]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/vm/vm_page.c
MFC r209686,r209702:
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
71  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
72  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
73  *
74  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
75  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
76  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
77  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
78  *
79  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
80  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
81  *        is different from the object's main mutex.
82  *
83  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
84  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
85  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
86  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
87  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
88  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
89  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
90  *
91  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
92  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
93  *      and free queues are actually arrays already. 
94  */
95
96 /*
97  *      Resident memory management module.
98  */
99
100 #include <sys/cdefs.h>
101 __FBSDID("$FreeBSD$");
102
103 #include "opt_vm.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/lock.h>
108 #include <sys/kernel.h>
109 #include <sys/limits.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mutex.h>
112 #include <sys/proc.h>
113 #include <sys/sysctl.h>
114 #include <sys/vmmeter.h>
115 #include <sys/vnode.h>
116
117 #include <vm/vm.h>
118 #include <vm/vm_param.h>
119 #include <vm/vm_kern.h>
120 #include <vm/vm_object.h>
121 #include <vm/vm_page.h>
122 #include <vm/vm_pageout.h>
123 #include <vm/vm_pager.h>
124 #include <vm/vm_phys.h>
125 #include <vm/vm_reserv.h>
126 #include <vm/vm_extern.h>
127 #include <vm/uma.h>
128 #include <vm/uma_int.h>
129
130 #include <machine/md_var.h>
131
132 /*
133  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
134  *      page structure.
135  */
136
137 struct vpgqueues vm_page_queues[PQ_COUNT];
138 struct mtx vm_page_queue_mtx;
139 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
140
141 vm_page_t vm_page_array = 0;
142 int vm_page_array_size = 0;
143 long first_page = 0;
144 int vm_page_zero_count = 0;
145
146 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
147 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
148 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
149         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
150
151 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
152
153 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
154 #if PAGE_SIZE == 32768
155 #ifdef CTASSERT
156 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
157 #endif
158 #endif
159
160 /*
161  *      vm_set_page_size:
162  *
163  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
164  *      size.  Must be called before any use of page-size
165  *      dependent functions.
166  */
167 void
168 vm_set_page_size(void)
169 {
170         if (cnt.v_page_size == 0)
171                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
172         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
173                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
174 }
175
176 /*
177  *      vm_page_blacklist_lookup:
178  *
179  *      See if a physical address in this page has been listed
180  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
181  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
182  *      encountered then the rest of the string is skipped.
183  */
184 static int
185 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
186 {
187         vm_paddr_t bad;
188         char *cp, *pos;
189
190         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
191                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
192                 if (*cp != '\0') {
193                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
194                                 cp++;
195                                 if (cp == pos)
196                                         continue;
197                         } else
198                                 break;
199                 }
200                 if (pa == trunc_page(bad))
201                         return (1);
202         }
203         return (0);
204 }
205
206 /*
207  *      vm_page_startup:
208  *
209  *      Initializes the resident memory module.
210  *
211  *      Allocates memory for the page cells, and
212  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
213  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
214  */
215 vm_offset_t
216 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
217 {
218         vm_offset_t mapped;
219         vm_paddr_t page_range;
220         vm_paddr_t new_end;
221         int i;
222         vm_paddr_t pa;
223         int nblocks;
224         vm_paddr_t last_pa;
225         char *list;
226
227         /* the biggest memory array is the second group of pages */
228         vm_paddr_t end;
229         vm_paddr_t biggestsize;
230         vm_paddr_t low_water, high_water;
231         int biggestone;
232
233         biggestsize = 0;
234         biggestone = 0;
235         nblocks = 0;
236         vaddr = round_page(vaddr);
237
238         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
239                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
240                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
241         }
242
243         low_water = phys_avail[0];
244         high_water = phys_avail[1];
245
246         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
247                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
248
249                 if (size > biggestsize) {
250                         biggestone = i;
251                         biggestsize = size;
252                 }
253                 if (phys_avail[i] < low_water)
254                         low_water = phys_avail[i];
255                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
256                         high_water = phys_avail[i + 1];
257                 ++nblocks;
258         }
259
260 #ifdef XEN
261         low_water = 0;
262 #endif  
263
264         end = phys_avail[biggestone+1];
265
266         /*
267          * Initialize the locks.
268          */
269         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
270             MTX_RECURSE);
271         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
272             MTX_DEF);
273
274         /*
275          * Initialize the queue headers for the hold queue, the active queue,
276          * and the inactive queue.
277          */
278         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
279                 TAILQ_INIT(&vm_page_queues[i].pl);
280         vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt = &cnt.v_inactive_count;
281         vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt = &cnt.v_active_count;
282         vm_page_queues[PQ_HOLD].cnt = &cnt.v_active_count;
283
284         /*
285          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
286          * allocator.
287          */
288         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
289         new_end = trunc_page(new_end);
290         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
291             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
292         bzero((void *)mapped, end - new_end);
293         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
294
295 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__)
296         /*
297          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
298          * needs to be included in a minidump.
299          *
300          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
301          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
302          *
303          * However, i386 still needs this workspace internally within the
304          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
305          * included should the sf_buf code decide to use them.
306          */
307         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE;
308         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
309         new_end -= vm_page_dump_size;
310         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
311             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
312         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
313 #endif
314         /*
315          * Compute the number of pages of memory that will be available for
316          * use (taking into account the overhead of a page structure per
317          * page).
318          */
319         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
320 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
321         page_range = 0;
322         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
323                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
324 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
325         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
326 #else
327 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
328 #endif
329         end = new_end;
330
331         /*
332          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
333          */
334         vaddr += PAGE_SIZE;
335
336         /*
337          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
338          * queue.
339          */
340         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
341         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
342             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
343         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
344 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
345         /*
346          * Allocate memory for the reservation management system's data
347          * structures.
