]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/vm/vm_page.c
MFC r214095: PG_BUSY -> VPO_BUSY, PG_WANTED -> VPO_WANTED in manual
[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  *      vm_page_rename:
815  *
816  *      Move the given memory entry from its
817  *      current object to the specified target object/offset.
818  *
819  *      The object must be locked.
820  *      This routine may not block.
821  *
822  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
823  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
824  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
825  *            moving the page from object A to B, and will then later move
826  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
827  *
828  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
829  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
830  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
831  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
832  *            on the cache.
833  */
834 void
835 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
836 {
837
838         vm_page_remove(m);
839         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
840         vm_page_dirty(m);
841 }
842
843 /*
844  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
845  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
846  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
847  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
848  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
849  *      vnode's hold count is reduced. 
850  */
851 void
852 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
853 {
854         vm_page_t m, m_next;
855         boolean_t empty;
856
857         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
858         if (__predict_false(object->cache == NULL)) {
859                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
860                 return;
861         }
862         m = object->cache = vm_page_splay(start, object->cache);
863         if (m->pindex < start) {
864                 if (m->right == NULL)
865                         m = NULL;
866                 else {
867                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
868                         m_next->left = m;
869                         m->right = NULL;
870                         m = object->cache = m_next;
871                 }
872         }
873
874         /*
875          * At this point, "m" is either (1) a reference to the page
876          * with the least pindex that is greater than or equal to
877          * "start" or (2) NULL.
878          */
879         for (; m != NULL && (m->pindex < end || end == 0); m = m_next) {
880                 /*
881                  * Find "m"'s successor and remove "m" from the
882                  * object's cache.
883                  */
884                 if (m->right == NULL) {
885                         object->cache = m->left;
886                         m_next = NULL;
887                 } else {
888                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
889                         m_next->left = m->left;
890                         object->cache = m_next;
891                 }
892                 /* Convert "m" to a free page. */
893                 m->object = NULL;
894                 m->valid = 0;
895                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
896                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
897                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
898                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
899                 cnt.v_cache_count--;
900                 cnt.v_free_count++;
901         }
902         empty = object->cache == NULL;
903         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
904         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
905                 vdrop(object->handle);
906 }
907
908 /*
909  *      Returns the cached page that is associated with the given
910  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
911  *
912  *      The free page queue must be locked.
913  */
914 static inline vm_page_t
915 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
916 {
917         vm_page_t m;
918
919         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
920         if ((m = object->cache) != NULL && m->pindex != pindex) {
921                 m = vm_page_splay(pindex, m);
922                 if ((object->cache = m)->pindex != pindex)
923                         m = NULL;
924         }
925         return (m);
926 }
927
928 /*
929  *      Remove the given cached page from its containing object's
930  *      collection of cached pages.
931  *
932  *      The free page queue must be locked.
933  */
934 void
935 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
936 {
937         vm_object_t object;
938         vm_page_t root;
939
940         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
941         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
942             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
943         object = m->object;
944         if (m != object->cache) {
945                 root = vm_page_splay(m->pindex, object->cache);
946                 KASSERT(root == m,
947                     ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached in object %p",
948                     m, object));
949         }
950         if (m->left == NULL)
951                 root = m->right;
952         else if (m->right == NULL)
953                 root = m->left;
954         else {
955                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
956                 root->right = m->right;
957         }
958         object->cache = root;
959         m->object = NULL;
960         cnt.v_cache_count--;
961 }
962
963 /*
964  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
965  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
966  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
967  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
968  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
969  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
970  *      correspond to offset zero in the new object.
971  *
972  *      The new object must be locked.
973  */
974 void
975 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
976     vm_object_t new_object)
977 {
978         vm_page_t m, m_next;
979
980         /*
981          * Insertion into an object's collection of cached pages
982          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
983          * not.
984          */
985         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
986         KASSERT(new_object->cache == NULL,
987             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
988             new_object));
989         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
990         if ((m = orig_object->cache) != NULL) {
991                 /*
992                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
993                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
994                  * cache to the new object's cache.
