]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r159985,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
18  *    without specific prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  *
32  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
33  */
34
35 /*-
36  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
37  * All rights reserved.
38  *
39  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
40  *
41  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
42  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
43  * notice and this permission notice appear in all copies of the
44  * software, derivative works or modified versions, and any portions
45  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
46  *
47  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
48  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
49  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
50  *
51  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
52  *
53  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
54  *  School of Computer Science
55  *  Carnegie Mellon University
56  *  Pittsburgh PA 15213-3890
57  *
58  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
59  * rights to redistribute these changes.
60  */
61
62 /*
63  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
64  *
65  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
66  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
67  *        busy state of a page.
68  *
69  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
70  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
71  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
72  *
73  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
74  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
75  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
76  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
77  *
78  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
79  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
80  *        is different from the object's main mutex.
81  *
82  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
83  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
84  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
85  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
86  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
87  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
88  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
89  *
90  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
91  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
92  *      and free queues are actually arrays already. 
93  */
94
95 /*
96  *      Resident memory management module.
97  */
98
99 #include <sys/cdefs.h>
100 __FBSDID("$FreeBSD$");
101
102 #include <sys/param.h>
103 #include <sys/systm.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/kernel.h>
106 #include <sys/malloc.h>
107 #include <sys/mutex.h>
108 #include <sys/proc.h>
109 #include <sys/sysctl.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/vnode.h>
112
113 #include <vm/vm.h>
114 #include <vm/vm_param.h>
115 #include <vm/vm_kern.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_pager.h>
120 #include <vm/vm_extern.h>
121 #include <vm/uma.h>
122 #include <vm/uma_int.h>
123
124 #include <machine/md_var.h>
125
126 /*
127  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
128  *      page structure.
129  */
130
131 struct mtx vm_page_queue_mtx;
132 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
133
134 vm_page_t vm_page_array = 0;
135 int vm_page_array_size = 0;
136 long first_page = 0;
137 int vm_page_zero_count = 0;
138
139 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
140 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
141 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
142         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
143
144 /*
145  *      vm_set_page_size:
146  *
147  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
148  *      size.  Must be called before any use of page-size
149  *      dependent functions.
150  */
151 void
152 vm_set_page_size(void)
153 {
154         if (cnt.v_page_size == 0)
155                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
156         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
157                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
158 }
159
160 /*
161  *      vm_page_blacklist_lookup:
162  *
163  *      See if a physical address in this page has been listed
164  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
165  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
166  *      encountered then the rest of the string is skipped.
167  */
168 static int
169 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
170 {
171         vm_paddr_t bad;
172         char *cp, *pos;
173
174         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
175                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
176                 if (*cp != '\0') {
177                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
178                                 cp++;
179                                 if (cp == pos)
180                                         continue;
181                         } else
182                                 break;
183                 }
184                 if (pa == trunc_page(bad))
185                         return (1);
186         }
187         return (0);
188 }
189
190 /*
191  *      vm_page_startup:
192  *
193  *      Initializes the resident memory module.
194  *
195  *      Allocates memory for the page cells, and
196  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
197  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
198  */
199 vm_offset_t
200 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
201 {
202         vm_offset_t mapped;
203         vm_size_t npages;
204         vm_paddr_t page_range;
205         vm_paddr_t new_end;
206         int i;
207         vm_paddr_t pa;
208         int nblocks;
209         vm_paddr_t last_pa;
210         char *list;
211
212         /* the biggest memory array is the second group of pages */
213         vm_paddr_t end;
214         vm_paddr_t biggestsize;
215         int biggestone;
216
217         vm_paddr_t total;
218
219         total = 0;
220         biggestsize = 0;
221         biggestone = 0;
222         nblocks = 0;
223         vaddr = round_page(vaddr);
224
225         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
226                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
227                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
228         }
229
230         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
231                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
232
233                 if (size > biggestsize) {
234                         biggestone = i;
235                         biggestsize = size;
236                 }
237                 ++nblocks;
238                 total += size;
239         }
240
241         end = phys_avail[biggestone+1];
242
243         /*
244          * Initialize the locks.
245          */
246         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
247             MTX_RECURSE);
248         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
249             MTX_SPIN);
250
251         /*
252          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
253          * and the inactive queue.
254          */
255         vm_pageq_init();
256
257         /*
258          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
259          * allocator.
260          */
261         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
262         new_end = trunc_page(new_end);
263         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
264             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
265         bzero((void *)mapped, end - new_end);
266         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
267
268 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__)
269         /*
270          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
271          * needs to be included in a minidump.