348          */
349         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
350 #endif
351 #ifdef __amd64__
352         /*
353          * pmap_map on amd64 comes out of the direct-map, not kvm like i386,
354          * so the pages must be tracked for a crashdump to include this data.
355          * This includes the vm_page_array and the early UMA bootstrap pages.
356          */
357         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
358                 dump_add_page(pa);
359 #endif  
360         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
361
362         /*
363          * Clear all of the page structures
364          */
365         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
366         for (i = 0; i < page_range; i++)
367                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
368         vm_page_array_size = page_range;
369
370         /*
371          * Initialize the physical memory allocator.
372          */
373         vm_phys_init();
374
375         /*
376          * Add every available physical page that is not blacklisted to
377          * the free lists.
378          */
379         cnt.v_page_count = 0;
380         cnt.v_free_count = 0;
381         list = getenv("vm.blacklist");
382         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
383                 pa = phys_avail[i];
384                 last_pa = phys_avail[i + 1];
385                 while (pa < last_pa) {
386                         if (list != NULL &&
387                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
388                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
389                                     (uintmax_t)pa);
390                         else
391                                 vm_phys_add_page(pa);
392                         pa += PAGE_SIZE;
393                 }
394         }
395         freeenv(list);
396 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
397         /*
398          * Initialize the reservation management system.
399          */
400         vm_reserv_init();
401 #endif
402         return (vaddr);
403 }
404
405 void
406 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
407 {
408
409         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
410         m->flags |= bits;
411
412
413 void
414 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
415 {
416
417         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
418         m->flags &= ~bits;
419 }
420
421 void
422 vm_page_busy(vm_page_t m)
423 {
424
425         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
426         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
427             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
428         m->oflags |= VPO_BUSY;
429 }
430
431 /*
432  *      vm_page_flash:
433  *
434  *      wakeup anyone waiting for the page.
435  */
436 void
437 vm_page_flash(vm_page_t m)
438 {
439
440         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
441         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
442                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
443                 wakeup(m);
444         }
445 }
446
447 /*
448  *      vm_page_wakeup:
449  *
450  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
451  *      page.
452  *
453  */
454 void
455 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
456 {
457
458         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
459         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
460         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
461         vm_page_flash(m);
462 }
463
464 void
465 vm_page_io_start(vm_page_t m)
466 {
467
468         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
469         m->busy++;
470 }
471
472 void
473 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
474 {
475
476         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
477         m->busy--;
478         if (m->busy == 0)
479                 vm_page_flash(m);
480 }
481
482 /*
483  * Keep page from being freed by the page daemon
484  * much of the same effect as wiring, except much lower
485  * overhead and should be used only for *very* temporary
486  * holding ("wiring").
487  */
488 void
489 vm_page_hold(vm_page_t mem)
490 {
491
492         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
493         mem->hold_count++;
494 }
495
496 void
497 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
498 {
499
500         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
501         --mem->hold_count;
502         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
503         if (mem->hold_count == 0 && VM_PAGE_INQUEUE2(mem, PQ_HOLD))
504                 vm_page_free_toq(mem);
505 }
506
507 /*
508  *      vm_page_free:
509  *
510  *      Free a page.
511  */
512 void
513 vm_page_free(vm_page_t m)
514 {
515
516         m->flags &= ~PG_ZERO;
517         vm_page_free_toq(m);
518 }
519
520 /*
521  *      vm_page_free_zero:
522  *
523  *      Free a page to the zerod-pages queue
524  */
525 void
526 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
527 {
528
529         m->flags |= PG_ZERO;
530         vm_page_free_toq(m);
531 }
532
533 /*
534  *      vm_page_sleep:
535  *
536  *      Sleep and release the page queues lock.
537  *
538  *      The object containing the given page must be locked.
539  */
540 void
541 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
542 {
543
544         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
545         if (!mtx_owned(&vm_page_queue_mtx))
546                 vm_page_lock_queues();
547         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
548         vm_page_unlock_queues();
549
550         /*
551          * It's possible that while we sleep, the page will get
552          * unbusied and freed.  If we are holding the object
553          * lock, we will assume we hold a reference to the object
554          * such that even if m->object changes, we can re-lock
555          * it.
556          */
557         m->oflags |= VPO_WANTED;
558         msleep(m, VM_OBJECT_MTX(m->object), PVM, msg, 0);
559 }
560
561 /*
562  *      vm_page_dirty:
563  *
564  *      make page all dirty
565  */
566 void
567 vm_page_dirty(vm_page_t m)
568 {
569
570         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
571             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
572         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
573             ("vm_page_dirty: page is free!"));
574         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
575             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
576         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
577 }
578
579 /*
580  *      vm_page_splay:
581  *
582  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
583  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
584  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
585  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
586  */
587 vm_page_t
588 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
589 {
590         struct vm_page dummy;
591         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
592
593         if (root == NULL)
594                 return (root);
595         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
596         for (;; root = y) {
597                 if (pindex < root->pindex) {
598                         if ((y = root->left) == NULL)
599                                 break;
600                         if (pindex < y->pindex) {
601                                 /* Rotate right. */
602                                 root->left = y->right;
603                                 y->right = root;
604                                 root = y;
605                                 if ((y = root->left) == NULL)
606                                         break;
607                         }
608                         /* Link into the new root's right tree. */
609                         righttreemin->left = root;
610                         righttreemin = root;
611                 } else if (pindex > root->pindex) {
612                         if ((y = root->right) == NULL)
613                                 break;
614                         if (pindex > y->pindex) {
615                                 /* Rotate left. */
616                                 root->right = y->left;
617                                 y->left = root;
618                                 root = y;
619                                 if ((y = root->right) == NULL)
620                                         break;
621                         }
622                         /* Link into the new root's left tree. */
623                         lefttreemax->right = root;
624                         lefttreemax = root;
625                 } else
626                         break;
627         }
628         /* Assemble the new root. */
629         lefttreemax->right = root->left;
630         righttreemin->left = root->right;
631         root->left = dummy.right;
632         root->right = dummy.left;
633         return (root);
634 }
635
636 /*
637  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
638  *
639  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
640  *
641  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
642  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
643  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
644  *      here so we *can't* do this anyway.
