]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Revert the chunk from r330410 in vm_page_reclaim_run().
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: (BSD-3-Clause AND MIT-CMU)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
21  *    without specific prior written permission.
22  *
23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
33  * SUCH DAMAGE.
34  *
35  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
36  */
37
38 /*-
39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
40  * All rights reserved.
41  *
42  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
43  *
44  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
45  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
46  * notice and this permission notice appear in all copies of the
47  * software, derivative works or modified versions, and any portions
48  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
49  *
50  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
51  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
52  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
53  *
54  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
55  *
56  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
57  *  School of Computer Science
58  *  Carnegie Mellon University
59  *  Pittsburgh PA 15213-3890
60  *
61  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
62  * rights to redistribute these changes.
63  */
64
65 /*
66  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
67  *
68  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
69  *        page queue regardless of other locks or the busy state of a page.
70  *
71  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
72  *                hold more than one page queue lock at a time.
73  *
74  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
75  *                locks in any order.
76  *
77  *      - The object lock is required when inserting or removing
78  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
79  *
80  */
81
82 /*
83  *      Resident memory management module.
84  */
85
86 #include <sys/cdefs.h>
87 __FBSDID("$FreeBSD$");
88
89 #include "opt_vm.h"
90
91 #include <sys/param.h>
92 #include <sys/systm.h>
93 #include <sys/lock.h>
94 #include <sys/domainset.h>
95 #include <sys/kernel.h>
96 #include <sys/limits.h>
97 #include <sys/linker.h>
98 #include <sys/malloc.h>
99 #include <sys/mman.h>
100 #include <sys/msgbuf.h>
101 #include <sys/mutex.h>
102 #include <sys/proc.h>
103 #include <sys/rwlock.h>
104 #include <sys/sbuf.h>
105 #include <sys/smp.h>
106 #include <sys/sysctl.h>
107 #include <sys/vmmeter.h>
108 #include <sys/vnode.h>
109
110 #include <vm/vm.h>
111 #include <vm/pmap.h>
112 #include <vm/vm_param.h>
113 #include <vm/vm_domainset.h>
114 #include <vm/vm_kern.h>
115 #include <vm/vm_map.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_phys.h>
120 #include <vm/vm_pagequeue.h>
121 #include <vm/vm_pager.h>
122 #include <vm/vm_radix.h>
123 #include <vm/vm_reserv.h>
124 #include <vm/vm_extern.h>
125 #include <vm/uma.h>
126 #include <vm/uma_int.h>
127
128 #include <machine/md_var.h>
129
130 extern int      uma_startup_count(int);
131 extern void     uma_startup(void *, int);
132 extern int      vmem_startup_count(void);
133
134 /*
135  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
136  *      page structure.
137  */
138
139 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
140
141 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
142 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line vm_domainset_lock;
143 domainset_t __exclusive_cache_line vm_min_domains;
144 domainset_t __exclusive_cache_line vm_severe_domains;
145 static int vm_min_waiters;
146 static int vm_severe_waiters;
147 static int vm_pageproc_waiters;
148
149
150 /*
151  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers,
152  * or for paging into sparsely invalid regions.
153  */
154 vm_page_t bogus_page;
155
156 vm_page_t vm_page_array;
157 long vm_page_array_size;
158 long first_page;
159
160 static int boot_pages;
161 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
162     &boot_pages, 0,
163     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
164
165 static int pa_tryrelock_restart;
166 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
167     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
168
169 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
170 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
171 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
172     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
173
174 static uma_zone_t fakepg_zone;
175
176 static void vm_page_alloc_check(vm_page_t m);
177 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
178 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
179 static void vm_page_free_phys(struct vm_domain *vmd, vm_page_t m);
180 static void vm_page_init(void *dummy);
181 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
182     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
183 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
184     vm_page_t mpred);
185 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, int domain, u_long npages,
186     vm_page_t m_run, vm_paddr_t high);
187 static void vm_domain_free_wakeup(struct vm_domain *);
188 static int vm_domain_alloc_fail(struct vm_domain *vmd, vm_object_t object,
189     int req);
190
191 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init, NULL);
192
193 static void
194 vm_page_init(void *dummy)
195 {
196
197         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
198             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
199         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
200             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
201 }
202
203 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
204 #if PAGE_SIZE == 32768
205 #ifdef CTASSERT
206 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
207 #endif
208 #endif
209
210 /*
211  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
212  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
213  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
214  * the virtual to physical mapping has changed.
215  */
216 int
217 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
218 {
219         vm_paddr_t lockpa;
220
221         lockpa = *locked;
222         *locked = pa;
223         if (lockpa) {
224                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
225                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
226                         return (0);
227                 PA_UNLOCK(lockpa);
228         }
229         if (PA_TRYLOCK(pa))
230                 return (0);
231         PMAP_UNLOCK(pmap);
232         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
233         PA_LOCK(pa);
234         PMAP_LOCK(pmap);
235         return (EAGAIN);
236 }
237
238 /*
239  *      vm_set_page_size:
240  *
241  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
242  *      size.  Must be called before any use of page-size
243  *      dependent functions.
244  */
245 void
246 vm_set_page_size(void)
247 {
248         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
249                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
250         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
251                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
252 }
253
254 /*
255  *      vm_page_blacklist_next:
256  *
257  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
258  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
259  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
260  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
261  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
262  */
263 static vm_paddr_t
264 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
265 {
266         vm_paddr_t bad;
267         char *cp, *pos;
268
269         if (list == NULL || *list == NULL)
270                 return (0);
271         if (**list =='\0') {
272                 *list = NULL;
273                 return (0);
274         }
275
276         /*
277          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
278          * the kenv and we know it's null-terminated.
279          */
280         if (end == NULL)
281                 end = *list + strlen(*list);
282
283         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
284         if (*end != '\0') {
285                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
286                         *end = '\0';
287                 else {
288                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
289                         *list = NULL;
290                         return (0);
291                 }
292         }
293
294         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
295                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
296                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
297                         if (bad == 0) {
298                                 if (++cp < end)
299                                         continue;
300                                 else
301                                         break;
302                         }
303                 } else
304                         break;
305                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
306                         *list = NULL;
307                 else
308                         *list = cp;
309                 return (trunc_page(bad));
310         }
311         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
312         *list = NULL;
313         return (0);
314 }
315
316 /*
317  *      vm_page_blacklist_check:
318  *
319  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
320  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
321  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
322  */
323 static void
324 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
325 {
326         struct vm_domain *vmd;
327         vm_paddr_t pa;
328         vm_page_t m;
329         char *next;
330         int ret;
331
332         next = list;
333         while (next != NULL) {
334                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
335                         continue;
336                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
337                 if (m == NULL)
338                         continue;
339                 vmd = vm_pagequeue_domain(m);
340                 vm_domain_free_lock(vmd);
341                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
342                 vm_domain_free_unlock(vmd);
343                 if (ret == TRUE) {
344                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
345                         if (bootverbose)
346                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
347                                     (uintmax_t)pa);
348                 }
349         }
350 }
351
352 /*
353  *      vm_page_blacklist_load:
354  *
355  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
356  *      plain text file provided by the user via the loader directive
357  *      of the same name.