995                  */
996                 m = vm_page_splay(offidxstart, m);
997                 if (m->pindex < offidxstart) {
998                         orig_object->cache = m;
999                         new_object->cache = m->right;
1000                         m->right = NULL;
1001                 } else {
1002                         orig_object->cache = m->left;
1003                         new_object->cache = m;
1004                         m->left = NULL;
1005                 }
1006                 while ((m = new_object->cache) != NULL) {
1007                         if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size) {
1008                                 /*
1009                                  * Return all of the cached pages with
1010                                  * offset greater than or equal to the
1011                                  * new object's size to the original
1012                                  * object's cache. 
1013                                  */
1014                                 new_object->cache = m->left;
1015                                 m->left = orig_object->cache;
1016                                 orig_object->cache = m;
1017                                 break;
1018                         }
1019                         m_next = vm_page_splay(m->pindex, m->right);
1020                         /* Update the page's object and offset. */
1021                         m->object = new_object;
1022                         m->pindex -= offidxstart;
1023                         if (m_next == NULL)
1024                                 break;
1025                         m->right = NULL;
1026                         m_next->left = m;
1027                         new_object->cache = m_next;
1028                 }
1029                 KASSERT(new_object->cache == NULL ||
1030                     new_object->type == OBJT_SWAP,
1031                     ("vm_page_cache_transfer: object %p's type is incompatible"
1032                     " with cached pages", new_object));
1033         }
1034         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1035 }
1036
1037 /*
1038  *      vm_page_alloc:
1039  *
1040  *      Allocate and return a memory cell associated
1041  *      with this VM object/offset pair.
1042  *
1043  *      page_req classes:
1044  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1045  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1046  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1047  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
1048  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1049  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with a vm object
1050  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the page busy
1051  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1052  *                              is cached
1053  *
1054  *      This routine may not sleep.
1055  */
1056 vm_page_t
1057 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1058 {
1059         struct vnode *vp = NULL;
1060         vm_object_t m_object;
1061         vm_page_t m;
1062         int flags, page_req;
1063
1064         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1065         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
1066             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
1067             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
1068
1069         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
1070                 KASSERT(object != NULL,
1071                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
1072                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1073         }
1074
1075         /*
1076          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
1077          */
1078         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
1079                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1080         };
1081
1082         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1083         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1084             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
1085             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1086             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1087             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1088                 /*
1089                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1090                  * exceeds the minimum for the request class.
1091                  */
1092                 if (object != NULL &&
1093                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1094                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1095                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1096                                 return (NULL);
1097                         }
1098                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1099                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1100 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1101                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1102 #else
1103                         else
1104 #endif
1105                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1106                                     " from the free queue", m);
1107                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1108                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1109                         return (NULL);
1110 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1111                 } else if (object == NULL || object->type == OBJT_DEVICE ||
1112                     object->type == OBJT_SG ||
1113                     (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1114                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1115 #else
1116                 } else {
1117 #endif
1118                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1119                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1120 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1121                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1122                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1123                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1124                                     0);
1125                         }
1126 #endif
1127                 }
1128         } else {
1129                 /*
1130                  * Not allocatable, give up.
1131                  */
1132                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1133                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
1134                 pagedaemon_wakeup();
1135                 return (NULL);
1136         }
1137
1138         /*
1139          *  At this point we had better have found a good page.
1140          */
1141
1142         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1143         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1144             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1145         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1146         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1147         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1148         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1149         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1150             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1151             pmap_page_get_memattr(m)));
1152         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1153                 KASSERT(m->valid != 0,
1154                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1155                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1156                         cnt.v_reactivated++;
1157                 else
1158                         m->valid = 0;
1159                 m_object = m->object;
1160                 vm_page_cache_remove(m);
1161                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1162                         vp = m_object->handle;
1163         } else {
1164                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1165                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1166                 KASSERT(m->valid == 0,
1167                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1168                 cnt.v_free_count--;
1169         }
1170
1171         /*
1172          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1173          */
1174         flags = 0;
1175         if (m->flags & PG_ZERO) {
1176                 vm_page_zero_count--;
1177                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1178                         flags = PG_ZERO;
1179         }
1180         if (object == NULL || object->type == OBJT_PHYS)
1181                 flags |= PG_UNMANAGED;
1182         m->flags = flags;
1183         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
1184                 m->oflags = 0;
1185         else
1186                 m->oflags = VPO_BUSY;
1187         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1188                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1189                 m->wire_count = 1;
1190         }
1191         m->act_count = 0;
1192         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1193
1194         if (object != NULL) {
1195                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1196                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1197                     object->type != OBJT_DEVICE && object->type != OBJT_SG)
1198                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1199                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1200         } else
1201                 m->pindex = pindex;
1202
1203         /*
1204          * The following call to vdrop() must come after the above call
1205          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1206          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1207          * temporarily become zero.