645  *
646  *      The object and page must be locked.
647  *      This routine may not block.
648  */
649 void
650 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
651 {
652         vm_page_t root;
653
654         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
655         if (m->object != NULL)
656                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
657
658         /*
659          * Record the object/offset pair in this page
660          */
661         m->object = object;
662         m->pindex = pindex;
663
664         /*
665          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
666          */
667         root = object->root;
668         if (root == NULL) {
669                 m->left = NULL;
670                 m->right = NULL;
671                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
672         } else {
673                 root = vm_page_splay(pindex, root);
674                 if (pindex < root->pindex) {
675                         m->left = root->left;
676                         m->right = root;
677                         root->left = NULL;
678                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
679                 } else if (pindex == root->pindex)
680                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
681                 else {
682                         m->right = root->right;
683                         m->left = root;
684                         root->right = NULL;
685                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
686                 }
687         }
688         object->root = m;
689         object->generation++;
690
691         /*
692          * show that the object has one more resident page.
693          */
694         object->resident_page_count++;
695         /*
696          * Hold the vnode until the last page is released.
697          */
698         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
699                 vhold((struct vnode *)object->handle);
700
701         /*
702          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
703          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
704          */
705         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
706                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
707 }
708
709 /*
710  *      vm_page_remove:
711  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
712  *
713  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
714  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
715  *      the backing store.
716  *
717  *      The object and page must be locked.
718  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
719  *      This routine may not block.
720  */
721 void
722 vm_page_remove(vm_page_t m)
723 {
724         vm_object_t object;
725         vm_page_t root;
726
727         if ((object = m->object) == NULL)
728                 return;
729         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
730         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
731                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
732                 vm_page_flash(m);
733         }
734         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
735
736         /*
737          * Now remove from the object's list of backed pages.
738          */
739         if (m != object->root)
740                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
741         if (m->left == NULL)
742                 root = m->right;
743         else {
744                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
745                 root->right = m->right;
746         }
747         object->root = root;
748         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
749
750         /*
751          * And show that the object has one fewer resident page.
752          */
753         object->resident_page_count--;
754         object->generation++;
755         /*
756          * The vnode may now be recycled.
757          */
758         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
759                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
760
761         m->object = NULL;
762 }
763
764 /*
765  *      vm_page_lookup:
766  *
767  *      Returns the page associated with the object/offset
768  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
769  *
770  *      The object must be locked.
771  *      This routine may not block.
772  *      This is a critical path routine
773  */
774 vm_page_t
775 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
776 {
777         vm_page_t m;
778
779         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
780         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
781                 m = vm_page_splay(pindex, m);
782                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
783                         m = NULL;
784         }
785         return (m);
786 }
787
788 /*
789  *      vm_page_find_least:
790  *
791  *      Returns the page associated with the object with least pindex
792  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
793  *
794  *      The object must be locked.
795  *      The routine may not block.
796  */
797 vm_page_t
798 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
799 {
800         vm_page_t m;
801
802         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
803         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL) {
804                 if (m->pindex < pindex) {
805                         m = vm_page_splay(pindex, object->root);
806                         if ((object->root = m)->pindex < pindex)
807                                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
808                 }
809         }
810         return (m);
811 }
812
813 /*
814  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
815  * resident; if none is found, NULL is returned.
816  *
817  * The object must be locked.
818  */
819 vm_page_t
820 vm_page_next(vm_page_t m)
821 {
822         vm_page_t next;
823
824         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
825         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
826             next->pindex != m->pindex + 1)
827                 next = NULL;
828         return (next);
829 }
830
831 /*
832  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
833  * resident; if none is found, NULL is returned.
834  *
835  * The object must be locked.
836  */
837 vm_page_t
838 vm_page_prev(vm_page_t m)
839 {
840         vm_page_t prev;
841
842         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
843         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
844             prev->pindex != m->pindex - 1)
845                 prev = NULL;
846         return (prev);
847 }
848
849 /*
850  *      vm_page_rename:
851  *
852  *      Move the given memory entry from its
853  *      current object to the specified target object/offset.
854  *
855  *      The object must be locked.
856  *      This routine may not block.
857  *
858  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
859  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
860  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
861  *            moving the page from object A to B, and will then later move
862  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
863  *
864  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
865  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
866  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
867  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
868  *            on the cache.
869  */
870 void
871 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
872 {
873
874         vm_page_remove(m);
875         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
876         vm_page_dirty(m);
877 }
878
879 /*
880  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
881  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
882  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
883  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
884  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
885  *      vnode's hold count is reduced. 
886  */
887 void
888 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
889 {
890         vm_page_t m, m_next;
891         boolean_t empty;
892
893         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
894         if (__predict_false(object->cache == NULL)) {
895                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
896                 return;
897         }
898         m = object->cache = vm_page_splay(start, object->cache);
899         if (m->pindex < start) {
900                 if (m->right == NULL)
901                         m = NULL;
902                 else {
903                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
904                         m_next->left = m;
905                         m->right = NULL;
906                         m = object->cache = m_next;
907                 }
908         }
909
910         /*
911          * At this point, "m" is either (1) a reference to the page
912          * with the least pindex that is greater than or equal to
913          * "start" or (2) NULL.