358  */
359 static void
360 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
361 {
362         void *mod;
363         u_char *ptr;
364         u_int len;
365
366         mod = NULL;
367         ptr = NULL;
368
369         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
370         if (mod != NULL) {
371                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
372                 len = preload_fetch_size(mod);
373         }
374         *list = ptr;
375         if (ptr != NULL)
376                 *end = ptr + len;
377         else
378                 *end = NULL;
379         return;
380 }
381
382 static int
383 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
384 {
385         vm_page_t m;
386         struct sbuf sbuf;
387         int error, first;
388
389         first = 1;
390         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
391         if (error != 0)
392                 return (error);
393         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
394         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
395                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
396                     (uintmax_t)m->phys_addr);
397                 first = 0;
398         }
399         error = sbuf_finish(&sbuf);
400         sbuf_delete(&sbuf);
401         return (error);
402 }
403
404 static void
405 vm_page_domain_init(int domain)
406 {
407         struct vm_domain *vmd;
408         struct vm_pagequeue *pq;
409         int i;
410
411         vmd = VM_DOMAIN(domain);
412         bzero(vmd, sizeof(*vmd));
413         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
414             "vm inactive pagequeue";
415         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
416             "vm active pagequeue";
417         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_name) =
418             "vm laundry pagequeue";
419         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_name) =
420             "vm unswappable pagequeue";
421         vmd->vmd_domain = domain;
422         vmd->vmd_page_count = 0;
423         vmd->vmd_free_count = 0;
424         vmd->vmd_segs = 0;
425         vmd->vmd_oom = FALSE;
426         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
427                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
428                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
429                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
430                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
431         }
432         mtx_init(&vmd->vmd_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
433         snprintf(vmd->vmd_name, sizeof(vmd->vmd_name), "%d", domain);
434 }
435
436 /*
437  * Initialize a physical page in preparation for adding it to the free
438  * lists.
439  */
440 static void
441 vm_page_init_page(vm_page_t m, vm_paddr_t pa, int segind)
442 {
443
444         m->object = NULL;
445         m->wire_count = 0;
446         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
447         m->hold_count = 0;
448         m->flags = 0;
449         m->phys_addr = pa;
450         m->queue = PQ_NONE;
451         m->psind = 0;
452         m->segind = segind;
453         m->order = VM_NFREEORDER;
454         m->pool = VM_FREEPOOL_DEFAULT;
455         m->valid = m->dirty = 0;
456         pmap_page_init(m);
457 }
458
459 /*
460  *      vm_page_startup:
461  *
462  *      Initializes the resident memory module.  Allocates physical memory for
463  *      bootstrapping UMA and some data structures that are used to manage
464  *      physical pages.  Initializes these structures, and populates the free
465  *      page queues.
466  */
467 vm_offset_t
468 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
469 {
470         struct vm_phys_seg *seg;
471         vm_page_t m;
472         char *list, *listend;
473         vm_offset_t mapped;
474         vm_paddr_t end, high_avail, low_avail, new_end, page_range, size;
475         vm_paddr_t biggestsize, last_pa, pa;
476         u_long pagecount;
477         int biggestone, i, segind;
478
479         biggestsize = 0;
480         biggestone = 0;
481         vaddr = round_page(vaddr);
482
483         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
484                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
485                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
486         }
487         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
488                 size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
489                 if (size > biggestsize) {
490                         biggestone = i;
491                         biggestsize = size;
492                 }
493         }
494
495         end = phys_avail[biggestone+1];
496
497         /*
498          * Initialize the page and queue locks.
499          */
500         mtx_init(&vm_domainset_lock, "vm domainset lock", NULL, MTX_DEF);
501         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
502                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
503         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
504                 vm_page_domain_init(i);
505
506         /*
507          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
508          * allocator.  Tell UMA how many zones we are going to create
509          * before going fully functional.  UMA will add its zones.
510          *
511          * VM startup zones: vmem, vmem_btag, VM OBJECT, RADIX NODE, MAP,
512          * KMAP ENTRY, MAP ENTRY, VMSPACE.
513          */
514         boot_pages = uma_startup_count(8);
515
516 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
517         /* vmem_startup() calls uma_prealloc(). */
518         boot_pages += vmem_startup_count();
519         /* vm_map_startup() calls uma_prealloc(). */
520         boot_pages += howmany(MAX_KMAP,
521             UMA_SLAB_SPACE / sizeof(struct vm_map));
522
523         /*
524          * Before going fully functional kmem_init() does allocation
525          * from "KMAP ENTRY" and vmem_create() does allocation from "vmem".
526          */
527         boot_pages += 2;
528 #endif
529         /*
530          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
531          * manually fetch the value.
532          */
533         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
534         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
535         new_end = trunc_page(new_end);
536         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
537             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
538         bzero((void *)mapped, end - new_end);
539         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
540
541 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
542     defined(__i386__) || defined(__mips__)
543         /*
544          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
545          * needs to be included in a minidump.
546          *
547          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
548          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
549          *
550          * However, i386 still needs this workspace internally within the
551          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
552          * included should the sf_buf code decide to use them.
553          */
554         last_pa = 0;
555         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
556                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
557                         last_pa = dump_avail[i + 1];
558         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
559         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
560         new_end -= vm_page_dump_size;
561         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
562             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
563         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
564 #else
565         (void)last_pa;
566 #endif
567 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
568         /*
569          * Include the UMA bootstrap pages and vm_page_dump in a crash dump.
570          * When pmap_map() uses the direct map, they are not automatically 
571          * included.
572          */
573         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
574                 dump_add_page(pa);
575 #endif
576         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
577 #ifdef __amd64__
578         /*
579          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
580          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
581          * through the direct map, they are not automatically included.
582          */
583         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
584         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
585         while (pa < last_pa) {
586                 dump_add_page(pa);
587                 pa += PAGE_SIZE;
588         }
589 #endif
590         /*
591          * Compute the number of pages of memory that will be available for
592          * use, taking into account the overhead of a page structure per page.
593          * In other words, solve
594          *      "available physical memory" - round_page(page_range *
595          *          sizeof(struct vm_page)) = page_range * PAGE_SIZE 
596          * for page_range.  