272          *
273          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
274          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
275          *
276          * However, i386 still needs this workspace internally within the
277          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
278          * included should the sf_buf code decide to use them.
279          */
280         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE;
281         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
282         new_end -= vm_page_dump_size;
283         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
284             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
285         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
286 #endif
287         /*
288          * Compute the number of pages of memory that will be available for
289          * use (taking into account the overhead of a page structure per
290          * page).
291          */
292         first_page = phys_avail[0] / PAGE_SIZE;
293         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE - first_page;
294         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
295             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
296         end = new_end;
297
298         /*
299          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
300          */
301         vaddr += PAGE_SIZE;
302
303         /*
304          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
305          * queue.
306          */
307         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
308         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
309             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
310         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
311 #ifdef __amd64__
312         /*
313          * pmap_map on amd64 comes out of the direct-map, not kvm like i386,
314          * so the pages must be tracked for a crashdump to include this data.
315          * This includes the vm_page_array and the early UMA bootstrap pages.
316          */
317         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
318                 dump_add_page(pa);
319 #endif  
320         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
321
322         /*
323          * Clear all of the page structures
324          */
325         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
326         vm_page_array_size = page_range;
327
328         /*
329          * Construct the free queue(s) in descending order (by physical
330          * address) so that the first 16MB of physical memory is allocated
331          * last rather than first.  On large-memory machines, this avoids
332          * the exhaustion of low physical memory before isa_dma_init has run.
333          */
334         cnt.v_page_count = 0;
335         cnt.v_free_count = 0;
336         list = getenv("vm.blacklist");
337         for (i = 0; phys_avail[i + 1] && npages > 0; i += 2) {
338                 pa = phys_avail[i];
339                 last_pa = phys_avail[i + 1];
340                 while (pa < last_pa && npages-- > 0) {
341                         if (list != NULL &&
342                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
343                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
344                                     (uintmax_t)pa);
345                         else
346                                 vm_pageq_add_new_page(pa);
347                         pa += PAGE_SIZE;
348                 }
349         }
350         freeenv(list);
351         return (vaddr);
352 }
353
354 void
355 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
356 {
357
358         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
359         m->flags |= bits;
360
361
362 void
363 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
364 {
365
366         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
367         m->flags &= ~bits;
368 }
369
370 void
371 vm_page_busy(vm_page_t m)
372 {
373
374         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
375         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
376             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
377         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
378 }
379
380 /*
381  *      vm_page_flash:
382  *
383  *      wakeup anyone waiting for the page.
384  */
385 void
386 vm_page_flash(vm_page_t m)
387 {
388
389         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
390         if (m->flags & PG_WANTED) {
391                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
392                 wakeup(m);
393         }
394 }
395
396 /*
397  *      vm_page_wakeup:
398  *
399  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
400  *      page.
401  *
402  */
403 void
404 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
405 {
406
407         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
408         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
409         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
410         vm_page_flash(m);
411 }
412
413 void
414 vm_page_io_start(vm_page_t m)
415 {
416
417         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
418         m->busy++;
419 }
420
421 void
422 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
423 {
424
425         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
426         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
427         m->busy--;
428         if (m->busy == 0)
429                 vm_page_flash(m);
430 }
431
432 /*
433  * Keep page from being freed by the page daemon
434  * much of the same effect as wiring, except much lower
435  * overhead and should be used only for *very* temporary
436  * holding ("wiring").
437  */
438 void
439 vm_page_hold(vm_page_t mem)
440 {
441
442         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
443         mem->hold_count++;
444 }
445
446 void
447 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
448 {
449
450         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
451         --mem->hold_count;
452         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
453         if (mem->hold_count == 0 && VM_PAGE_INQUEUE2(mem, PQ_HOLD))
454                 vm_page_free_toq(mem);
455 }
456
457 /*
458  *      vm_page_free:
459  *
460  *      Free a page
461  *
462  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
463  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
464  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
465  *      vm_page_alloc().
466  */
467 void
468 vm_page_free(vm_page_t m)
469 {
470         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
471         vm_page_free_toq(m);
472         vm_page_zero_idle_wakeup();
473 }
474
475 /*
476  *      vm_page_free_zero:
477  *
478  *      Free a page to the zerod-pages queue
479  */
480 void
481 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
482 {
483         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
484         vm_page_free_toq(m);
485 }
486
487 /*
488  *      vm_page_sleep_if_busy:
489  *
490  *      Sleep and release the page queues lock if PG_BUSY is set or,
491  *      if also_m_busy is TRUE, busy is non-zero.  Returns TRUE if the
492  *      thread slept and the page queues lock was released.