914          */
915         for (; m != NULL && (m->pindex < end || end == 0); m = m_next) {
916                 /*
917                  * Find "m"'s successor and remove "m" from the
918                  * object's cache.
919                  */
920                 if (m->right == NULL) {
921                         object->cache = m->left;
922                         m_next = NULL;
923                 } else {
924                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
925                         m_next->left = m->left;
926                         object->cache = m_next;
927                 }
928                 /* Convert "m" to a free page. */
929                 m->object = NULL;
930                 m->valid = 0;
931                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
932                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
933                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
934                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
935                 cnt.v_cache_count--;
936                 cnt.v_free_count++;
937         }
938         empty = object->cache == NULL;
939         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
940         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
941                 vdrop(object->handle);
942 }
943
944 /*
945  *      Returns the cached page that is associated with the given
946  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
947  *
948  *      The free page queue must be locked.
949  */
950 static inline vm_page_t
951 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
952 {
953         vm_page_t m;
954
955         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
956         if ((m = object->cache) != NULL && m->pindex != pindex) {
957                 m = vm_page_splay(pindex, m);
958                 if ((object->cache = m)->pindex != pindex)
959                         m = NULL;
960         }
961         return (m);
962 }
963
964 /*
965  *      Remove the given cached page from its containing object's
966  *      collection of cached pages.
967  *
968  *      The free page queue must be locked.
969  */
970 void
971 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
972 {
973         vm_object_t object;
974         vm_page_t root;
975
976         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
977         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
978             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
979         object = m->object;
980         if (m != object->cache) {
981                 root = vm_page_splay(m->pindex, object->cache);
982                 KASSERT(root == m,
983                     ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached in object %p",
984                     m, object));
985         }
986         if (m->left == NULL)
987                 root = m->right;
988         else if (m->right == NULL)
989                 root = m->left;
990         else {
991                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
992                 root->right = m->right;
993         }
994         object->cache = root;
995         m->object = NULL;
996         cnt.v_cache_count--;
997 }
998
999 /*
1000  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1001  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1002  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1003  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1004  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1005  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1006  *      correspond to offset zero in the new object.
1007  *
1008  *      The new object must be locked.
1009  */
1010 void
1011 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1012     vm_object_t new_object)
1013 {
1014         vm_page_t m, m_next;
1015
1016         /*
1017          * Insertion into an object's collection of cached pages
1018          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1019          * not.
1020          */
1021         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
1022         KASSERT(new_object->cache == NULL,
1023             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1024             new_object));
1025         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1026         if ((m = orig_object->cache) != NULL) {
1027                 /*
1028                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1029                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1030                  * cache to the new object's cache.
1031                  */
1032                 m = vm_page_splay(offidxstart, m);
1033                 if (m->pindex < offidxstart) {
1034                         orig_object->cache = m;
1035                         new_object->cache = m->right;
1036                         m->right = NULL;
1037                 } else {
1038                         orig_object->cache = m->left;
1039                         new_object->cache = m;
1040                         m->left = NULL;
1041                 }
1042                 while ((m = new_object->cache) != NULL) {
1043                         if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size) {
1044                                 /*
1045                                  * Return all of the cached pages with
1046                                  * offset greater than or equal to the
1047                                  * new object's size to the original
1048                                  * object's cache. 
1049                                  */
1050                                 new_object->cache = m->left;
1051                                 m->left = orig_object->cache;
1052                                 orig_object->cache = m;
1053                                 break;
1054                         }
1055                         m_next = vm_page_splay(m->pindex, m->right);
1056                         /* Update the page's object and offset. */
1057                         m->object = new_object;
1058                         m->pindex -= offidxstart;
1059                         if (m_next == NULL)
1060                                 break;
1061                         m->right = NULL;
1062                         m_next->left = m;
1063                         new_object->cache = m_next;
1064                 }
1065                 KASSERT(new_object->cache == NULL ||
1066                     new_object->type == OBJT_SWAP,
1067                     ("vm_page_cache_transfer: object %p's type is incompatible"
1068                     " with cached pages", new_object));
1069         }
1070         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1071 }
1072
1073 /*
1074  *      vm_page_alloc:
1075  *
1076  *      Allocate and return a memory cell associated
1077  *      with this VM object/offset pair.
1078  *
1079  *      page_req classes:
1080  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1081  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1082  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1083  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
1084  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1085  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with a vm object
1086  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the page busy
1087  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1088  *                              is cached
1089  *
1090  *      This routine may not sleep.
1091  */
1092 vm_page_t
1093 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1094 {
1095         struct vnode *vp = NULL;
1096         vm_object_t m_object;
1097         vm_page_t m;
1098         int flags, page_req;
1099
1100         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1101         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
1102             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
1103             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
1104
1105         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
1106                 KASSERT(object != NULL,
1107                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
1108                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1109         }
1110
1111         /*
1112          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
1113          */
1114         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
1115                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1116         };
1117
1118         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1119         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1120             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
1121             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1122             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1123             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1124                 /*
1125                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1126                  * exceeds the minimum for the request class.
1127                  */
1128                 if (object != NULL &&
1129                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1130                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1131                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1132                                 return (NULL);
1133                         }
1134                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1135                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1136 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1137                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1138 #else
1139                         else
1140 #endif
1141                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1142                                     " from the free queue", m);
1143                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1144                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1145                         return (NULL);
1146 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1147                 } else if (object == NULL || object->type == OBJT_DEVICE ||
1148                     object->type == OBJT_SG ||
1149                     (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1150                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1151 #else
1152                 } else {
1153 #endif
1154                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1155                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1156 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1157                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1158                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1159                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1160                                     0);
1161                         }
1162 #endif
1163                 }
1164         } else {
1165                 /*
1166                  * Not allocatable, give up.