597          */
598         low_avail = phys_avail[0];
599         high_avail = phys_avail[1];
600         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
601                 if (vm_phys_segs[i].start < low_avail)
602                         low_avail = vm_phys_segs[i].start;
603                 if (vm_phys_segs[i].end > high_avail)
604                         high_avail = vm_phys_segs[i].end;
605         }
606         /* Skip the first chunk.  It is already accounted for. */
607         for (i = 2; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
608                 if (phys_avail[i] < low_avail)
609                         low_avail = phys_avail[i];
610                 if (phys_avail[i + 1] > high_avail)
611                         high_avail = phys_avail[i + 1];
612         }
613         first_page = low_avail / PAGE_SIZE;
614 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
615         size = 0;
616         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++)
617                 size += vm_phys_segs[i].end - vm_phys_segs[i].start;
618         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
619                 size += phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
620 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
621         size = high_avail - low_avail;
622 #else
623 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
624 #endif
625
626 #ifdef VM_PHYSSEG_DENSE
627         /*
628          * In the VM_PHYSSEG_DENSE case, the number of pages can account for
629          * the overhead of a page structure per page only if vm_page_array is
630          * allocated from the last physical memory chunk.  Otherwise, we must
631          * allocate page structures representing the physical memory
632          * underlying vm_page_array, even though they will not be used.
633          */
634         if (new_end != high_avail)
635                 page_range = size / PAGE_SIZE;
636         else
637 #endif
638         {
639                 page_range = size / (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page));
640
641                 /*
642                  * If the partial bytes remaining are large enough for
643                  * a page (PAGE_SIZE) without a corresponding
644                  * 'struct vm_page', then new_end will contain an
645                  * extra page after subtracting the length of the VM
646                  * page array.  Compensate by subtracting an extra
647                  * page from new_end.
648                  */
649                 if (size % (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page)) >= PAGE_SIZE) {
650                         if (new_end == high_avail)
651                                 high_avail -= PAGE_SIZE;
652                         new_end -= PAGE_SIZE;
653                 }
654         }
655         end = new_end;
656
657         /*
658          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
659          * However, because this page is allocated from KVM, out-of-bounds
660          * accesses using the direct map will not be trapped.
661          */
662         vaddr += PAGE_SIZE;
663
664         /*
665          * Allocate physical memory for the page structures, and map it.
666          */
667         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
668         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
669             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
670         vm_page_array = (vm_page_t)mapped;
671         vm_page_array_size = page_range;
672
673 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
674         /*
675          * Allocate physical memory for the reservation management system's
676          * data structures, and map it.
677          */
678         if (high_avail == end)
679                 high_avail = new_end;
680         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_avail);
681 #endif
682 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
683         /*
684          * Include vm_page_array and vm_reserv_array in a crash dump.
685          */
686         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
687                 dump_add_page(pa);
688 #endif
689         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
690
691         /*
692          * Add physical memory segments corresponding to the available
693          * physical pages.
694          */
695         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
696                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
697
698         /*
699          * Initialize the physical memory allocator.
700          */
701         vm_phys_init();
702
703         /*
704          * Initialize the page structures and add every available page to the
705          * physical memory allocator's free lists.
706          */
707         vm_cnt.v_page_count = 0;
708         for (segind = 0; segind < vm_phys_nsegs; segind++) {
709                 seg = &vm_phys_segs[segind];
710                 for (m = seg->first_page, pa = seg->start; pa < seg->end;
711                     m++, pa += PAGE_SIZE)
712                         vm_page_init_page(m, pa, segind);
713
714                 /*
715                  * Add the segment to the free lists only if it is covered by
716                  * one of the ranges in phys_avail.  Because we've added the
717                  * ranges to the vm_phys_segs array, we can assume that each
718                  * segment is either entirely contained in one of the ranges,
719                  * or doesn't overlap any of them.
720                  */
721                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
722                         struct vm_domain *vmd;
723
724                         if (seg->start < phys_avail[i] ||
725                             seg->end > phys_avail[i + 1])
726                                 continue;
727
728                         m = seg->first_page;
729                         pagecount = (u_long)atop(seg->end - seg->start);
730
731                         vmd = VM_DOMAIN(seg->domain);
732                         vm_domain_free_lock(vmd);
733                         vm_phys_free_contig(m, pagecount);
734                         vm_domain_freecnt_adj(vmd, (int)pagecount);
735                         vm_domain_free_unlock(vmd);
736                         vm_cnt.v_page_count += (u_int)pagecount;
737
738                         vmd = VM_DOMAIN(seg->domain);
739                         vmd->vmd_page_count += (u_int)pagecount;
740                         vmd->vmd_segs |= 1UL << m->segind;
741                         break;
742                 }
743         }
744
745         /*
746          * Remove blacklisted pages from the physical memory allocator.
747          */
748         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
749         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
750         vm_page_blacklist_check(list, listend);
751
752         list = kern_getenv("vm.blacklist");
753         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
754
755         freeenv(list);
756 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
757         /*
758          * Initialize the reservation management system.
759          */
760         vm_reserv_init();
761 #endif
762         /*
763          * Set an initial domain policy for thread0 so that allocations
764          * can work.
765          */
766         domainset_zero();
767
768         return (vaddr);
769 }
770
771 void
772 vm_page_reference(vm_page_t m)
773 {
774
775         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
776 }
777
778 /*
779  *      vm_page_busy_downgrade:
780  *
781  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
782  */
783 void
784 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
785 {
786         u_int x;
787         bool locked;
788
789         vm_page_assert_xbusied(m);
790         locked = mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
791
792         for (;;) {
793                 x = m->busy_lock;
794                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
795                 if (x != 0 && !locked)
796                         vm_page_lock(m);
797                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
798                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1)))
799                         break;
800                 if (x != 0 && !locked)
801                         vm_page_unlock(m);
802         }
803         if (x != 0) {
804                 wakeup(m);
805                 if (!locked)
806                         vm_page_unlock(m);
807         }
808 }
809
810 /*
811  *      vm_page_sbusied:
812  *
813  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
814  */
815 int
816 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
817 {
818         u_int x;
819
820         x = m->busy_lock;
821         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
822 }
823
824 /*
825  *      vm_page_sunbusy:
826  *
827  *      Shared unbusy a page.