1208          */
1209         if (vp != NULL)
1210                 vdrop(vp);
1211
1212         /*
1213          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1214          * we would be nearly out of memory.
1215          */
1216         if (vm_paging_needed())
1217                 pagedaemon_wakeup();
1218
1219         return (m);
1220 }
1221
1222 /*
1223  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1224  *
1225  *      Block until free pages are available for allocation
1226  *      - Called in various places before memory allocations.
1227  */
1228 void
1229 vm_wait(void)
1230 {
1231
1232         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1233         if (curproc == pageproc) {
1234                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1235                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1236                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1237         } else {
1238                 if (!vm_pages_needed) {
1239                         vm_pages_needed = 1;
1240                         wakeup(&vm_pages_needed);
1241                 }
1242                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1243                     "vmwait", 0);
1244         }
1245 }
1246
1247 /*
1248  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1249  *
1250  *      Block until free pages are available for allocation
1251  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1252  *        can be easily tracked.
1253  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1254  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1255  *        this balance without careful testing first.
1256  */
1257 void
1258 vm_waitpfault(void)
1259 {
1260
1261         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1262         if (!vm_pages_needed) {
1263                 vm_pages_needed = 1;
1264                 wakeup(&vm_pages_needed);
1265         }
1266         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1267             "pfault", 0);
1268 }
1269
1270 /*
1271  *      vm_page_requeue:
1272  *
1273  *      If the given page is contained within a page queue, move it to the tail
1274  *      of that queue.
1275  *
1276  *      The page queues must be locked.
1277  */
1278 void
1279 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1280 {
1281         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1282         struct vpgqueues *vpq;
1283
1284         if (queue != PQ_NONE) {
1285                 vpq = &vm_page_queues[queue];
1286                 TAILQ_REMOVE(&vpq->pl, m, pageq);
1287                 TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1288         }
1289 }
1290
1291 /*
1292  *      vm_pageq_remove:
1293  *
1294  *      Remove a page from its queue.
1295  *
1296  *      The queue containing the given page must be locked.
1297  *      This routine may not block.
1298  */
1299 void
1300 vm_pageq_remove(vm_page_t m)
1301 {
1302         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1303         struct vpgqueues *pq;
1304
1305         if (queue != PQ_NONE) {
1306                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_NONE);
1307                 pq = &vm_page_queues[queue];
1308                 TAILQ_REMOVE(&pq->pl, m, pageq);
1309                 (*pq->cnt)--;
1310         }
1311 }
1312
1313 /*
1314  *      vm_page_enqueue:
1315  *
1316  *      Add the given page to the specified queue.
1317  *
1318  *      The page queues must be locked.
1319  */
1320 static void
1321 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1322 {
1323         struct vpgqueues *vpq;
1324
1325         vpq = &vm_page_queues[queue];
1326         VM_PAGE_SETQUEUE2(m, queue);
1327         TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1328         ++*vpq->cnt;
1329 }
1330
1331 /*
1332  *      vm_page_activate:
1333  *
1334  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1335  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1336  *      mess with it.
1337  *
1338  *      The page queues must be locked.
1339  *      This routine may not block.
1340  */
1341 void
1342 vm_page_activate(vm_page_t m)
1343 {
1344
1345         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1346         if (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) != PQ_ACTIVE) {
1347                 vm_pageq_remove(m);
1348                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1349                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1350                                 m->act_count = ACT_INIT;
1351                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1352                 }
1353         } else {
1354                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1355                         m->act_count = ACT_INIT;
1356         }
1357 }
1358
1359 /*
1360  *      vm_page_free_wakeup:
1361  *
1362  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1363  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1364  *      queues.
1365  *
1366  *      The page queues must be locked.
1367  *      This routine may not block.
1368  */
1369 static inline void
1370 vm_page_free_wakeup(void)
1371 {
1372
1373         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1374         /*
1375          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1376          * some free.
1377          */
1378         if (vm_pageout_pages_needed &&
1379             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1380                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1381                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1382         }
1383         /*
1384          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1385          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1386          * lots of memory. this process will swapin processes.