493  *      Otherwise, retains the page queues lock and returns FALSE.
494  */
495 int
496 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
497 {
498         vm_object_t object;
499
500         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
501         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
502         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
503                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
504                 /*
505                  * It's possible that while we sleep, the page will get
506                  * unbusied and freed.  If we are holding the object
507                  * lock, we will assume we hold a reference to the object
508                  * such that even if m->object changes, we can re-lock
509                  * it.
510                  */
511                 object = m->object;
512                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
513                 msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, msg, 0);
514                 VM_OBJECT_LOCK(object);
515                 return (TRUE);
516         }
517         return (FALSE);
518 }
519
520 /*
521  *      vm_page_dirty:
522  *
523  *      make page all dirty
524  */
525 void
526 vm_page_dirty(vm_page_t m)
527 {
528         KASSERT(VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE1(m) != PQ_CACHE,
529             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
530         KASSERT(VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE1(m) != PQ_FREE,
531             ("vm_page_dirty: page is free!"));
532         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
533 }
534
535 /*
536  *      vm_page_splay:
537  *
538  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
539  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
540  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
541  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
542  */
543 vm_page_t
544 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
545 {
546         struct vm_page dummy;
547         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
548
549         if (root == NULL)
550                 return (root);
551         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
552         for (;; root = y) {
553                 if (pindex < root->pindex) {
554                         if ((y = root->left) == NULL)
555                                 break;
556                         if (pindex < y->pindex) {
557                                 /* Rotate right. */
558                                 root->left = y->right;
559                                 y->right = root;
560                                 root = y;
561                                 if ((y = root->left) == NULL)
562                                         break;
563                         }
564                         /* Link into the new root's right tree. */
565                         righttreemin->left = root;
566                         righttreemin = root;
567                 } else if (pindex > root->pindex) {
568                         if ((y = root->right) == NULL)
569                                 break;
570                         if (pindex > y->pindex) {
571                                 /* Rotate left. */
572                                 root->right = y->left;
573                                 y->left = root;
574                                 root = y;
575                                 if ((y = root->right) == NULL)
576                                         break;
577                         }
578                         /* Link into the new root's left tree. */
579                         lefttreemax->right = root;
580                         lefttreemax = root;
581                 } else
582                         break;
583         }
584         /* Assemble the new root. */
585         lefttreemax->right = root->left;
586         righttreemin->left = root->right;
587         root->left = dummy.right;
588         root->right = dummy.left;
589         return (root);
590 }
591
592 /*
593  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
594  *
595  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
596  *
597  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
598  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
599  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
600  *      here so we *can't* do this anyway.
601  *
602  *      The object and page must be locked.
603  *      This routine may not block.
604  */
605 void
606 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
607 {
608         vm_page_t root;
609
610         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
611         if (m->object != NULL)
612                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
613
614         /*
615          * Record the object/offset pair in this page
616          */
617         m->object = object;
618         m->pindex = pindex;
619
620         /*
621          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
622          */
623         root = object->root;
624         if (root == NULL) {
625                 m->left = NULL;
626                 m->right = NULL;
627                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
628         } else {
629                 root = vm_page_splay(pindex, root);
630                 if (pindex < root->pindex) {
631                         m->left = root->left;
632                         m->right = root;
633                         root->left = NULL;
634                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
635                 } else if (pindex == root->pindex)
636                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
637                 else {
638                         m->right = root->right;
639                         m->left = root;
640                         root->right = NULL;
641                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
642                 }
643         }
644         object->root = m;
645         object->generation++;
646
647         /*
648          * show that the object has one more resident page.
649          */
650         object->resident_page_count++;
651         /*
652          * Hold the vnode until the last page is released.
653          */
654         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
655                 vhold((struct vnode *)object->handle);
656
657         /*
658          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
659          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
660          */
661         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
662                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
663 }
664
665 /*
666  *      vm_page_remove:
667  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
668  *
669  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
670  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
671  *      the backing store.
672  *
673  *      The object and page must be locked.
674  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
675  *      This routine may not block.
676  */
677 void
678 vm_page_remove(vm_page_t m)
679 {
680         vm_object_t object;
681         vm_page_t root;
682
683         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
684         if ((object = m->object) == NULL)
685                 return;
686         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
687         if (m->flags & PG_BUSY) {
688                 vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
689                 vm_page_flash(m);
690         }
691
692         /*
693          * Now remove from the object's list of backed pages.