828  */
829 void
830 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
831 {
832         u_int x;
833
834         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
835         vm_page_assert_sbusied(m);
836
837         for (;;) {
838                 x = m->busy_lock;
839                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
840                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
841                             x - VPB_ONE_SHARER))
842                                 break;
843                         continue;
844                 }
845                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
846                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
847                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
848                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
849                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
850                                 break;
851                         continue;
852                 }
853                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
854                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
855
856                 vm_page_lock(m);
857                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
858                         vm_page_unlock(m);
859                         continue;
860                 }
861                 wakeup(m);
862                 vm_page_unlock(m);
863                 break;
864         }
865 }
866
867 /*
868  *      vm_page_busy_sleep:
869  *
870  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
871  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
872  *
873  *      The given page must be locked.
874  *
875  *      If nonshared is true, sleep only if the page is xbusy.
876  */
877 void
878 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg, bool nonshared)
879 {
880         u_int x;
881
882         vm_page_assert_locked(m);
883
884         x = m->busy_lock;
885         if (x == VPB_UNBUSIED || (nonshared && (x & VPB_BIT_SHARED) != 0) ||
886             ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
887             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS))) {
888                 vm_page_unlock(m);
889                 return;
890         }
891         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
892 }
893
894 /*
895  *      vm_page_trysbusy:
896  *
897  *      Try to shared busy a page.
898  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
899  *      The operation never sleeps.
900  */
901 int
902 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
903 {
904         u_int x;
905
906         for (;;) {
907                 x = m->busy_lock;
908                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
909                         return (0);
910                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
911                         return (1);
912         }
913 }
914
915 static void
916 vm_page_xunbusy_locked(vm_page_t m)
917 {
918
919         vm_page_assert_xbusied(m);
920         vm_page_assert_locked(m);
921
922         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
923         /* There is a waiter, do wakeup() instead of vm_page_flash(). */
924         wakeup(m);
925 }
926
927 void
928 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
929 {
930         bool lockacq;
931
932         vm_page_assert_xbusied(m);
933
934         /*
935          * Fast path for unbusy.  If it succeeds, we know that there
936          * are no waiters, so we do not need a wakeup.
937          */
938         if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock, VPB_SINGLE_EXCLUSIVER,
939             VPB_UNBUSIED))
940                 return;
941
942         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
943         if (lockacq)
944                 vm_page_lock(m);
945         vm_page_xunbusy_locked(m);
946         if (lockacq)
947                 vm_page_unlock(m);
948 }
949
950 /*
951  *      vm_page_xunbusy_hard:
952  *
953  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
954  *      It is assumed that the waiters bit is on.
955  */
956 void
957 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
958 {
959
960         vm_page_assert_xbusied(m);
961
962         vm_page_lock(m);
963         vm_page_xunbusy_locked(m);
964         vm_page_unlock(m);
965 }
966
967 /*
968  *      vm_page_flash:
969  *
970  *      Wakeup anyone waiting for the page.
971  *      The ownership bits do not change.
972  *
973  *      The given page must be locked.
974  */
975 void
976 vm_page_flash(vm_page_t m)
977 {
978         u_int x;
979
980         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
981
982         for (;;) {
983                 x = m->busy_lock;
984                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
985                         return;
986                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
987                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
988                         break;
989         }
990         wakeup(m);
991 }
992
993 /*
994  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
995  */
996 void
997 vm_page_change_lock(vm_page_t m, struct mtx **mtx)
998 {
999         struct mtx *mtx1;
1000
1001         mtx1 = vm_page_lockptr(m);
1002         if (*mtx == mtx1)
1003                 return;
1004         if (*mtx != NULL)
1005                 mtx_unlock(*mtx);
1006         *mtx = mtx1;
1007         mtx_lock(mtx1);
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Keep page from being freed by the page daemon
1012  * much of the same effect as wiring, except much lower
1013  * overhead and should be used only for *very* temporary
1014  * holding ("wiring").
1015  */
1016 void
1017 vm_page_hold(vm_page_t mem)
1018 {
1019
1020         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1021         mem->hold_count++;
1022 }
1023
1024 void
1025 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
1026 {
1027
1028         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1029         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
1030         --mem->hold_count;
1031         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
1032                 vm_page_free_toq(mem);
1033 }
1034
1035 /*
1036  *      vm_page_unhold_pages:
1037  *
1038  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
1039  */
1040 void
1041 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
1042 {
1043         struct mtx *mtx;
1044
1045         mtx = NULL;
1046         for (; count != 0; count--) {
1047                 vm_page_change_lock(*ma, &mtx);
1048                 vm_page_unhold(*ma);
1049                 ma++;
1050         }
1051         if (mtx != NULL)
1052                 mtx_unlock(mtx);
1053 }
1054
1055 vm_page_t
1056 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
1057 {
1058         vm_page_t m;
1059
1060 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
1061         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
1062         if (m == NULL)
1063                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
1064         return (m);
1065 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
1066         long pi;
1067
1068         pi = atop(pa);
1069         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
1070                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
1071                 return (m);
1072         }
1073         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
1074 #else
1075 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
1076 #endif
1077 }
1078
1079 /*
1080  *      vm_page_getfake:
1081  *
1082  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
1083  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
1084  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
1085  */
1086 vm_page_t
1087 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1088 {
1089         vm_page_t m;
1090
1091         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1092         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
1093         return (m);
1094 }
1095
1096 void
1097 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1098 {
1099
1100         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1101                 /*
1102                  * The page's memattr might have changed since the
1103                  * previous initialization.  Update the pmap to the
1104                  * new memattr.
1105                  */
1106                 goto memattr;
1107         }
1108         m->phys_addr = paddr;
1109         m->queue = PQ_NONE;
1110         /* Fictitious pages don't use "segind". */
1111         m->flags = PG_FICTITIOUS;
1112         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
1113         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1114         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1115         m->wire_count = 1;
1116         pmap_page_init(m);
1117 memattr:
1118         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1119 }
1120
1121 /*
1122  *      vm_page_putfake:
1123  *
1124  *      Release a fictitious page.
1125  */
1126 void
1127 vm_page_putfake(vm_page_t m)
1128 {
1129
1130         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
1131         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1132             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
1133         uma_zfree(fakepg_zone, m);
1134 }
1135
1136 /*
1137  *      vm_page_updatefake:
1138  *
1139  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
1140  *      memory attribute.
1141  */
1142 void
1143 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1144 {
1145
1146         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1147             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1148         m->phys_addr = paddr;
1149         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1150 }
1151
1152 /*
1153  *      vm_page_free:
1154  *
1155  *      Free a page.
1156  */
1157 void
1158 vm_page_free(vm_page_t m)
1159 {
1160
1161         m->flags &= ~PG_ZERO;
1162         vm_page_free_toq(m);
1163 }
1164
1165 /*
1166  *      vm_page_free_zero:
1167  *
1168  *      Free a page to the zerod-pages queue
1169  */
1170 void
1171 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1172 {
1173
1174         m->flags |= PG_ZERO;
1175         vm_page_free_toq(m);
1176 }
1177
1178 /*
1179  * Unbusy and handle the page queueing for a page from a getpages request that
1180  * was optionally read ahead or behind.