1387          */
1388         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1389                 vm_pages_needed = 0;
1390                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1391         }
1392 }
1393
1394 /*
1395  *      vm_page_free_toq:
1396  *
1397  *      Returns the given page to the free list,
1398  *      disassociating it with any VM object.
1399  *
1400  *      Object and page must be locked prior to entry.
1401  *      This routine may not block.
1402  */
1403
1404 void
1405 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1406 {
1407
1408         if (VM_PAGE_GETQUEUE(m) != PQ_NONE)
1409                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1410         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1411             ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1412         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1413
1414         if (m->busy || VM_PAGE_IS_FREE(m)) {
1415                 printf(
1416                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), VPO_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1417                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->oflags & VPO_BUSY) ? 1 : 0,
1418                     m->hold_count);
1419                 if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1420                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1421                 else
1422                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1423         }
1424
1425         /*
1426          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1427          * the page here because we do not want to call the pager's
1428          * callback routine until after we've put the page on the
1429          * appropriate free queue.
1430          */
1431         vm_pageq_remove(m);
1432         vm_page_remove(m);
1433
1434         /*
1435          * If fictitious remove object association and
1436          * return, otherwise delay object association removal.
1437          */
1438         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1439                 return;
1440         }
1441
1442         m->valid = 0;
1443         vm_page_undirty(m);
1444
1445         if (m->wire_count != 0) {
1446                 if (m->wire_count > 1) {
1447                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1448                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1449                 }
1450                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1451         }
1452         if (m->hold_count != 0) {
1453                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1454                 vm_page_enqueue(PQ_HOLD, m);
1455         } else {
1456                 /*
1457                  * Restore the default memory attribute to the page.
1458                  */
1459                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1460                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1461
1462                 /*
1463                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1464                  * cache/free page queues.
1465                  */
1466                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1467                 m->flags |= PG_FREE;
1468                 cnt.v_free_count++;
1469 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1470                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1471 #else
1472                 if (TRUE)
1473 #endif
1474                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1475                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1476                         ++vm_page_zero_count;
1477                 else
1478                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1479                 vm_page_free_wakeup();
1480                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1481         }
1482 }
1483
1484 /*
1485  *      vm_page_wire:
1486  *
1487  *      Mark this page as wired down by yet
1488  *      another map, removing it from paging queues
1489  *      as necessary.
1490  *
1491  *      The page queues must be locked.
1492  *      This routine may not block.
1493  */
1494 void
1495 vm_page_wire(vm_page_t m)
1496 {
1497
1498         /*
1499          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1500          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1501          * it is already off the queues).
1502          */
1503         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1504         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1505                 return;
1506         if (m->wire_count == 0) {
1507                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1508                         vm_pageq_remove(m);
1509                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1510         }
1511         m->wire_count++;
1512         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1513 }
1514
1515 /*
1516  *      vm_page_unwire:
1517  *
1518  *      Release one wiring of this page, potentially
1519  *      enabling it to be paged again.
1520  *
1521  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1522  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1523  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1524  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1525  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1526  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1527  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1528  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1529  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1530  *      reused more quickly.
1531  *
1532  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1533  *      put clean pages on the cache queue.
1534  *
1535  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1536  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1537  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1538  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1539  *
1540  *      The page queues must be locked.
1541  *      This routine may not block.
1542  */
1543 void
1544 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1545 {
1546
1547         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1548         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1549                 return;
1550         if (m->wire_count > 0) {
1551                 m->wire_count--;
1552                 if (m->wire_count == 0) {
1553                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1554                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1555                                 ;
1556                         } else if (activate)
1557                                 vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1558                         else {
1559                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1560                                 vm_page_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1561                         }
1562                 }
1563         } else {
1564                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1565         }
1566 }
1567
1568
1569 /*
1570  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1571  * any associated swap, the swap is deallocated.
1572  *
1573  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1574  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1575  * except without unmapping it from the process address space.
1576  *
1577  * This routine may not block.
1578  */
1579 static inline void
1580 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1581 {
1582
1583         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1584
1585         /*
1586          * Ignore if already inactive.
