831 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2832 {
2833         struct vm_pagequeue *pq;
2834
2835         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2836         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2837             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2838             queue, m));
2839         pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2840         vm_pagequeue_lock(pq);
2841         m->queue = queue;
2842         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2843         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2844         vm_pagequeue_unlock(pq);
2845 }
2846
2847 /*
2848  *      vm_page_requeue:
2849  *
2850  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2851  *
2852  *      The page must be locked.
2853  */
2854 void
2855 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2856 {
2857         struct vm_pagequeue *pq;
2858
2859         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2860         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2861             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2862         pq = vm_page_pagequeue(m);
2863         vm_pagequeue_lock(pq);
2864         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2865         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2866         vm_pagequeue_unlock(pq);
2867 }
2868
2869 /*
2870  *      vm_page_requeue_locked:
2871  *
2872  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2873  *
2874  *      The page queue must be locked.
2875  */
2876 void
2877 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2878 {
2879         struct vm_pagequeue *pq;
2880
2881         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2882             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2883         pq = vm_page_pagequeue(m);
2884         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2885         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2886         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2887 }
2888
2889 /*
2890  *      vm_page_activate:
2891  *
2892  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2893  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2894  *      mess with it.
2895  *
2896  *      The page must be locked.
2897  */
2898 void
2899 vm_page_activate(vm_page_t m)
2900 {
2901         int queue;
2902
2903         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2904         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2905                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2906                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2907                                 m->act_count = ACT_INIT;
2908                         if (queue != PQ_NONE)
2909                                 vm_page_dequeue(m);
2910                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2911                 } else
2912                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2913                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2914         } else {
2915                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2916                         m->act_count = ACT_INIT;
2917         }
2918 }
2919
2920 /*
2921  *      vm_page_free_wakeup:
2922  *
2923  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
2924  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
2925  *      queues.
2926  *
2927  *      The page queues must be locked.
2928  */
2929 static inline void
2930 vm_page_free_wakeup(void)
2931 {
2932
2933         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2934         /*
2935          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2936          * some free.
2937          */
2938         if (vm_pageout_pages_needed &&
2939             vm_cnt.v_cache_count + vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2940                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2941                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2942         }
2943         /*
2944          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2945          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2946          * lots of memory. this process will swapin processes.
2947          */
2948         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2949                 vm_pages_needed = false;
2950                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2951         }
2952 }
2953
2954 /*
2955  *      Turn a cached page into a free page, by changing its attributes.
2956  *      Keep the statistics up-to-date.
2957  *
2958  *      The free page queue must be locked.
2959  */
2960 static void
2961 vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m)
2962 {
2963
2964         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2965
2966         m->object = NULL;
2967         m->valid = 0;
2968         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
2969             ("vm_page_cache_turn_free: page %p is not cached", m));
2970         m->flags &= ~PG_CACHED;
2971         vm_cnt.v_cache_count--;
2972         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2973 }
2974
2975 /*
2976  *      vm_page_free_toq:
2977  *
2978  *      Returns the given page to the free list,
2979  *      disassociating it with any VM object.
2980  *
2981  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2982  */
2983 void
2984 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2985 {
2986
2987         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2988                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2989                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2990                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2991         } else
2992                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2993                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2994         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2995
2996         if (vm_page_sbusied(m))
2997                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2998
2999         /*
3000          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
3001          * the page here because we do not want to call the pager's
3002          * callback routine until after we've put the page on the
3003          * appropriate free queue.
3004          */
3005         vm_page_remque(m);
3006         vm_page_remove(m);
3007
3008         /*
3009          * If fictitious remove object association and
3010          * return, otherwise delay object association removal.
3011          */
3012         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3013                 return;
3014         }
3015
3016         m->valid = 0;
3017         vm_page_undirty(m);
3018
3019         if (m->wire_count != 0)
3020                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
3021         if (m->hold_count != 0) {
3022                 m->flags &= ~PG_ZERO;
3023                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
3024                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
3025                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
3026         } else {
3027                 /*
3028                  * Restore the default memory attribute to the page.
3029                  */
3030                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3031                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3032
3033                 /*
3034                  * Insert the page into the physical memory allocator's
3035                  * cache/free page queues.