1167                  */
1168                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1169                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
1170                 pagedaemon_wakeup();
1171                 return (NULL);
1172         }
1173
1174         /*
1175          *  At this point we had better have found a good page.
1176          */
1177
1178         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1179         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1180             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1181         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1182         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1183         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1184         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1185         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1186             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1187             pmap_page_get_memattr(m)));
1188         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1189                 KASSERT(m->valid != 0,
1190                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1191                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1192                         cnt.v_reactivated++;
1193                 else
1194                         m->valid = 0;
1195                 m_object = m->object;
1196                 vm_page_cache_remove(m);
1197                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1198                         vp = m_object->handle;
1199         } else {
1200                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1201                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1202                 KASSERT(m->valid == 0,
1203                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1204                 cnt.v_free_count--;
1205         }
1206
1207         /*
1208          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1209          */
1210         flags = 0;
1211         if (m->flags & PG_ZERO) {
1212                 vm_page_zero_count--;
1213                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1214                         flags = PG_ZERO;
1215         }
1216         if (object == NULL || object->type == OBJT_PHYS)
1217                 flags |= PG_UNMANAGED;
1218         m->flags = flags;
1219         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
1220                 m->oflags = 0;
1221         else
1222                 m->oflags = VPO_BUSY;
1223         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1224                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1225                 m->wire_count = 1;
1226         }
1227         m->act_count = 0;
1228         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1229
1230         if (object != NULL) {
1231                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1232                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1233                     object->type != OBJT_DEVICE && object->type != OBJT_SG)
1234                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1235                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1236         } else
1237                 m->pindex = pindex;
1238
1239         /*
1240          * The following call to vdrop() must come after the above call
1241          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1242          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1243          * temporarily become zero.
1244          */
1245         if (vp != NULL)
1246                 vdrop(vp);
1247
1248         /*
1249          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1250          * we would be nearly out of memory.
1251          */
1252         if (vm_paging_needed())
1253                 pagedaemon_wakeup();
1254
1255         return (m);
1256 }
1257
1258 /*
1259  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1260  *
1261  *      Block until free pages are available for allocation
1262  *      - Called in various places before memory allocations.
1263  */
1264 void
1265 vm_wait(void)
1266 {
1267
1268         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1269         if (curproc == pageproc) {
1270                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1271                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1272                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1273         } else {
1274                 if (!vm_pages_needed) {
1275                         vm_pages_needed = 1;
1276                         wakeup(&vm_pages_needed);
1277                 }
1278                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1279                     "vmwait", 0);
1280         }
1281 }
1282
1283 /*
1284  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1285  *
1286  *      Block until free pages are available for allocation
1287  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1288  *        can be easily tracked.
1289  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1290  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1291  *        this balance without careful testing first.
1292  */
1293 void
1294 vm_waitpfault(void)
1295 {
1296
1297         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1298         if (!vm_pages_needed) {
1299                 vm_pages_needed = 1;
1300                 wakeup(&vm_pages_needed);
1301         }
1302         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1303             "pfault", 0);
1304 }
1305
1306 /*
1307  *      vm_page_requeue:
1308  *
1309  *      If the given page is contained within a page queue, move it to the tail
1310  *      of that queue.
1311  *
1312  *      The page queues must be locked.
1313  */
1314 void
1315 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1316 {
1317         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1318         struct vpgqueues *vpq;
1319
1320         if (queue != PQ_NONE) {
1321                 vpq = &vm_page_queues[queue];
1322                 TAILQ_REMOVE(&vpq->pl, m, pageq);
1323                 TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1324         }
1325 }
1326
1327 /*
1328  *      vm_pageq_remove:
1329  *
1330  *      Remove a page from its queue.
1331  *
1332  *      The queue containing the given page must be locked.
1333  *      This routine may not block.
1334  */
1335 void
1336 vm_pageq_remove(vm_page_t m)
1337 {
1338         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1339         struct vpgqueues *pq;
1340
1341         if (queue != PQ_NONE) {
1342                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_NONE);
1343                 pq = &vm_page_queues[queue];
1344                 TAILQ_REMOVE(&pq->pl, m, pageq);
1345                 (*pq->cnt)--;
1346         }
1347 }
1348
1349 /*
1350  *      vm_page_enqueue:
1351  *
1352  *      Add the given page to the specified queue.
1353  *
1354  *      The page queues must be locked.
1355  */
1356 static void
1357 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1358 {
1359         struct vpgqueues *vpq;
1360
1361         vpq = &vm_page_queues[queue];
1362         VM_PAGE_SETQUEUE2(m, queue);
1363         TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1364         ++*vpq->cnt;
1365 }
1366
1367 /*
1368  *      vm_page_activate:
1369  *
1370  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1371  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1372  *      mess with it.
1373  *
1374  *      The page queues must be locked.
1375  *      This routine may not block.
1376  */
1377 void
1378 vm_page_activate(vm_page_t m)
1379 {
1380
1381         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1382         if (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) != PQ_ACTIVE) {
1383                 vm_pageq_remove(m);
1384                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1385                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1386                                 m->act_count = ACT_INIT;
1387                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1388                 }
1389         } else {
1390                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1391                         m->act_count = ACT_INIT;
1392         }
1393 }
1394
1395 /*
1396  *      vm_page_free_wakeup:
1397  *
1398  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1399  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1400  *      queues.
1401  *
1402  *      The page queues must be locked.
1403  *      This routine may not block.
1404  */
1405 static inline void
1406 vm_page_free_wakeup(void)
1407 {
1408
1409         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1410         /*
1411          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1412          * some free.
1413          */
1414         if (vm_pageout_pages_needed &&
1415             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1416                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1417                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1418         }
1419         /*
1420          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1421          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1422          * lots of memory. this process will swapin processes.