1587          */
1588         if (VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE))
1589                 return;
1590         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1591                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1592                 vm_pageq_remove(m);
1593                 if (athead)
1594                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1595                 else
1596                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1597                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_INACTIVE);
1598                 cnt.v_inactive_count++;
1599         }
1600 }
1601
1602 void
1603 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1604 {
1605     _vm_page_deactivate(m, 0);
1606 }
1607
1608 /*
1609  * vm_page_try_to_cache:
1610  *
1611  * Returns 0 on failure, 1 on success
1612  */
1613 int
1614 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1615 {
1616
1617         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1618         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1619         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1620             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1621                 return (0);
1622         }
1623         pmap_remove_all(m);
1624         if (m->dirty)
1625                 return (0);
1626         vm_page_cache(m);
1627         return (1);
1628 }
1629
1630 /*
1631  * vm_page_try_to_free()
1632  *
1633  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1634  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1635  */
1636 int
1637 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1638 {
1639
1640         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1641         if (m->object != NULL)
1642                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1643         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1644             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1645                 return (0);
1646         }
1647         pmap_remove_all(m);
1648         if (m->dirty)
1649                 return (0);
1650         vm_page_free(m);
1651         return (1);
1652 }
1653
1654 /*
1655  * vm_page_cache
1656  *
1657  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1658  *
1659  * This routine may not block.
1660  */
1661 void
1662 vm_page_cache(vm_page_t m)
1663 {
1664         vm_object_t object;
1665         vm_page_t root;
1666
1667         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1668         object = m->object;
1669         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1670         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) || (m->oflags & VPO_BUSY) || m->busy ||
1671             m->hold_count || m->wire_count) {
1672                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
1673         }
1674         pmap_remove_all(m);
1675         if (m->dirty != 0)
1676                 panic("vm_page_cache: page %p is dirty", m);
1677         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
1678             (object->type == OBJT_SWAP &&
1679             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
1680                 /*
1681                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
1682                  * default object or swap object but without a backing
1683                  * store must be zero filled.
1684                  */
1685                 vm_page_free(m);
1686                 return;
1687         }
1688         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1689             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
1690         cnt.v_tcached++;
1691
1692         /*
1693          * Remove the page from the paging queues.
1694          */
1695         vm_pageq_remove(m);
1696
1697         /*
1698          * Remove the page from the object's collection of resident
1699          * pages. 
1700          */
1701         if (m != object->root)
1702                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
1703         if (m->left == NULL)
1704                 root = m->right;
1705         else {
1706                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
1707                 root->right = m->right;
1708         }
1709         object->root = root;
1710         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1711         object->resident_page_count--;
1712         object->generation++;
1713
1714         /*
1715          * Restore the default memory attribute to the page.
1716          */
1717         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1718                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1719
1720         /*
1721          * Insert the page into the object's collection of cached pages
1722          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
1723          */
1724         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1725         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1726         m->flags |= PG_CACHED;
1727         cnt.v_cache_count++;
1728         root = object->cache;
1729         if (root == NULL) {
1730                 m->left = NULL;
1731                 m->right = NULL;
1732         } else {
1733                 root = vm_page_splay(m->pindex, root);
1734                 if (m->pindex < root->pindex) {
1735                         m->left = root->left;
1736                         m->right = root;
1737                         root->left = NULL;
1738                 } else if (__predict_false(m->pindex == root->pindex))
1739                         panic("vm_page_cache: offset already cached");
1740                 else {
1741                         m->right = root->right;
1742                         m->left = root;
1743                         root->right = NULL;
1744                 }
1745         }
1746         object->cache = m;
1747 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1748         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
1749 #else
1750         if (TRUE) {
1751 #endif
1752                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
1753                 vm_phys_free_pages(m, 0);
1754         }
1755         vm_page_free_wakeup();
1756         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1757
1758         /*
1759          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
1760          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
1761          * the object's only resident page.
1762          */
1763         if (object->type == OBJT_VNODE) {
1764                 if (root == NULL && object->resident_page_count != 0)
1765                         vhold(object->handle);
1766                 else if (root != NULL && object->resident_page_count == 0)
1767                         vdrop(object->handle);
1768         }
1769 }
1770
1771 /*
1772  * vm_page_dontneed
1773  *
1774  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1775  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1776  *
1777  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1778  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1779  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1780  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1781  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1782  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1783  *
1784  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1785  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1786  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1787  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1788  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1789  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1790  *      often.