3036                  */
3037                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3038                 vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
3039 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3040                 if (!vm_reserv_free_page(m))
3041 #else
3042                 if (TRUE)
3043 #endif
3044                         vm_phys_free_pages(m, 0);
3045                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
3046                         ++vm_page_zero_count;
3047                 else
3048                         vm_page_zero_idle_wakeup();
3049                 vm_page_free_wakeup();
3050                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3051         }
3052 }
3053
3054 /*
3055  *      vm_page_wire:
3056  *
3057  *      Mark this page as wired down by yet
3058  *      another map, removing it from paging queues
3059  *      as necessary.
3060  *
3061  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
3062  *
3063  *      The page must be locked.
3064  */
3065 void
3066 vm_page_wire(vm_page_t m)
3067 {
3068
3069         /*
3070          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
3071          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
3072          * it is already off the queues).
3073          */
3074         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3075         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3076                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3077                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3078                     m));
3079                 return;
3080         }
3081         if (m->wire_count == 0) {
3082                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3083                     m->queue == PQ_NONE,
3084                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3085                 vm_page_remque(m);
3086                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3087         }
3088         m->wire_count++;
3089         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3090 }
3091
3092 /*
3093  * vm_page_unwire:
3094  *
3095  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3096  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3097  * FALSE otherwise.
3098  *
3099  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3100  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3101  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3102  * specified).
3103  *
3104  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3105  *
3106  * A managed page must be locked.
3107  */
3108 boolean_t
3109 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3110 {
3111
3112         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3113             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3114             queue, m));
3115         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3116                 vm_page_assert_locked(m);
3117         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3118                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3119             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3120                 return (FALSE);
3121         }
3122         if (m->wire_count > 0) {
3123                 m->wire_count--;
3124                 if (m->wire_count == 0) {
3125                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3126                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3127                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE) {
3128                                 if (queue == PQ_INACTIVE)
3129                                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3130                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3131                         }
3132                         return (TRUE);
3133                 } else
3134                         return (FALSE);
3135         } else
3136                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3137 }
3138
3139 /*
3140  * Move the specified page to the inactive queue.
3141  *
3142  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
3143  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
3144  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
3145  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
3146  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
3147  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
3148  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
3149  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound
3150  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
3151  * reused more quickly.
3152  *
3153  * Normally noreuse is FALSE, resulting in LRU operation.  noreuse is set
3154  * to TRUE if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
3155  * except without unmapping it from the process address space.  In
3156  * practice this is implemented by inserting the page at the head of the
3157  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3158  *
3159  * The page must be locked.
3160  */
3161 static inline void
3162 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3163 {
3164         struct vm_pagequeue *pq;
3165         int queue;
3166
3167         vm_page_assert_locked(m);
3168
3169         /*
3170          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3171          * reactivated.
3172          */
3173         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3174                 return;
3175         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3176                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3177                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3178                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3179                         vm_pagequeue_lock(pq);
3180                         vm_page_dequeue_locked(m);
3181                 } else {
3182                         if (queue != PQ_NONE)
3183                                 vm_page_dequeue(m);
3184                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3185                         vm_pagequeue_lock(pq);
3186                 }
3187                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3188                 if (noreuse)
3189                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
3190                             m, plinks.q);
3191                 else
3192                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3193                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3194                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3195         }
3196 }
3197
3198 /*
3199  * Move the specified page to the inactive queue.
3200  *
3201  * The page must be locked.
3202  */
3203 void
3204 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3205 {
3206
3207         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3208 }
3209
3210 /*
3211  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3212  * that it is unlikely to be reused.
3213  *
3214  * The page must be locked.
3215  */
3216 void
3217 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3218 {
3219
3220         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3221 }
3222
3223 /*
3224  * vm_page_try_to_cache:
3225  *
3226  * Returns 0 on failure, 1 on success
3227  */
3228 int
3229 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
3230 {
3231
3232         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3233         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3234         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3235             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3236                 return (0);
3237         pmap_remove_all(m);
3238         if (m->dirty)
3239                 return (0);
3240         vm_page_cache(m);
3241         return (1);
3242 }
3243
3244 /*
3245  * vm_page_try_to_free()
3246  *
3247  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
3248  *      1 is returned on success, 0 on failure.
3249  */
3250 int
3251 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3252 {
3253
3254         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3255         if (m->object != NULL)
3256                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3257         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3258             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3259                 return (0);
3260         pmap_remove_all(m);
3261         if (m->dirty)
3262                 return (0);
3263         vm_page_free(m);
3264         return (1);
3265 }
3266
3267 /*
3268  * vm_page_cache
3269  *
3270  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
3271  *
3272  * The object and page must be locked.