1423          */
1424         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1425                 vm_pages_needed = 0;
1426                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1427         }
1428 }
1429
1430 /*
1431  *      vm_page_free_toq:
1432  *
1433  *      Returns the given page to the free list,
1434  *      disassociating it with any VM object.
1435  *
1436  *      Object and page must be locked prior to entry.
1437  *      This routine may not block.
1438  */
1439
1440 void
1441 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1442 {
1443
1444         if (VM_PAGE_GETQUEUE(m) != PQ_NONE)
1445                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1446         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1447             ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1448         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1449
1450         if (m->busy || VM_PAGE_IS_FREE(m)) {
1451                 printf(
1452                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), VPO_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1453                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->oflags & VPO_BUSY) ? 1 : 0,
1454                     m->hold_count);
1455                 if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1456                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1457                 else
1458                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1459         }
1460
1461         /*
1462          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1463          * the page here because we do not want to call the pager's
1464          * callback routine until after we've put the page on the
1465          * appropriate free queue.
1466          */
1467         vm_pageq_remove(m);
1468         vm_page_remove(m);
1469
1470         /*
1471          * If fictitious remove object association and
1472          * return, otherwise delay object association removal.
1473          */
1474         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1475                 return;
1476         }
1477
1478         m->valid = 0;
1479         vm_page_undirty(m);
1480
1481         if (m->wire_count != 0) {
1482                 if (m->wire_count > 1) {
1483                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1484                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1485                 }
1486                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1487         }
1488         if (m->hold_count != 0) {
1489                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1490                 vm_page_enqueue(PQ_HOLD, m);
1491         } else {
1492                 /*
1493                  * Restore the default memory attribute to the page.
1494                  */
1495                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1496                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1497
1498                 /*
1499                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1500                  * cache/free page queues.
1501                  */
1502                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1503                 m->flags |= PG_FREE;
1504                 cnt.v_free_count++;
1505 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1506                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1507 #else
1508                 if (TRUE)
1509 #endif
1510                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1511                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1512                         ++vm_page_zero_count;
1513                 else
1514                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1515                 vm_page_free_wakeup();
1516                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1517         }
1518 }
1519
1520 /*
1521  *      vm_page_wire:
1522  *
1523  *      Mark this page as wired down by yet
1524  *      another map, removing it from paging queues
1525  *      as necessary.
1526  *
1527  *      The page queues must be locked.
1528  *      This routine may not block.
1529  */
1530 void
1531 vm_page_wire(vm_page_t m)
1532 {
1533
1534         /*
1535          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1536          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1537          * it is already off the queues).
1538          */
1539         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1540         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1541                 return;
1542         if (m->wire_count == 0) {
1543                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1544                         vm_pageq_remove(m);
1545                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1546         }
1547         m->wire_count++;
1548         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1549 }
1550
1551 /*
1552  *      vm_page_unwire:
1553  *
1554  *      Release one wiring of this page, potentially
1555  *      enabling it to be paged again.
1556  *
1557  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1558  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1559  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1560  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1561  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1562  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1563  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1564  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1565  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1566  *      reused more quickly.
1567  *
1568  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1569  *      put clean pages on the cache queue.
1570  *
1571  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1572  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1573  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1574  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1575  *
1576  *      The page queues must be locked.
1577  *      This routine may not block.
1578  */
1579 void
1580 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1581 {
1582
1583         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1584         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1585                 return;
1586         if (m->wire_count > 0) {
1587                 m->wire_count--;
1588                 if (m->wire_count == 0) {
1589                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1590                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1591                                 ;
1592                         } else if (activate)
1593                                 vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1594                         else {
1595                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1596                                 vm_page_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1597                         }
1598                 }
1599         } else {
1600                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1601         }
1602 }
1603
1604
1605 /*
1606  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1607  * any associated swap, the swap is deallocated.
1608  *
1609  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1610  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1611  * except without unmapping it from the process address space.
1612  *
1613  * This routine may not block.
1614  */
1615 static inline void
1616 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1617 {
1618
1619         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1620
1621         /*
1622          * Ignore if already inactive.
1623          */
1624         if (VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE))
1625                 return;
1626         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1627                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1628                 vm_pageq_remove(m);
1629                 if (athead)
1630                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1631                 else
1632                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1633                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_INACTIVE);
1634                 cnt.v_inactive_count++;
1635         }
1636 }
1637
1638 void
1639 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1640 {
1641     _vm_page_deactivate(m, 0);
1642 }
1643
1644 /*
1645  * vm_page_try_to_cache:
1646  *
1647  * Returns 0 on failure, 1 on success
1648  */
1649 int
1650 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1651 {
1652
1653         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1654         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1655         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1656             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1657                 return (0);
1658         }
1659         pmap_remove_all(m);
1660         if (m->dirty)
1661                 return (0);
1662         vm_page_cache(m);
1663         return (1);
1664 }
1665
1666 /*
1667  * vm_page_try_to_free()
1668  *
1669  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1670  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1671  */
1672 int
1673 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1674 {
1675
1676         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1677         if (m->object != NULL)
1678                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1679         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1680             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1681                 return (0);
1682         }
1683         pmap_remove_all(m);
1684         if (m->dirty)
1685                 return (0);
1686         vm_page_free(m);
1687         return (1);
1688 }
1689
1690 /*
1691  * vm_page_cache
1692  *
1693  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1694  *
1695  * This routine may not block.
1696  */
1697 void
1698 vm_page_cache(vm_page_t m)
1699 {
1700         vm_object_t object;
1701         vm_page_t root;
1702
1703         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1704         object = m->object;
1705         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1706         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) || (m->oflags & VPO_BUSY) || m->busy ||
1707             m->hold_count || m->wire_count) {
1708                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
1709         }
1710         pmap_remove_all(m);
1711         if (m->dirty != 0)
1712                 panic("vm_page_cache: page %p is dirty", m);
1713         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
1714             (object->type == OBJT_SWAP &&
1715             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
1716                 /*
1717                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
1718                  * default object or swap object but without a backing
1719                  * store must be zero filled.