1791  */
1792 void
1793 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1794 {
1795         static int dnweight;
1796         int dnw;
1797         int head;
1798
1799         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1800         dnw = ++dnweight;
1801
1802         /*
1803          * occassionally leave the page alone
1804          */
1805         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1806             VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE)) {
1807                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1808                         --m->act_count;
1809                 return;
1810         }
1811
1812         /*
1813          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
1814          * immediately reactivate the page.
1815          */
1816         vm_page_flag_clear(m, PG_REFERENCED);
1817         pmap_clear_reference(m);
1818
1819         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1820                 vm_page_dirty(m);
1821
1822         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1823                 /*
1824                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1825                  */
1826                 head = 0;
1827         } else {
1828                 /*
1829                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1830                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1831                  * at the head of the queue instead of the tail.
1832                  */
1833                 head = 1;
1834         }
1835         _vm_page_deactivate(m, head);
1836 }
1837
1838 /*
1839  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1840  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1841  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1842  * and then conditionally zero it.
1843  *
1844  * This routine may block.
1845  */
1846 vm_page_t
1847 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1848 {
1849         vm_page_t m;
1850
1851         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1852 retrylookup:
1853         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1854                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "pgrbwt")) {
1855                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1856                                 return (NULL);
1857                         goto retrylookup;
1858                 } else {
1859                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1860                                 vm_page_lock_queues();
1861                                 vm_page_wire(m);
1862                                 vm_page_unlock_queues();
1863                         }
1864                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1865                                 vm_page_busy(m);
1866                         return (m);
1867                 }
1868         }
1869         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1870         if (m == NULL) {
1871                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1872                 VM_WAIT;
1873                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1874                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1875                         return (NULL);
1876                 goto retrylookup;
1877         } else if (m->valid != 0)
1878                 return (m);
1879         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1880                 pmap_zero_page(m);
1881         return (m);
1882 }
1883
1884 /*
1885  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1886  * a page.  May not block.
1887  *
1888  * Inputs are required to range within a page.
1889  */
1890 int
1891 vm_page_bits(int base, int size)
1892 {
1893         int first_bit;
1894         int last_bit;
1895
1896         KASSERT(
1897             base + size <= PAGE_SIZE,
1898             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1899         );
1900
1901         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1902                 return (0);
1903
1904         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1905         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1906
1907         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1908 }
1909
1910 /*
1911  *      vm_page_set_valid:
1912  *
1913  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
1914  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1915  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1916  *      such chunks will be zeroed.
1917  *
1918  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1919  */
1920 void
1921 vm_page_set_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1922 {
1923         int endoff, frag;
1924
1925         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1926         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1927                 return;
1928
1929         /*
1930          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1931          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1932          * first block.
1933          */
1934         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1935             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1936                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1937
1938         /*
1939          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1940          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1941          * the last block.
1942          */
1943         endoff = base + size;
1944         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1945             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1946                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1947                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1948
1949         /*
1950          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
1951          * is already dirty. 
1952          */
1953         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
1954             ("vm_page_set_valid: page %p is dirty", m)); 
1955
1956         /*
1957          * Set valid bits inclusive of any overlap.
1958          */
1959         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
1960 }
1961
1962 /*
1963  *      vm_page_set_validclean:
1964  *
1965  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1966  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1967  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1968  *      such chunks will be zero'd.
1969  *
1970  *      This routine may not block.
1971  *
1972  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1973  */
1974 void
1975 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1976 {
1977         int pagebits;
1978         int frag;
1979         int endoff;
1980
1981         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1982         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1983         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1984                 return;
1985
1986         /*
1987          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1988          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1989          * first block.
1990          */
1991         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1992             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1993                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1994
1995         /*
1996          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1997          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1998          * the last block.
1999          */
2000         endoff = base + size;
2001         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2002             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2003                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2004                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2005
2006         /*
2007          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
2008          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
2009          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
2010          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
2011          * be set again.
2012          *
2013          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
2014          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
2015          * the range.
2016          */
2017         pagebits = vm_page_bits(base, size);
2018         m->valid |= pagebits;
2019 #if 0   /* NOT YET */
2020         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
2021                 frag = DEV_BSIZE - frag;
2022                 base += frag;
2023                 size -= frag;
2024                 if (size < 0)
2025                         size = 0;
2026         }
2027         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2028 #endif
2029         m->dirty &= ~pagebits;
2030         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2031                 pmap_clear_modify(m);
2032                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2033         }
2034 }
2035
2036 void
2037 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2038 {
2039
2040         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2041         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
2042 }
2043
2044 /*
2045  *      vm_page_set_invalid:
2046  *
2047  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2048  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2049  *
2050  *      May not block.