694          */
695         if (m != object->root)
696                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
697         if (m->left == NULL)
698                 root = m->right;
699         else {
700                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
701                 root->right = m->right;
702         }
703         object->root = root;
704         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
705
706         /*
707          * And show that the object has one fewer resident page.
708          */
709         object->resident_page_count--;
710         object->generation++;
711         /*
712          * The vnode may now be recycled.
713          */
714         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
715                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
716
717         m->object = NULL;
718 }
719
720 /*
721  *      vm_page_lookup:
722  *
723  *      Returns the page associated with the object/offset
724  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
725  *
726  *      The object must be locked.
727  *      This routine may not block.
728  *      This is a critical path routine
729  */
730 vm_page_t
731 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
732 {
733         vm_page_t m;
734
735         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
736         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
737                 m = vm_page_splay(pindex, m);
738                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
739                         m = NULL;
740         }
741         return (m);
742 }
743
744 /*
745  *      vm_page_rename:
746  *
747  *      Move the given memory entry from its
748  *      current object to the specified target object/offset.
749  *
750  *      The object must be locked.
751  *      This routine may not block.
752  *
753  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
754  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
755  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
756  *            moving the page from object A to B, and will then later move
757  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
758  *
759  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
760  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
761  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
762  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
763  *            on the cache.
764  */
765 void
766 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
767 {
768
769         vm_page_remove(m);
770         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
771         if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
772                 vm_page_deactivate(m);
773         vm_page_dirty(m);
774 }
775
776 /*
777  *      vm_page_select_cache:
778  *
779  *      Move a page of the given color from the cache queue to the free
780  *      queue.  As pages might be found, but are not applicable, they are
781  *      deactivated.
782  *
783  *      This routine may not block.
784  */
785 vm_page_t
786 vm_page_select_cache(int color)
787 {
788         vm_object_t object;
789         vm_page_t m;
790         boolean_t was_trylocked;
791
792         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
793         while ((m = vm_pageq_find(PQ_CACHE, color, FALSE)) != NULL) {
794                 KASSERT(m->dirty == 0, ("Found dirty cache page %p", m));
795                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
796                     ("Found mapped cache page %p", m));
797                 KASSERT((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0,
798                     ("Found unmanaged cache page %p", m));
799                 KASSERT(m->wire_count == 0, ("Found wired cache page %p", m));
800                 if (m->hold_count == 0 && (object = m->object,
801                     (was_trylocked = VM_OBJECT_TRYLOCK(object)) ||
802                     VM_OBJECT_LOCKED(object))) {
803                         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0 && m->busy == 0,
804                             ("Found busy cache page %p", m));
805                         vm_page_free(m);
806                         if (was_trylocked)
807                                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
808                         break;
809                 }
810                 vm_page_deactivate(m);
811         }
812         return (m);
813 }
814
815 /*
816  *      vm_page_alloc:
817  *
818  *      Allocate and return a memory cell associated
819  *      with this VM object/offset pair.
820  *
821  *      page_req classes:
822  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
823  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
824  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
825  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
826  *
827  *      This routine may not block.
828  *
829  *      Additional special handling is required when called from an
830  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
831  *      the page cache in this case.
832  */
833 vm_page_t
834 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
835 {
836         vm_page_t m = NULL;
837         int color, flags, page_req;
838
839         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
840         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
841             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
842             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
843
844         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
845                 KASSERT(object != NULL,
846                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
847                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
848                 color = (pindex + object->pg_color) & PQ_COLORMASK;
849         } else
850                 color = pindex & PQ_COLORMASK;
851
852         /*
853          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
854          */
855         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
856                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
857         };
858
859 loop:
860         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
861         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved ||
862             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
863              cnt.v_cache_count == 0 && 
864              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
865             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)) {
866                 /*
867                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
868                  * exceeds the minimum for the request class.
869                  */
870                 m = vm_pageq_find(PQ_FREE, color, (req & VM_ALLOC_ZERO) != 0);
871         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
872                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
873                 /*
874                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
875                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
876                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
877                  */
878                 vm_page_lock_queues();
879                 if ((m = vm_page_select_cache(color)) == NULL) {
880                         KASSERT(cnt.v_cache_count == 0,
881                             ("vm_page_alloc: cache queue is missing %d pages",
882                             cnt.v_cache_count));
883                         vm_page_unlock_queues();
884                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
885                         pagedaemon_wakeup();
886
887                         if (page_req != VM_ALLOC_SYSTEM) 
888                                 return NULL;
889
890                         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
891                         if (cnt.v_free_count <=  cnt.v_interrupt_free_min) {
892                                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
893                                 return (NULL);
894                         }
895                         m = vm_pageq_find(PQ_FREE, color, (req & VM_ALLOC_ZERO) != 0);
896                 } else {
897                         vm_page_unlock_queues();
898                         goto loop;
899                 }
900         } else {
901                 /*
902                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
903                  */
904                 mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
905                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
906                 pagedaemon_wakeup();
907                 return (NULL);
908         }
909
910         /*
911          *  At this point we had better have found a good page.