1720                  */
1721                 vm_page_free(m);
1722                 return;
1723         }
1724         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1725             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
1726         cnt.v_tcached++;
1727
1728         /*
1729          * Remove the page from the paging queues.
1730          */
1731         vm_pageq_remove(m);
1732
1733         /*
1734          * Remove the page from the object's collection of resident
1735          * pages. 
1736          */
1737         if (m != object->root)
1738                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
1739         if (m->left == NULL)
1740                 root = m->right;
1741         else {
1742                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
1743                 root->right = m->right;
1744         }
1745         object->root = root;
1746         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1747         object->resident_page_count--;
1748         object->generation++;
1749
1750         /*
1751          * Restore the default memory attribute to the page.
1752          */
1753         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1754                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1755
1756         /*
1757          * Insert the page into the object's collection of cached pages
1758          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
1759          */
1760         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1761         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1762         m->flags |= PG_CACHED;
1763         cnt.v_cache_count++;
1764         root = object->cache;
1765         if (root == NULL) {
1766                 m->left = NULL;
1767                 m->right = NULL;
1768         } else {
1769                 root = vm_page_splay(m->pindex, root);
1770                 if (m->pindex < root->pindex) {
1771                         m->left = root->left;
1772                         m->right = root;
1773                         root->left = NULL;
1774                 } else if (__predict_false(m->pindex == root->pindex))
1775                         panic("vm_page_cache: offset already cached");
1776                 else {
1777                         m->right = root->right;
1778                         m->left = root;
1779                         root->right = NULL;
1780                 }
1781         }
1782         object->cache = m;
1783 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1784         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
1785 #else
1786         if (TRUE) {
1787 #endif
1788                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
1789                 vm_phys_free_pages(m, 0);
1790         }
1791         vm_page_free_wakeup();
1792         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1793
1794         /*
1795          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
1796          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
1797          * the object's only resident page.
1798          */
1799         if (object->type == OBJT_VNODE) {
1800                 if (root == NULL && object->resident_page_count != 0)
1801                         vhold(object->handle);
1802                 else if (root != NULL && object->resident_page_count == 0)
1803                         vdrop(object->handle);
1804         }
1805 }
1806
1807 /*
1808  * vm_page_dontneed
1809  *
1810  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1811  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1812  *
1813  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1814  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1815  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1816  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1817  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1818  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1819  *
1820  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1821  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1822  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1823  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1824  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1825  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1826  *      often.
1827  */
1828 void
1829 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1830 {
1831         static int dnweight;
1832         int dnw;
1833         int head;
1834
1835         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1836         dnw = ++dnweight;
1837
1838         /*
1839          * occassionally leave the page alone
1840          */
1841         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1842             VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE)) {
1843                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1844                         --m->act_count;
1845                 return;
1846         }
1847
1848         /*
1849          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
1850          * immediately reactivate the page.
1851          */
1852         vm_page_flag_clear(m, PG_REFERENCED);
1853         pmap_clear_reference(m);
1854
1855         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1856                 vm_page_dirty(m);
1857
1858         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1859                 /*
1860                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1861                  */
1862                 head = 0;
1863         } else {
1864                 /*
1865                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1866                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1867                  * at the head of the queue instead of the tail.
1868                  */
1869                 head = 1;
1870         }
1871         _vm_page_deactivate(m, head);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1876  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1877  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1878  * and then conditionally zero it.
1879  *
1880  * This routine may block.
1881  */
1882 vm_page_t
1883 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1884 {
1885         vm_page_t m;
1886
1887         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1888 retrylookup:
1889         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1890                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "pgrbwt")) {
1891                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1892                                 return (NULL);
1893                         goto retrylookup;
1894                 } else {
1895                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1896                                 vm_page_lock_queues();
1897                                 vm_page_wire(m);
1898                                 vm_page_unlock_queues();
1899                         }
1900                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1901                                 vm_page_busy(m);
1902                         return (m);
1903                 }
1904         }
1905         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1906         if (m == NULL) {
1907                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1908                 VM_WAIT;
1909                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1910                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1911                         return (NULL);
1912                 goto retrylookup;
1913         } else if (m->valid != 0)
1914                 return (m);
1915         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1916                 pmap_zero_page(m);
1917         return (m);
1918 }
1919
1920 /*
1921  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1922  * a page.  May not block.
1923  *
1924  * Inputs are required to range within a page.
1925  */
1926 int
1927 vm_page_bits(int base, int size)
1928 {
1929         int first_bit;
1930         int last_bit;
1931
1932         KASSERT(
1933             base + size <= PAGE_SIZE,
1934             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1935         );
1936
1937         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1938                 return (0);
1939
1940         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1941         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1942
1943         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1944 }
1945
1946 /*
1947  *      vm_page_set_valid:
1948  *
1949  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
1950  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1951  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1952  *      such chunks will be zeroed.
1953  *
1954  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1955  */
1956 void
1957 vm_page_set_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1958 {
1959         int endoff, frag;
1960
1961         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1962         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1963                 return;
1964
1965         /*
1966          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1967          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1968          * first block.
1969          */
1970         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1971             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1972                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1973
1974         /*
1975          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1976          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1977          * the last block.
1978          */
1979         endoff = base + size;
1980         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1981             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1982                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1983                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1984
1985         /*
1986          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
1987          * is already dirty. 
1988          */
1989         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
1990             ("vm_page_set_valid: page %p is dirty", m)); 
1991
1992         /*
1993          * Set valid bits inclusive of any overlap.