3273  */
3274 void
3275 vm_page_cache(vm_page_t m)
3276 {
3277         vm_object_t object;
3278         boolean_t cache_was_empty;
3279
3280         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3281         object = m->object;
3282         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3283         if (vm_page_busied(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) ||
3284             m->hold_count || m->wire_count)
3285                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
3286         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3287             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
3288         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
3289         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
3290             (object->type == OBJT_SWAP &&
3291             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
3292                 /*
3293                  * Hypothesis: A cache-eligible page belonging to a
3294                  * default object or swap object but without a backing
3295                  * store must be zero filled.
3296                  */
3297                 vm_page_free(m);
3298                 return;
3299         }
3300         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
3301             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
3302
3303         /*
3304          * Remove the page from the paging queues.
3305          */
3306         vm_page_remque(m);
3307
3308         /*
3309          * Remove the page from the object's collection of resident
3310          * pages.
3311          */
3312         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
3313         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
3314         object->resident_page_count--;
3315
3316         /*
3317          * Restore the default memory attribute to the page.
3318          */
3319         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3320                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3321
3322         /*
3323          * Insert the page into the object's collection of cached pages
3324          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
3325          */
3326         m->flags &= ~PG_ZERO;
3327         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3328         cache_was_empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
3329         if (vm_radix_insert(&object->cache, m)) {
3330                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3331                 if (object->type == OBJT_VNODE &&
3332                     object->resident_page_count == 0)
3333                         vdrop(object->handle);
3334                 m->object = NULL;
3335                 vm_page_free(m);
3336                 return;
3337         }
3338
3339         /*
3340          * The above call to vm_radix_insert() could reclaim the one pre-
3341          * existing cached page from this object, resulting in a call to
3342          * vdrop().
3343          */
3344         if (!cache_was_empty)
3345                 cache_was_empty = vm_radix_is_singleton(&object->cache);
3346
3347         m->flags |= PG_CACHED;
3348         vm_cnt.v_cache_count++;
3349         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
3350 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3351         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
3352 #else
3353         if (TRUE) {
3354 #endif
3355                 vm_phys_free_pages(m, 0);
3356         }
3357         vm_page_free_wakeup();
3358         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3359
3360         /*
3361          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
3362          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
3363          * the object's only resident page.
3364          */
3365         if (object->type == OBJT_VNODE) {
3366                 if (cache_was_empty && object->resident_page_count != 0)
3367                         vhold(object->handle);
3368                 else if (!cache_was_empty && object->resident_page_count == 0)
3369                         vdrop(object->handle);
3370         }
3371 }
3372
3373 /*
3374  * vm_page_advise
3375  *
3376  *      Deactivate or do nothing, as appropriate.
3377  *
3378  *      The object and page must be locked.
3379  */
3380 void
3381 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3382 {
3383
3384         vm_page_assert_locked(m);
3385         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3386         if (advice == MADV_FREE)
3387                 /*
3388                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3389                  * up by the system.  However, such pages are often reused
3390                  * quickly by malloc() so we do not do anything that would
3391                  * cause a page fault if we can help it.
3392                  *
3393                  * Specifically, we do not try to actually free the page now
3394                  * nor do we try to put it in the cache (which would cause a
3395                  * page fault on reuse).
3396                  *
3397                  * But we do make the page as freeable as we can without
3398                  * actually taking the step of unmapping it.
3399                  */
3400                 vm_page_undirty(m);
3401         else if (advice != MADV_DONTNEED)
3402                 return;
3403
3404         /*
3405          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3406          * immediately reactivate the page.
3407          */
3408         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3409
3410         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3411                 vm_page_dirty(m);
3412
3413         /*
3414          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
3415          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
3416          * the page will be reused quickly.  Dirty pages are given a chance to
3417          * cycle once through the inactive queue before becoming eligible for
3418          * laundering.
3419          */
3420         _vm_page_deactivate(m, m->dirty == 0);
3421 }
3422
3423 /*
3424  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3425  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3426  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3427  * and then conditionally zero it.
3428  *
3429  * This routine may sleep.
3430  *
3431  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3432  * and reacquired if the routine sleeps.
3433  */
3434 vm_page_t
3435 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3436 {
3437         vm_page_t m;
3438         int sleep;
3439
3440         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3441         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3442             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3443             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3444 retrylookup:
3445         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3446                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3447                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3448                 if (sleep) {
3449                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3450                                 return (NULL);
3451                         /*
3452                          * Reference the page before unlocking and
3453                          * sleeping so that the page daemon is less
3454                          * likely to reclaim it.