912          */
913
914         KASSERT(
915             m != NULL,
916             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue")
917         );
918
919         /*
920          * Remove from free queue
921          */
922         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
923
924         /*
925          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
926          */
927         flags = PG_BUSY;
928         if (m->flags & PG_ZERO) {
929                 vm_page_zero_count--;
930                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
931                         flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
932         }
933         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
934                 flags &= ~PG_BUSY;
935         m->flags = flags;
936         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
937                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
938                 m->wire_count = 1;
939         } else
940                 m->wire_count = 0;
941         m->hold_count = 0;
942         m->act_count = 0;
943         m->busy = 0;
944         m->valid = 0;
945         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
946         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
947
948         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0)
949                 vm_page_insert(m, object, pindex);
950         else
951                 m->pindex = pindex;
952
953         /*
954          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
955          * we would be nearly out of memory.
956          */
957         if (vm_paging_needed())
958                 pagedaemon_wakeup();
959
960         return (m);
961 }
962
963 /*
964  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
965  *
966  *      Block until free pages are available for allocation
967  *      - Called in various places before memory allocations.
968  */
969 void
970 vm_wait(void)
971 {
972
973         vm_page_lock_queues();
974         if (curproc == pageproc) {
975                 vm_pageout_pages_needed = 1;
976                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_mtx,
977                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
978         } else {
979                 if (!vm_pages_needed) {
980                         vm_pages_needed = 1;
981                         wakeup(&vm_pages_needed);
982                 }
983                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM,
984                     "vmwait", 0);
985         }
986 }
987
988 /*
989  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
990  *
991  *      Block until free pages are available for allocation
992  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
993  *        can be easily tracked.
994  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
995  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
996  *        this balance without careful testing first.
997  */
998 void
999 vm_waitpfault(void)
1000 {
1001
1002         vm_page_lock_queues();
1003         if (!vm_pages_needed) {
1004                 vm_pages_needed = 1;
1005                 wakeup(&vm_pages_needed);
1006         }
1007         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PUSER,
1008             "pfault", 0);
1009 }
1010
1011 /*
1012  *      vm_page_activate:
1013  *
1014  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1015  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1016  *      mess with it.
1017  *
1018  *      The page queues must be locked.
1019  *      This routine may not block.
1020  */
1021 void
1022 vm_page_activate(vm_page_t m)
1023 {
1024
1025         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1026         if (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) != PQ_ACTIVE) {
1027                 if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
1028                         cnt.v_reactivated++;
1029                 vm_pageq_remove(m);
1030                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1031                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1032                                 m->act_count = ACT_INIT;
1033                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1034                 }
1035         } else {
1036                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1037                         m->act_count = ACT_INIT;
1038         }
1039 }
1040
1041 /*
1042  *      vm_page_free_wakeup:
1043  *
1044  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1045  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1046  *      queues.
1047  *
1048  *      The page queues must be locked.
1049  *      This routine may not block.
1050  */
1051 static inline void
1052 vm_page_free_wakeup(void)
1053 {
1054
1055         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1056         /*
1057          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1058          * some free.
1059          */
1060         if (vm_pageout_pages_needed &&
1061             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1062                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1063                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1064         }
1065         /*
1066          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1067          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1068          * lots of memory. this process will swapin processes.
1069          */
1070         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1071                 vm_pages_needed = 0;
1072                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1073         }
1074 }
1075
1076 /*
1077  *      vm_page_free_toq:
1078  *
1079  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
1080  *      disassociating it with any VM object.
1081  *
1082  *      Object and page must be locked prior to entry.
1083  *      This routine may not block.
1084  */
1085
1086 void
1087 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1088 {
1089         struct vpgqueues *pq;
1090
1091         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1092         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1093             ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1094         cnt.v_tfree++;
1095
1096         if (m->busy || VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_FREE)) {
1097                 printf(
1098                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1099                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1100                     m->hold_count);
1101                 if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_FREE))
1102                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1103                 else
1104                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1105         }
1106
1107         /*
1108          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1109          * the page here because we do not want to call the pager's
1110          * callback routine until after we've put the page on the
1111          * appropriate free queue.