1181  */
1182 void
1183 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1184 {
1185
1186         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1187         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1188
1189         /*
1190          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1191          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1192          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1193          * unless the page is wanted by another thread.
1194          */
1195         vm_page_lock(m);
1196         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1197                 vm_page_activate(m);
1198         else
1199                 vm_page_deactivate(m);
1200         vm_page_unlock(m);
1201         vm_page_xunbusy(m);
1202 }
1203
1204 /*
1205  *      vm_page_sleep_if_busy:
1206  *
1207  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1208  *      Returns TRUE if the thread slept.
1209  *
1210  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1211  *      be locked.
1212  */
1213 int
1214 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1215 {
1216         vm_object_t obj;
1217
1218         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1219         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1220
1221         if (vm_page_busied(m)) {
1222                 /*
1223                  * The page-specific object must be cached because page
1224                  * identity can change during the sleep, causing the
1225                  * re-lock of a different object.
1226                  * It is assumed that a reference to the object is already
1227                  * held by the callers.
1228                  */
1229                 obj = m->object;
1230                 vm_page_lock(m);
1231                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1232                 vm_page_busy_sleep(m, msg, false);
1233                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1234                 return (TRUE);
1235         }
1236         return (FALSE);
1237 }
1238
1239 /*
1240  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1241  *
1242  *      Set all bits in the page's dirty field.
1243  *
1244  *      The object containing the specified page must be locked if the
1245  *      call is made from the machine-independent layer.
1246  *
1247  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1248  *
1249  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1250  */
1251 void
1252 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1253 {
1254
1255         /* Refer to this operation by its public name. */
1256         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1257             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1258         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1259 }
1260
1261 /*
1262  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1263  *
1264  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1265  *
1266  *      The object must be locked.
1267  */
1268 int
1269 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1270 {
1271         vm_page_t mpred;
1272
1273         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1274         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1275         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1276 }
1277
1278 /*
1279  *      vm_page_insert_after:
1280  *
1281  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1282  *
1283  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1284  *      the specified object.
1285  *
1286  *      The object must be locked.
1287  */
1288 static int
1289 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1290     vm_page_t mpred)
1291 {
1292         vm_page_t msucc;
1293
1294         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1295         KASSERT(m->object == NULL,
1296             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1297         if (mpred != NULL) {
1298                 KASSERT(mpred->object == object,
1299                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1300                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1301                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1302                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1303         } else
1304                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1305         if (msucc != NULL)
1306                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1307                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1308
1309         /*
1310          * Record the object/offset pair in this page
1311          */
1312         m->object = object;
1313         m->pindex = pindex;
1314
1315         /*
1316          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1317          */
1318         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1319                 m->object = NULL;
1320                 m->pindex = 0;
1321                 return (1);
1322         }
1323         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1324         return (0);
1325 }
1326
1327 /*
1328  *      vm_page_insert_radixdone:
1329  *
1330  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1331  *      radix trie hooking.
1332  *
1333  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1334  *      specified object.
1335  *
1336  *      The object must be locked.
1337  */
1338 static void
1339 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1340 {
1341
1342         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1343         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1344             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1345         if (mpred != NULL) {
1346                 KASSERT(mpred->object == object,
1347                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1348                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1349                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1350         }
1351
1352         if (mpred != NULL)
1353                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1354         else
1355                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1356
1357         /*
1358          * Show that the object has one more resident page.
1359          */
1360         object->resident_page_count++;
1361
1362         /*
1363          * Hold the vnode until the last page is released.
1364          */
1365         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1366                 vhold(object->handle);
1367
1368         /*
1369          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1370          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1371          */
1372         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1373                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1374 }
1375
1376 /*
1377  *      vm_page_remove:
1378  *
1379  *      Removes the specified page from its containing object, but does not
1380  *      invalidate any backing storage.
1381  *
1382  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1383  */
1384 void
1385 vm_page_remove(vm_page_t m)
1386 {
1387         vm_object_t object;
1388         vm_page_t mrem;
1389
1390         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1391                 vm_page_assert_locked(m);
1392         if ((object = m->object) == NULL)
1393                 return;
1394         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1395         if (vm_page_xbusied(m))
1396                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1397         mrem = vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1398         KASSERT(mrem == m, ("removed page %p, expected page %p", mrem, m));
1399
1400         /*
1401          * Now remove from the object's list of backed pages.
1402          */
1403         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1404
1405         /*
1406          * And show that the object has one fewer resident page.
1407          */
1408         object->resident_page_count--;
1409
1410         /*
1411          * The vnode may now be recycled.
1412          */
1413         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1414                 vdrop(object->handle);
1415
1416         m->object = NULL;
1417 }
1418
1419 /*
1420  *      vm_page_lookup:
1421  *
1422  *      Returns the page associated with the object/offset
1423  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1424  *
1425  *      The object must be locked.
1426  */
1427 vm_page_t
1428 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1429 {
1430
1431         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1432         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1433 }
1434
1435 /*
1436  *      vm_page_find_least:
1437  *
1438  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1439  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1440  *
1441  *      The object must be locked.
1442  */
1443 vm_page_t
1444 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1445 {
1446         vm_page_t m;
1447
1448         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1449         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1450                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1451         return (m);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1456  * resident; if none is found, NULL is returned.
1457  *
1458  * The object must be locked.
1459  */
1460 vm_page_t
1461 vm_page_next(vm_page_t m)
1462 {
1463         vm_page_t next;
1464
1465         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1466         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL) {
1467                 MPASS(next->object == m->object);
1468                 if (next->pindex != m->pindex + 1)
1469                         next = NULL;
1470         }
1471         return (next);
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1476  * resident; if none is found, NULL is returned.
1477  *
1478  * The object must be locked.
1479  */
1480 vm_page_t
1481 vm_page_prev(vm_page_t m)
1482 {
1483         vm_page_t prev;
1484
1485         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1486         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL) {
1487                 MPASS(prev->object == m->object);
1488                 if (prev->pindex != m->pindex - 1)
1489                         prev = NULL;
1490         }
1491         return (prev);
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1496  * pindex which must be already present in the object.
1497  *
1498  * The existing page must not be on a paging queue.
1499  */
1500 vm_page_t
1501 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1502 {
1503         vm_page_t mold;
1504
1505         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1506         KASSERT(mnew->object == NULL,
1507             ("vm_page_replace: page already in object"));
1508
1509         /*
1510          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1511          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1512          * dance.  Double check such functions for more comments.