2051  */
2052 void
2053 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2054 {
2055         int bits;
2056
2057         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2058         bits = vm_page_bits(base, size);
2059         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2060         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2061                 pmap_remove_all(m);
2062         m->valid &= ~bits;
2063         m->dirty &= ~bits;
2064         m->object->generation++;
2065 }
2066
2067 /*
2068  * vm_page_zero_invalid()
2069  *
2070  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2071  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2072  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2073  *      page so user code sees what it expects.
2074  *
2075  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2076  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2077  */
2078 void
2079 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2080 {
2081         int b;
2082         int i;
2083
2084         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2085         /*
2086          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2087          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2088          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2089          * vm_page_set_validclean().
2090          */
2091         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2092                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2093                     (m->valid & (1 << i))
2094                 ) {
2095                         if (i > b) {
2096                                 pmap_zero_page_area(m, 
2097                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2098                         }
2099                         b = i + 1;
2100                 }
2101         }
2102
2103         /*
2104          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2105          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2106          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2107          */
2108         if (setvalid)
2109                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2110 }
2111
2112 /*
2113  *      vm_page_is_valid:
2114  *
2115  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2116  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2117  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2118  *
2119  *      May not block.
2120  */
2121 int
2122 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2123 {
2124         int bits = vm_page_bits(base, size);
2125
2126         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2127         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2128                 return 1;
2129         else
2130                 return 0;
2131 }
2132
2133 /*
2134  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
2135  */
2136 void
2137 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2138 {
2139         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
2140                 vm_page_dirty(m);
2141         }
2142 }
2143
2144 int so_zerocp_fullpage = 0;
2145
2146 /*
2147  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2148  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2149  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2150  *
2151  *      The object containing the given page must have a non-zero
2152  *      paging-in-progress count and be locked.
2153  */
2154 void
2155 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2156 {
2157         vm_page_t mnew;
2158         vm_object_t object;
2159         vm_pindex_t pindex;
2160
2161         object = m->object;
2162         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2163         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2164             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2165             object)); 
2166         pindex = m->pindex;
2167
2168  retry_alloc:
2169         pmap_remove_all(m);
2170         vm_page_remove(m);
2171         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2172         if (mnew == NULL) {
2173                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2174                 vm_page_unlock_queues();
2175                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2176                 VM_WAIT;
2177                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2178                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2179                         vm_page_lock_queues();
2180                         goto retry_alloc;
2181                 } else {
2182                         /*
2183                          * Page disappeared during the wait.
2184                          */
2185                         vm_page_lock_queues();
2186                         return;
2187                 }
2188         }
2189
2190         if (m->cow == 0) {
2191                 /* 
2192                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2193                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2194                  * the way they were 
2195                  */
2196                 vm_page_free(mnew);
2197                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2198         } else { /* clear COW & copy page */
2199                 if (!so_zerocp_fullpage)
2200                         pmap_copy_page(m, mnew);
2201                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2202                 vm_page_dirty(mnew);
2203                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2204                 m->wire_count = m->cow;
2205         }
2206 }
2207
2208 void 
2209 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2210 {
2211
2212         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2213         if (m->cow) {
2214                 m->cow--;
2215                 /* 
2216                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2217                  */
2218         } 
2219         /*
2220          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2221          */ 
2222 }
2223
2224 int
2225 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2226 {
2227
2228         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2229         if (m->cow == USHRT_MAX - 1)
2230                 return (EBUSY);
2231         m->cow++;
2232         pmap_remove_write(m);
2233         return (0);
2234 }
2235
2236 #include "opt_ddb.h"
2237 #ifdef DDB
2238 #include <sys/kernel.h>
2239
2240 #include <ddb/ddb.h>
2241
2242 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2243 {
2244         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2245         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2246         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2247         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2248         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2249         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2250         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2251         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2252         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2253         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2254 }
2255
2256 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2257 {
2258                 
2259         db_printf("PQ_FREE:");
2260         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2261         db_printf("\n");
2262                 
2263         db_printf("PQ_CACHE:");
2264         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2265         db_printf("\n");
2266
2267         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2268                 *vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt,
2269                 *vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt);
2270 }
2271 #endif /* DDB */