1112          */
1113         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1114         vm_page_remove(m);
1115
1116         /*
1117          * If fictitious remove object association and
1118          * return, otherwise delay object association removal.
1119          */
1120         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1121                 return;
1122         }
1123
1124         m->valid = 0;
1125         vm_page_undirty(m);
1126
1127         if (m->wire_count != 0) {
1128                 if (m->wire_count > 1) {
1129                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1130                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1131                 }
1132                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1133         }
1134
1135         /*
1136          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1137          */
1138         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1139                 m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1140         }
1141
1142         if (m->hold_count != 0) {
1143                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1144                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_HOLD);
1145         } else
1146                 VM_PAGE_SETQUEUE1(m, PQ_FREE);
1147         pq = &vm_page_queues[VM_PAGE_GETQUEUE(m)];
1148         mtx_lock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1149         pq->lcnt++;
1150         ++(*pq->cnt);
1151
1152         /*
1153          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1154          * first ) and non-zerod pages at the head.
1155          */
1156         if (m->flags & PG_ZERO) {
1157                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1158                 ++vm_page_zero_count;
1159         } else {
1160                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1161         }
1162         mtx_unlock_spin(&vm_page_queue_free_mtx);
1163         vm_page_free_wakeup();
1164 }
1165
1166 /*
1167  *      vm_page_unmanage:
1168  *
1169  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1170  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1171  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1172  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1173  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1174  *      operate on the page.
1175  *
1176  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1177  *      will clear the flag.
1178  *
1179  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1180  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1181  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1182  *      mappings.
1183  */
1184 void
1185 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1186 {
1187
1188         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1189         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1190                 if (m->wire_count == 0)
1191                         vm_pageq_remove(m);
1192         }
1193         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1194 }
1195
1196 /*
1197  *      vm_page_wire:
1198  *
1199  *      Mark this page as wired down by yet
1200  *      another map, removing it from paging queues
1201  *      as necessary.
1202  *
1203  *      The page queues must be locked.
1204  *      This routine may not block.
1205  */
1206 void
1207 vm_page_wire(vm_page_t m)
1208 {
1209
1210         /*
1211          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1212          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1213          * it is already off the queues).
1214          */
1215         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1216         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1217                 return;
1218         if (m->wire_count == 0) {
1219                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1220                         vm_pageq_remove(m);
1221                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1222         }
1223         m->wire_count++;
1224         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1225 }
1226
1227 /*
1228  *      vm_page_unwire:
1229  *
1230  *      Release one wiring of this page, potentially
1231  *      enabling it to be paged again.
1232  *
1233  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1234  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1235  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1236  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1237  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1238  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1239  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1240  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1241  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1242  *      reused more quickly.
1243  *
1244  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1245  *      put clean pages on the cache queue.
1246  *
1247  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1248  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1249  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1250  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1251  *
1252  *      The page queues must be locked.
1253  *      This routine may not block.
1254  */
1255 void
1256 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1257 {
1258
1259         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1260         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1261                 return;
1262         if (m->wire_count > 0) {
1263                 m->wire_count--;
1264                 if (m->wire_count == 0) {
1265                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1266                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1267                                 ;
1268                         } else if (activate)
1269                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1270                         else {
1271                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1272                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1273                         }
1274                 }
1275         } else {
1276                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1277         }
1278 }
1279
1280
1281 /*
1282  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1283  * any associated swap, the swap is deallocated.
1284  *
1285  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1286  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1287  * except without unmapping it from the process address space.
1288  *
1289  * This routine may not block.
1290  */
1291 static inline void
1292 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1293 {
1294
1295         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1296
1297         /*
1298          * Ignore if already inactive.
1299          */
1300         if (VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE))
1301                 return;
1302         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1303                 if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
1304                         cnt.v_reactivated++;
1305                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1306                 vm_pageq_remove(m);
1307                 if (athead)
1308                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1309                 else
1310                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1311                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_INACTIVE);
1312                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1313                 cnt.v_inactive_count++;
1314         }
1315 }
1316
1317 void
1318 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1319 {
1320     _vm_page_deactivate(m, 0);
1321 }
1322
1323 /*
1324  * vm_page_try_to_cache:
1325  *
1326  * Returns 0 on failure, 1 on success
1327  */
1328 int
1329 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1330 {
1331
1332         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1333         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1334         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1335             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1336                 return (0);
1337         }
1338         pmap_remove_all(m);
1339         if (m->dirty)
1340                 return (0);
1341         vm_page_cache(m);
1342         return (1);
1343 }
1344
1345 /*
1346  * vm_page_try_to_free()
1347  *
1348  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1349  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1350  */
1351 int
1352 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1353 {
1354
1355         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1356         if (m->object != NULL)
1357                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1358         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1359             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1360                 return (0);
1361         }
1362         pmap_remove_all(m);
1363         if (m->dirty)
1364                 return (0);
1365         vm_page_free(m);
1366         return (1);
1367 }
1368
1369 /*
1370  * vm_page_cache
1371  *
1372  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1373  *
1374  * This routine may not block.