3455                          */
3456                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3457                         vm_page_lock(m);
3458                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3459                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt");
3460                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3461                         goto retrylookup;
3462                 } else {
3463                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3464                                 vm_page_lock(m);
3465                                 vm_page_wire(m);
3466                                 vm_page_unlock(m);
3467                         }
3468                         if ((allocflags &
3469                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3470                                 vm_page_xbusy(m);
3471                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3472                                 vm_page_sbusy(m);
3473                         return (m);
3474                 }
3475         }
3476         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags);
3477         if (m == NULL) {
3478                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3479                         return (NULL);
3480                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3481                 VM_WAIT;
3482                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3483                 goto retrylookup;
3484         } else if (m->valid != 0)
3485                 return (m);
3486         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3487                 pmap_zero_page(m);
3488         return (m);
3489 }
3490
3491 /*
3492  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3493  *
3494  * Inputs are required to range within a page.
3495  */
3496 vm_page_bits_t
3497 vm_page_bits(int base, int size)
3498 {
3499         int first_bit;
3500         int last_bit;
3501
3502         KASSERT(
3503             base + size <= PAGE_SIZE,
3504             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3505         );
3506
3507         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3508                 return (0);
3509
3510         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3511         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3512
3513         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3514             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3515 }
3516
3517 /*
3518  *      vm_page_set_valid_range:
3519  *
3520  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3521  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3522  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3523  *      such chunks will be zeroed.
3524  *
3525  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3526  */
3527 void
3528 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3529 {
3530         int endoff, frag;
3531
3532         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3533         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3534                 return;
3535
3536         /*
3537          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3538          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3539          * first block.
3540          */
3541         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3542             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3543                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3544
3545         /*
3546          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3547          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3548          * the last block.
3549          */
3550         endoff = base + size;
3551         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3552             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3553                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3554                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3555
3556         /*
3557          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3558          * is already dirty.
3559          */
3560         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3561             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3562
3563         /*
3564          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3565          */
3566         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3567 }
3568
3569 /*
3570  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3571  */
3572 static __inline void
3573 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3574 {
3575         uintptr_t addr;
3576 #if PAGE_SIZE < 16384
3577         int shift;
3578 #endif
3579
3580         /*
3581          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3582          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3583          * set by a concurrent pmap operation.
3584          */
3585         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3586         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3587                 m->dirty &= ~pagebits;
3588         else {
3589                 /*
3590                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3591                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3592                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3593                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3594                  *
3595                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3596                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3597                  * alignment is needed. Only require existence of
3598                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3599                  */
3600                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3601 #if PAGE_SIZE == 32768
3602                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3603 #elif PAGE_SIZE == 16384
3604                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3605 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3606                 /*
3607                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3608                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3609                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3610                  */
3611                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3612 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3613                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3614 #else
3615                 shift *= NBBY;
3616 #endif
3617                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3618                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3619 #endif          /* PAGE_SIZE */
3620         }
3621 }
3622
3623 /*
3624  *      vm_page_set_validclean:
3625  *
3626  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3627  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3628  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3629  *      such chunks will be zero'd.
3630  *
3631  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3632  */
3633 void
3634 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3635 {
3636         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3637         int endoff, frag;
3638
3639         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3640         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3641                 return;
3642
3643         /*
3644          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3645          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3646          * first block.
3647          */
3648         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3649             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3650                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3651
3652         /*
3653          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3654          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3655          * the last block.
3656          */
3657         endoff = base + size;
3658         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3659             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3660                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3661                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3662
3663         /*
3664          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3665          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3666          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3667          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3668          * be set again.
3669          *
3670          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3671          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3672          * the range.
3673          */
3674         oldvalid = m->valid;
3675         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3676         m->valid |= pagebits;
3677 #if 0   /* NOT YET */
3678         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3679                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3680                 base += frag;
3681                 size -= frag;
3682                 if (size < 0)
3683                         size = 0;
3684         }
3685         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3686 #endif
3687         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3688                 /*
3689                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3690                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3691                  * fully valid.
3692                  */
3693                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3694                         /*
3695                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3696                          * a concurrent pmap operation, such as
3697                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3698                          * pmap and set the dirty field on the page before
3699                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3700                          * field was cleared here.