1513          */
1514
1515         mnew->object = object;
1516         mnew->pindex = pindex;
1517         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1518         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1519             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1520
1521         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1522         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1523         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1524
1525         mold->object = NULL;
1526         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1527
1528         /*
1529          * The object's resident_page_count does not change because we have
1530          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1531          */
1532         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1533                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1534         return (mold);
1535 }
1536
1537 /*
1538  *      vm_page_rename:
1539  *
1540  *      Move the given memory entry from its
1541  *      current object to the specified target object/offset.
1542  *
1543  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1544  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1545  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1546  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1547  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1548  *
1549  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1550  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1551  *            swap.
1552  *
1553  *      The objects must be locked.
1554  */
1555 int
1556 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1557 {
1558         vm_page_t mpred;
1559         vm_pindex_t opidx;
1560
1561         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1562
1563         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1564         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1565             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1566
1567         /*
1568          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1569          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1570          * function.
1571          */
1572         opidx = m->pindex;
1573         m->pindex = new_pindex;
1574         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1575                 m->pindex = opidx;
1576                 return (1);
1577         }
1578
1579         /*
1580          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1581          * the listq iterator is tainted.
1582          */
1583         m->pindex = opidx;
1584         vm_page_lock(m);
1585         vm_page_remove(m);
1586
1587         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1588         m->pindex = new_pindex;
1589         m->object = new_object;
1590         vm_page_unlock(m);
1591         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1592         vm_page_dirty(m);
1593         return (0);
1594 }
1595
1596 /*
1597  *      vm_page_alloc:
1598  *
1599  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1600  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1601  *
1602  *      The caller must always specify an allocation class.
1603  *
1604  *      allocation classes:
1605  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1606  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1607  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1608  *
1609  *      optional allocation flags:
1610  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1611  *                              intends to allocate
1612  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1613  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1614  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1615  *                              should not be exclusive busy
1616  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1617  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1618  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1619  */
1620 vm_page_t
1621 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1622 {
1623
1624         return (vm_page_alloc_after(object, pindex, req, object != NULL ?
1625             vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) : NULL));
1626 }
1627
1628 vm_page_t
1629 vm_page_alloc_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1630     int req)
1631 {
1632
1633         return (vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1634             object != NULL ? vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) :
1635             NULL));
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Allocate a page in the specified object with the given page index.  To
1640  * optimize insertion of the page into the object, the caller must also specifiy
1641  * the resident page in the object with largest index smaller than the given
1642  * page index, or NULL if no such page exists.
1643  */
1644 vm_page_t
1645 vm_page_alloc_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1646     int req, vm_page_t mpred)
1647 {
1648         struct vm_domainset_iter di;
1649         vm_page_t m;
1650         int domain;
1651
1652         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, &domain, &req);
1653         do {
1654                 m = vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1655                     mpred);
1656                 if (m != NULL)
1657                         break;
1658         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
1659
1660         return (m);
1661 }
1662
1663 /*
1664  * Returns true if the number of free pages exceeds the minimum
1665  * for the request class and false otherwise.
1666  */
1667 int
1668 vm_domain_available(struct vm_domain *vmd, int req, int npages)
1669 {
1670
1671         vm_domain_free_assert_locked(vmd);
1672         req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1673
1674         /*
1675          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1676          */
1677         if (curproc == pageproc && req != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1678                 req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1679
1680         if (vmd->vmd_free_count >= npages + vmd->vmd_free_reserved ||
1681             (req == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1682             vmd->vmd_free_count >= npages + vmd->vmd_interrupt_free_min) ||
1683             (req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1684             vmd->vmd_free_count >= npages))
1685                 return (1);
1686
1687         return (0);
1688 }
1689
1690 vm_page_t
1691 vm_page_alloc_domain_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1692     int req, vm_page_t mpred)
1693 {
1694         struct vm_domain *vmd;
1695         vm_page_t m;
1696         int flags;
1697         u_int free_count;
1698
1699         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1700             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1701             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1702             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1703             ("inconsistent object(%p)/req(%x)", object, req));
1704         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1705             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1706         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex < pindex,
1707             ("mpred %p doesn't precede pindex 0x%jx", mpred,
1708             (uintmax_t)pindex));
1709         if (object != NULL)
1710                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1711
1712 again:
1713         m = NULL;
1714 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1715         if (vm_object_reserv(object) &&
1716             (m = vm_reserv_extend(req, object, pindex, domain, mpred))
1717             != NULL) {
1718                 domain = vm_phys_domain(m);
1719                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
1720                 goto found;
1721         }
1722 #endif
1723         vmd = VM_DOMAIN(domain);
1724         vm_domain_free_lock(vmd);
1725         if (vm_domain_available(vmd, req, 1)) {
1726                 /*
1727                  * Can we allocate the page from a reservation?
1728                  */
1729 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1730                 if (!vm_object_reserv(object) ||
1731                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex,
1732                     domain, mpred)) == NULL)
1733 #endif
1734                 {
1735                         /*
1736                          * If not, allocate it from the free page queues.
1737                          */
1738                         m = vm_phys_alloc_pages(domain, object != NULL ?
1739                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1740 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1741                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive(domain)) {
1742                                 m = vm_phys_alloc_pages(domain,
1743                                     object != NULL ?
1744                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1745                                     0);
1746                         }
1747 #endif
1748                 }
1749         }
1750         if (m == NULL) {
1751                 /*
1752                  * Not allocatable, give up.
1753                  */
1754                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, object, req))
1755                         goto again;
1756                 return (NULL);
1757         }
1758
1759         /*
1760          *  At this point we had better have found a good page.
1761          */
1762         KASSERT(m != NULL, ("missing page"));
1763         free_count = vm_domain_freecnt_adj(vmd, -1);
1764         vm_domain_free_unlock(vmd);
1765
1766         /*
1767          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1768          * we would be nearly out of memory.
1769          */
1770         if (vm_paging_needed(vmd, free_count))
1771                 pagedaemon_wakeup(vmd->vmd_domain);
1772 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1773 found:
1774 #endif
1775         vm_page_alloc_check(m);
1776
1777         /*
1778          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1779          */
1780         flags = 0;
1781         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1782                 flags = PG_ZERO;
1783         flags &= m->flags;
1784         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1785                 flags |= PG_NODUMP;
1786         m->flags = flags;
1787         m->aflags = 0;
1788         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1789             VPO_UNMANAGED : 0;
1790         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1791         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1792                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1793         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1794                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1795         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1796                 /*
1797                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1798                  * page is inserted into the object.