1375  */
1376 void
1377 vm_page_cache(vm_page_t m)
1378 {
1379
1380         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1381         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1382         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
1383             m->hold_count || m->wire_count) {
1384                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1385                 return;
1386         }
1387         if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
1388                 return;
1389
1390         /*
1391          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1392          * writeable or mapped.
1393          */
1394         pmap_remove_all(m);
1395         if (m->dirty != 0) {
1396                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1397                         (long)m->pindex);
1398         }
1399         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1400         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE + m->pc, m);
1401         vm_page_free_wakeup();
1402 }
1403
1404 /*
1405  * vm_page_dontneed
1406  *
1407  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1408  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1409  *
1410  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1411  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1412  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1413  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1414  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1415  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1416  *
1417  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1418  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1419  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1420  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1421  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1422  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1423  *      often.
1424  */
1425 void
1426 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1427 {
1428         static int dnweight;
1429         int dnw;
1430         int head;
1431
1432         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1433         dnw = ++dnweight;
1434
1435         /*
1436          * occassionally leave the page alone
1437          */
1438         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1439             VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE) || 
1440             VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE)
1441         ) {
1442                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1443                         --m->act_count;
1444                 return;
1445         }
1446
1447         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1448                 vm_page_dirty(m);
1449
1450         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1451                 /*
1452                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1453                  */
1454                 head = 0;
1455         } else {
1456                 /*
1457                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1458                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1459                  * at the head of the queue instead of the tail.
1460                  */
1461                 head = 1;
1462         }
1463         _vm_page_deactivate(m, head);
1464 }
1465
1466 /*
1467  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1468  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1469  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1470  * and then conditionally zero it.
1471  *
1472  * This routine may block.
1473  */
1474 vm_page_t
1475 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1476 {
1477         vm_page_t m;
1478
1479         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1480 retrylookup:
1481         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1482                 vm_page_lock_queues();
1483                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1484                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1485                         VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1486                         msleep(m, &vm_page_queue_mtx, PDROP | PVM, "pgrbwt", 0);
1487                         VM_OBJECT_LOCK(object);
1488                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1489                                 return (NULL);
1490                         goto retrylookup;
1491                 } else {
1492                         if (allocflags & VM_ALLOC_WIRED)
1493                                 vm_page_wire(m);
1494                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1495                                 vm_page_busy(m);
1496                         vm_page_unlock_queues();
1497                         return (m);
1498                 }
1499         }
1500         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1501         if (m == NULL) {
1502                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1503                 VM_WAIT;
1504                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1505                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1506                         return (NULL);
1507                 goto retrylookup;
1508         }
1509         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1510                 pmap_zero_page(m);
1511         return (m);
1512 }
1513
1514 /*
1515  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1516  * a page.  May not block.
1517  *
1518  * Inputs are required to range within a page.
1519  */
1520 inline int
1521 vm_page_bits(int base, int size)
1522 {
1523         int first_bit;
1524         int last_bit;
1525
1526         KASSERT(
1527             base + size <= PAGE_SIZE,
1528             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1529         );
1530
1531         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1532                 return (0);
1533
1534         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1535         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1536
1537         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1538 }
1539
1540 /*
1541  *      vm_page_set_validclean:
1542  *
1543  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1544  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1545  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1546  *      such chunks will be zero'd.
1547  *
1548  *      This routine may not block.
1549  *
1550  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1551  */
1552 void
1553 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1554 {
1555         int pagebits;
1556         int frag;
1557         int endoff;
1558
1559         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1560         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1561         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1562                 return;
1563
1564         /*
1565          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1566          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1567          * first block.
1568          */
1569         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1570             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1571                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1572
1573         /*
1574          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1575          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1576          * the last block.
1577          */
1578         endoff = base + size;
1579         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1580             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1581                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1582                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1583
1584         /*
1585          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1586          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1587          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1588          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1589          * be set again.
1590          *
1591          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1592          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1593          * the range.