1994          */
1995         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
1996 }
1997
1998 /*
1999  *      vm_page_set_validclean:
2000  *
2001  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
2002  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2003  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2004  *      such chunks will be zero'd.
2005  *
2006  *      This routine may not block.
2007  *
2008  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2009  */
2010 void
2011 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
2012 {
2013         int pagebits;
2014         int frag;
2015         int endoff;
2016
2017         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2018         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2019         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2020                 return;
2021
2022         /*
2023          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2024          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2025          * first block.
2026          */
2027         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2028             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2029                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2030
2031         /*
2032          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2033          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2034          * the last block.
2035          */
2036         endoff = base + size;
2037         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2038             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2039                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2040                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2041
2042         /*
2043          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
2044          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
2045          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
2046          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
2047          * be set again.
2048          *
2049          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
2050          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
2051          * the range.
2052          */
2053         pagebits = vm_page_bits(base, size);
2054         m->valid |= pagebits;
2055 #if 0   /* NOT YET */
2056         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
2057                 frag = DEV_BSIZE - frag;
2058                 base += frag;
2059                 size -= frag;
2060                 if (size < 0)
2061                         size = 0;
2062         }
2063         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2064 #endif
2065         m->dirty &= ~pagebits;
2066         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2067                 pmap_clear_modify(m);
2068                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2069         }
2070 }
2071
2072 void
2073 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2074 {
2075
2076         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2077         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
2078 }
2079
2080 /*
2081  *      vm_page_set_invalid:
2082  *
2083  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2084  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2085  *
2086  *      May not block.
2087  */
2088 void
2089 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2090 {
2091         int bits;
2092
2093         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2094         bits = vm_page_bits(base, size);
2095         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2096         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2097                 pmap_remove_all(m);
2098         m->valid &= ~bits;
2099         m->dirty &= ~bits;
2100         m->object->generation++;
2101 }
2102
2103 /*
2104  * vm_page_zero_invalid()
2105  *
2106  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2107  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2108  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2109  *      page so user code sees what it expects.
2110  *
2111  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2112  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2113  */
2114 void
2115 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2116 {
2117         int b;
2118         int i;
2119
2120         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2121         /*
2122          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2123          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2124          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2125          * vm_page_set_validclean().
2126          */
2127         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2128                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2129                     (m->valid & (1 << i))
2130                 ) {
2131                         if (i > b) {
2132                                 pmap_zero_page_area(m, 
2133                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2134                         }
2135                         b = i + 1;
2136                 }
2137         }
2138
2139         /*
2140          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2141          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2142          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2143          */
2144         if (setvalid)
2145                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2146 }
2147
2148 /*
2149  *      vm_page_is_valid:
2150  *
2151  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2152  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2153  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2154  *
2155  *      May not block.
2156  */
2157 int
2158 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2159 {
2160         int bits = vm_page_bits(base, size);
2161
2162         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2163         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2164                 return 1;
2165         else
2166                 return 0;
2167 }
2168
2169 /*
2170  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
2171  */
2172 void
2173 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2174 {
2175         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
2176                 vm_page_dirty(m);
2177         }
2178 }
2179
2180 int so_zerocp_fullpage = 0;
2181
2182 /*
2183  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2184  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2185  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2186  *
2187  *      The object containing the given page must have a non-zero
2188  *      paging-in-progress count and be locked.
2189  */
2190 void
2191 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2192 {
2193         vm_page_t mnew;
2194         vm_object_t object;
2195         vm_pindex_t pindex;
2196
2197         object = m->object;
2198         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2199         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2200             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2201             object)); 
2202         pindex = m->pindex;
2203
2204  retry_alloc:
2205         pmap_remove_all(m);
2206         vm_page_remove(m);
2207         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2208         if (mnew == NULL) {
2209                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2210                 vm_page_unlock_queues();
2211                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2212                 VM_WAIT;
2213                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2214                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2215                         vm_page_lock_queues();
2216                         goto retry_alloc;
2217                 } else {
2218                         /*
2219                          * Page disappeared during the wait.
2220                          */
2221                         vm_page_lock_queues();
2222                         return;
2223                 }
2224         }
2225
2226         if (m->cow == 0) {
2227                 /* 
2228                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2229                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2230                  * the way they were 
2231                  */
2232                 vm_page_free(mnew);
2233                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2234         } else { /* clear COW & copy page */
2235                 if (!so_zerocp_fullpage)
2236                         pmap_copy_page(m, mnew);
2237                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2238                 vm_page_dirty(mnew);
2239                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2240                 m->wire_count = m->cow;
2241         }
2242 }
2243
2244 void 
2245 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2246 {
2247
2248         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2249         if (m->cow) {
2250                 m->cow--;
2251                 /* 
2252                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2253                  */
2254         } 
2255         /*
2256          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2257          */ 
2258 }
2259
2260 int
2261 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2262 {
2263
2264         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2265         if (m->cow == USHRT_MAX - 1)
2266                 return (EBUSY);
2267         m->cow++;
2268         pmap_remove_write(m);
2269         return (0);
2270 }
2271
2272 #include "opt_ddb.h"
2273 #ifdef DDB
2274 #include <sys/kernel.h>
2275
2276 #include <ddb/ddb.h>
2277
2278 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2279 {
2280         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2281         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2282         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2283         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2284         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2285         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2286         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2287         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2288         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2289         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2290 }
2291
2292 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2293 {
2294                 
2295         db_printf("PQ_FREE:");
2296         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2297         db_printf("\n");
2298                 
2299         db_printf("PQ_CACHE:");
2300         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2301         db_printf("\n");
2302
2303         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2304                 *vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt,
2305                 *vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt);
2306 }
2307 #endif /* DDB */