3701                          */
3702                         pmap_clear_modify(m);
3703                 m->dirty = 0;
3704                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3705         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3706                 m->dirty &= ~pagebits;
3707         else
3708                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3709 }
3710
3711 void
3712 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3713 {
3714
3715         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3716 }
3717
3718 /*
3719  *      vm_page_set_invalid:
3720  *
3721  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3722  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3723  */
3724 void
3725 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3726 {
3727         vm_page_bits_t bits;
3728         vm_object_t object;
3729
3730         object = m->object;
3731         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3732         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3733             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3734                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3735         else
3736                 bits = vm_page_bits(base, size);
3737         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3738             bits != 0)
3739                 pmap_remove_all(m);
3740         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3741             !pmap_page_is_mapped(m),
3742             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3743         m->valid &= ~bits;
3744         m->dirty &= ~bits;
3745 }
3746
3747 /*
3748  * vm_page_zero_invalid()
3749  *
3750  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3751  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3752  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3753  *      page so user code sees what it expects.
3754  *
3755  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3756  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3757  */
3758 void
3759 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3760 {
3761         int b;
3762         int i;
3763
3764         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3765         /*
3766          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3767          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3768          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3769          * vm_page_set_validclean().
3770          */
3771         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3772                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3773                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3774                         if (i > b) {
3775                                 pmap_zero_page_area(m,
3776                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3777                         }
3778                         b = i + 1;
3779                 }
3780         }
3781
3782         /*
3783          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3784          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3785          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3786          */
3787         if (setvalid)
3788                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3789 }
3790
3791 /*
3792  *      vm_page_is_valid:
3793  *
3794  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3795  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3796  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3797  */
3798 int
3799 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3800 {
3801         vm_page_bits_t bits;
3802
3803         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3804         bits = vm_page_bits(base, size);
3805         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3806 }
3807
3808 /*
3809  *      vm_page_ps_is_valid:
3810  *
3811  *      Returns TRUE if the entire (super)page is valid and FALSE otherwise.
3812  */
3813 boolean_t
3814 vm_page_ps_is_valid(vm_page_t m)
3815 {
3816         int i, npages;
3817
3818         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3819         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3820
3821         /*
3822          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3823          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3824          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3825          */
3826         for (i = 0; i < npages; i++) {
3827                 if (m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3828                         return (FALSE);
3829         }
3830         return (TRUE);
3831 }
3832
3833 /*
3834  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3835  */
3836 void
3837 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3838 {
3839
3840         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3841         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3842                 vm_page_dirty(m);
3843 }
3844
3845 void
3846 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3847 {
3848
3849         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3850 }
3851
3852 void
3853 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3854 {
3855
3856         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3857 }
3858
3859 int
3860 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3861 {
3862
3863         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3864 }
3865
3866 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3867 void
3868 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3869 {
3870
3871         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3872 }
3873
3874 void
3875 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3876 {
3877
3878         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3879 }
3880 #endif
3881
3882 #ifdef INVARIANTS
3883 void
3884 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3885 {
3886
3887         /*
3888          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3889          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3890          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3891          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3892          */
3893         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3894                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3895 }
3896
3897 void
3898 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3899 {
3900
3901         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3902                 return;
3903
3904         /*
3905          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3906          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3907          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3908          */
3909         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3910             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3911         if (!vm_page_xbusied(m))
3912                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3913 }
3914 #endif
3915
3916 #include "opt_ddb.h"
3917 #ifdef DDB
3918 #include <sys/kernel.h>
3919
3920 #include <ddb/ddb.h>
3921
3922 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3923 {
3924         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3925         db_printf("vm_cnt.v_cache_count: %d\n", vm_cnt.v_cache_count);
3926         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3927         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3928         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3929         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3930         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3931         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3932         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3933 }
3934
3935 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3936 {
3937         int dom;
3938
3939         db_printf("pq_free %d pq_cache %d\n",
3940             vm_cnt.v_free_count, vm_cnt.v_cache_count);
3941         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3942                 db_printf(
3943         "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pass %d\n",
3944                     dom,
3945                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3946                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3947                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3948                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3949                     vm_dom[dom].vmd_pass);
3950         }
3951 }
3952
3953 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3954 {
3955         vm_page_t m;
3956         boolean_t phys;
3957
3958         if (!have_addr) {
3959                 db_printf("show pginfo addr\n");
3960                 return;
3961         }
3962
3963         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3964         if (phys)
3965                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3966         else
3967                 m = (vm_page_t)addr;
3968         db_printf(
3969     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3970     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3971             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3972             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3973             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3974 }
3975 #endif /* DDB */