1594          */
1595         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1596         m->valid |= pagebits;
1597 #if 0   /* NOT YET */
1598         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1599                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1600                 base += frag;
1601                 size -= frag;
1602                 if (size < 0)
1603                         size = 0;
1604         }
1605         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1606 #endif
1607         m->dirty &= ~pagebits;
1608         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1609                 pmap_clear_modify(m);
1610                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1611         }
1612 }
1613
1614 void
1615 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1616 {
1617
1618         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1619         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1620 }
1621
1622 /*
1623  *      vm_page_set_invalid:
1624  *
1625  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1626  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1627  *
1628  *      May not block.
1629  */
1630 void
1631 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1632 {
1633         int bits;
1634
1635         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1636         bits = vm_page_bits(base, size);
1637         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1638         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
1639                 pmap_remove_all(m);
1640         m->valid &= ~bits;
1641         m->dirty &= ~bits;
1642         m->object->generation++;
1643 }
1644
1645 /*
1646  * vm_page_zero_invalid()
1647  *
1648  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1649  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1650  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1651  *      page so user code sees what it expects.
1652  *
1653  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1654  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1655  */
1656 void
1657 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1658 {
1659         int b;
1660         int i;
1661
1662         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1663         /*
1664          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1665          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1666          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1667          * vm_page_set_validclean().
1668          */
1669         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1670                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1671                     (m->valid & (1 << i))
1672                 ) {
1673                         if (i > b) {
1674                                 pmap_zero_page_area(m, 
1675                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1676                         }
1677                         b = i + 1;
1678                 }
1679         }
1680
1681         /*
1682          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1683          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1684          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1685          */
1686         if (setvalid)
1687                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1688 }
1689
1690 /*
1691  *      vm_page_is_valid:
1692  *
1693  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1694  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1695  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1696  *
1697  *      May not block.
1698  */
1699 int
1700 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1701 {
1702         int bits = vm_page_bits(base, size);
1703
1704         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1705         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1706                 return 1;
1707         else
1708                 return 0;
1709 }
1710
1711 /*
1712  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1713  */
1714 void
1715 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1716 {
1717         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1718                 vm_page_dirty(m);
1719         }
1720 }
1721
1722 int so_zerocp_fullpage = 0;
1723
1724 void
1725 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
1726 {
1727         vm_page_t mnew;
1728         vm_object_t object;
1729         vm_pindex_t pindex;
1730
1731         object = m->object;
1732         pindex = m->pindex;
1733
1734  retry_alloc:
1735         pmap_remove_all(m);
1736         vm_page_remove(m);
1737         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
1738         if (mnew == NULL) {
1739                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1740                 vm_page_unlock_queues();
1741                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1742                 VM_WAIT;
1743                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1744                 vm_page_lock_queues();
1745                 goto retry_alloc;
1746         }
1747
1748         if (m->cow == 0) {
1749                 /* 
1750                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
1751                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
1752                  * the way they were 
1753                  */
1754                 vm_page_free(mnew);
1755                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1756         } else { /* clear COW & copy page */
1757                 if (!so_zerocp_fullpage)
1758                         pmap_copy_page(m, mnew);
1759                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1760                 vm_page_dirty(mnew);
1761                 vm_page_flag_clear(mnew, PG_BUSY);
1762                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
1763                 m->wire_count = m->cow;
1764         }
1765 }
1766
1767 void 
1768 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
1769 {
1770
1771         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1772         if (m->cow) {
1773                 m->cow--;
1774                 /* 
1775                  * let vm_fault add back write permission  lazily
1776                  */
1777         } 
1778         /*
1779          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
1780          */ 
1781 }
1782
1783 void
1784 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
1785 {
1786
1787         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1788         m->cow++;
1789         pmap_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1790 }
1791
1792 #include "opt_ddb.h"
1793 #ifdef DDB
1794 #include <sys/kernel.h>
1795
1796 #include <ddb/ddb.h>
1797
1798 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1799 {
1800         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1801         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1802         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1803         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1804         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1805         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1806         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1807         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1808         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1809         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1810 }
1811
1812 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1813 {
1814         int i;
1815         db_printf("PQ_FREE:");
1816         for (i = 0; i < PQ_NUMCOLORS; i++) {
1817                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1818         }
1819         db_printf("\n");
1820                 
1821         db_printf("PQ_CACHE:");
1822         for (i = 0; i < PQ_NUMCOLORS; i++) {
1823                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1824         }
1825         db_printf("\n");
1826
1827         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1828                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1829                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1830 }
1831 #endif /* DDB */