1799                  */
1800                 vm_wire_add(1);
1801                 m->wire_count = 1;
1802         }
1803         m->act_count = 0;
1804
1805         if (object != NULL) {
1806                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1807                         pagedaemon_wakeup(domain);
1808                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1809                                 vm_wire_sub(1);
1810                                 m->wire_count = 0;
1811                         }
1812                         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
1813                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1814                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1815                         /* Don't change PG_ZERO. */
1816                         vm_page_free_toq(m);
1817                         if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
1818                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
1819                                 vm_radix_wait();
1820                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
1821                         }
1822                         return (NULL);
1823                 }
1824
1825                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1826                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1827                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1828                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1829         } else
1830                 m->pindex = pindex;
1831
1832         return (m);
1833 }
1834
1835 /*
1836  *      vm_page_alloc_contig:
1837  *
1838  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1839  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1840  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1841  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1842  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1843  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1844  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1845  *      and "boundary" must be a power of two.
1846  *
1847  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1848  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1849  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1850  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1851  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1852  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1853  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1854  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1855  *
1856  *      The specified object may not contain fictitious pages.
1857  *
1858  *      The caller must always specify an allocation class.
1859  *
1860  *      allocation classes:
1861  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1862  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1863  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1864  *
1865  *      optional allocation flags:
1866  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1867  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1868  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1869  *                              should not be exclusive busy
1870  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1871  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1872  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1873  */
1874 vm_page_t
1875 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1876     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1877     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1878 {
1879         struct vm_domainset_iter di;
1880         vm_page_t m;
1881         int domain;
1882
1883         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, &domain, &req);
1884         do {
1885                 m = vm_page_alloc_contig_domain(object, pindex, domain, req,
1886                     npages, low, high, alignment, boundary, memattr);
1887                 if (m != NULL)
1888                         break;
1889         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
1890
1891         return (m);
1892 }
1893
1894 vm_page_t
1895 vm_page_alloc_contig_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1896     int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1897     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1898 {
1899         struct vm_domain *vmd;
1900         vm_page_t m, m_ret, mpred;
1901         u_int busy_lock, flags, oflags;
1902
1903         mpred = NULL;   /* XXX: pacify gcc */
1904         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1905             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1906             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1907             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1908             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object(%p)/req(%x)", object,
1909             req));
1910         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1911             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1912         if (object != NULL) {
1913                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1914                 KASSERT((object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0,
1915                     ("vm_page_alloc_contig: object %p has fictitious pages",
1916                     object));
1917         }
1918         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1919
1920         if (object != NULL) {
1921                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1922                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1923                     ("vm_page_alloc_contig: pindex already allocated"));
1924         }
1925
1926         /*
1927          * Can we allocate the pages without the number of free pages falling
1928          * below the lower bound for the allocation class?
1929          */
1930 again:
1931 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1932         if (vm_object_reserv(object) &&
1933             (m_ret = vm_reserv_extend_contig(req, object, pindex, domain,
1934             npages, low, high, alignment, boundary, mpred)) != NULL) {
1935                 domain = vm_phys_domain(m_ret);
1936                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
1937                 goto found;
1938         }
1939 #endif
1940         m_ret = NULL;
1941         vmd = VM_DOMAIN(domain);
1942         vm_domain_free_lock(vmd);
1943         if (vm_domain_available(vmd, req, npages)) {
1944                 /*
1945                  * Can we allocate the pages from a reservation?
1946                  */
1947 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1948 retry:
1949                 if (!vm_object_reserv(object) ||
1950                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, domain,
1951                     npages, low, high, alignment, boundary, mpred)) == NULL)
1952 #endif
1953                         /*
1954                          * If not, allocate them from the free page queues.
1955                          */
1956                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(domain, npages, low, high,
1957                             alignment, boundary);
1958 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1959                 if (m_ret == NULL && vm_reserv_reclaim_contig(
1960                     domain, npages, low, high, alignment, boundary))
1961                         goto retry;
1962 #endif
1963         }
1964         if (m_ret == NULL) {
1965                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, object, req))
1966                         goto again;
1967                 return (NULL);
1968         }
1969         vm_domain_freecnt_adj(vmd, -npages);
1970         vm_domain_free_unlock(vmd);
1971 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1972 found:
1973 #endif
1974         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++)
1975                 vm_page_alloc_check(m);
1976
1977         /*
1978          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1979          */
1980         flags = 0;
1981         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1982                 flags = PG_ZERO;
1983         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1984                 flags |= PG_NODUMP;
1985         oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1986             VPO_UNMANAGED : 0;
1987         busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1988         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1989                 busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1990         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1991                 busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1992         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1993                 vm_wire_add(npages);
1994         if (object != NULL) {
1995                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1996                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1997                         memattr = object->memattr;
1998         }
1999         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2000                 m->aflags = 0;
2001                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
2002                 m->busy_lock = busy_lock;
2003                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2004                         m->wire_count = 1;
2005                 m->act_count = 0;
2006                 m->oflags = oflags;
2007                 if (object != NULL) {
2008                         if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
2009                                 pagedaemon_wakeup(domain);
2010                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2011                                         vm_wire_sub(npages);
2012                                 KASSERT(m->object == NULL,
2013                                     ("page %p has object", m));
2014                                 mpred = m;
2015                                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2016                                         if (m <= mpred &&
2017                                             (req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2018                                                 m->wire_count = 0;
2019                                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2020                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2021                                         /* Don't change PG_ZERO. */
2022                                         vm_page_free_toq(m);
2023                                 }
2024                                 if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
2025                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2026                                         vm_radix_wait();
2027                                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2028                                 }
2029                                 return (NULL);
2030                         }
2031                         mpred = m;
2032                 } else
2033                         m->pindex = pindex;
2034                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2035                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
2036                 pindex++;
2037         }
2038         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2039         if (vm_paging_needed(vmd, vmd->vmd_free_count))
2040                 pagedaemon_wakeup(domain);
2041         return (m_ret);
2042 }
2043
2044 /*
2045  * Check a page that has been freshly dequeued from a freelist.
2046  */
2047 static void
2048 vm_page_alloc_check(vm_page_t m)
2049 {
2050
2051         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
2052         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2053             ("page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
2054         KASSERT(!vm_page_held(m), ("page %p is held", m));
2055         KASSERT(!vm_page_busied(m), ("page %p is busy", m));
2056         KASSERT(m->dirty == 0, ("page %p is dirty", m));
2057         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
2058             ("page %p has unexpected memattr %d",
2059             m, pmap_page_get_memattr(m)));
2060         KASSERT(m->valid == 0, ("free page %p is valid", m));
2061 }
2062
2063 /*
2064  *      vm_page_alloc_freelist:
2065  *
2066  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2067  *
2068  *      The caller must always specify an allocation class.
2069  *
2070  *      allocation classes:
2071  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2072  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2073  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2074  *
2075  *      optional allocation flags:
2076  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2077  *                              intends to allocate
2078  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2079  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2080  */
2081 vm_page_t
2082 vm_page_alloc_freelist(int freelist, int req)
2083 {
2084         struct vm_domainset_iter di;
2085         vm_page_t m;
2086         int domain;
2087
2088         vm_domainset_iter_page_init(&di, kernel_object, &domain, &req);
2089         do {
2090                 m = vm_page_alloc_freelist_domain(domain, freelist, req);
2091                 if (m != NULL)
2092                         break;
2093         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
2094
2095         return (m);
2096 }
2097
2098 vm_page_t
2099 vm_page_alloc_freelist_domain(int domain, int freelist, int req)
2100 {
2101         struct vm_domain *vmd;
2102         vm_page_t m;
2103         u_int flags, free_count;
2104
2105         /*
2106          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2107          */
2108         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2109 again:
2110         vm_domain_free_lock(vmd);
2111         if (vm_domain_available(vmd, req, 1))
2112                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(domain, freelist,
2113                     VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2114         if (m == NULL) {
2115                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, NULL, req))
2116                         goto again;
2117                 return (NULL);
2118         }
2119         free_count = vm_domain_freecnt_adj(vmd, -1);
2120         vm_domain_free_unlock(vmd);
2121         vm_page_alloc_check(m);
2122
2123         /*
2124          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2125          */
2126         m->aflags = 0;
2127         flags = 0;
2128         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2129                 flags = PG_ZERO;
2130         m->flags &= flags;
2131         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2132                 /*
2133                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2134                  * not belong to an object.
2135                  */
2136                 vm_wire_add(1);
2137                 m->wire_count = 1;
2138         }
2139         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2140         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2141         if (vm_paging_needed(vmd, free_count))
2142                 pagedaemon_wakeup(domain);
2143         return (m);
2144 }
2145
2146 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2147 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2148 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2149
2150 /*
2151  *      vm_page_scan_contig:
2152  *
2153  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2154  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2155  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2156  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2157  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2158  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2159  *      multiple of "boundary".
2160  *
2161  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2162  *      structure within vm_page_array[].
2163  *
2164  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2165  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2166  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2167  */
2168 vm_page_t
2169 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2170     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2171 {
2172         struct mtx *m_mtx;
2173         vm_object_t object;
2174         vm_paddr_t pa;
2175         vm_page_t m, m_run;
2176 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2177         int level;
2178 #endif
2179         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2180
2181         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2182         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2183         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2184         m_run = NULL;
2185         run_len = 0;
2186         m_mtx = NULL;
2187         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2188                 KASSERT((m->flags & PG_MARKER) == 0,
2189                     ("page %p is PG_MARKER", m));
2190                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 || m->wire_count == 1,
2191                     ("fictitious page %p has invalid wire count", m));
2192
2193                 /*
2194                  * If the current page would be the start of a run, check its
2195                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2196                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2197                  * terminate the scan or advance to the next page that
2198                  * satisfies the failed condition.
2199                  */
2200                 if (run_len == 0) {
2201                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2202                         if (m + npages > m_end)
2203                                 break;
2204                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2205                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2206                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2207                                 continue;
2208                         }
2209                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2210                             boundary) != 0) {
2211                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2212                                 continue;
2213                         }
2214                 } else
2215                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2216
2217                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2218                 m_inc = 1;
2219 retry:
2220                 if (vm_page_held(m))
2221                         run_ext = 0;
2222 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2223                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2224                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2225                         run_ext = 0;
2226                         /* Advance to the end of the reservation. */
2227                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2228                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2229                             pa);
2230                 }
2231 #endif
2232                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2233                         /*
2234                          * The page is considered eligible for relocation if
2235                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2236                          * the page daemon.
2237                          */
2238                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2239                                 mtx_unlock(m_mtx);
2240                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2241                                 mtx_lock(m_mtx);
2242                                 if (m->object != object) {
2243                                         /*
2244                                          * The page may have been freed.
2245                                          */
2246                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2247                                         goto retry;
2248                                 } else if (vm_page_held(m)) {
2249                                         run_ext = 0;
2250                                         goto unlock;
2251                                 }
2252                         }
2253                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2254                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2255                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2256                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2257                             object->type != OBJT_SWAP &&
2258                             object->type != OBJT_VNODE) {
2259                                 run_ext = 0;
2260 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2261                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2262                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2263                                 run_ext = 0;
2264                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2265                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2266                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2267                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2268 #endif
2269                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2270                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2271                                 /*
2272                                  * The page is allocated but eligible for
2273                                  * relocation.  Extend the current run by one
2274                                  * page.
2275                                  */
2276                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2277                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2278                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2279                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2280                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2281                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2282                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2283                                 run_ext = 1;
2284                         } else
2285                                 run_ext = 0;
2286 unlock:
2287                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2288 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2289                 } else if (level >= 0) {
2290                         /*
2291                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2292                          * other words, it is still free.  Extend the current
2293                          * run by one page.
2294                          */
2295                         run_ext = 1;
2296 #endif
2297                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2298                         /*
2299                          * The page is enqueued in the physical memory
2300                          * allocator's free page queues.  Moreover, it is the
2301                          * first page in a power-of-two-sized run of
2302                          * contiguous free pages.  Add these pages to the end
2303                          * of the current run, and jump ahead.
2304                          */
2305                         run_ext = 1 << order;
2306                         m_inc = 1 << order;
2307                 } else {
2308                         /*
2309                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2310                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2311                          * free page queues.  However, it is not the first
2312                          * page in a run of contiguous free pages.  (This case
2313                          * rarely occurs because the scan is performed in
2314                          * ascending order.) (2) It is not reserved, and it is
2315                          * transitioning from free to allocated.  (Conversely,
2316                          * the transition from allocated to free for managed
2317                          * pages is blocked by the page lock.) (3) It is
2318                          * allocated but not contained by an object and not
2319                          * wired, e.g., allocated by Xen's balloon driver.
2320                          */
2321                         run_ext = 0;
2322                 }
2323
2324                 /*
2325                  * Extend or reset the current run of pages.
2326                  */
2327                 if (run_ext > 0) {
2328                         if (run_len == 0)
2329                                 m_run = m;
2330                         run_len += run_ext;
2331                 } else {
2332                         if (run_len > 0) {
2333                                 m_run = NULL;
2334                                 run_len = 0;
2335                         }
2336                 }
2337         }
2338         if (m_mtx != NULL)
2339                 mtx_unlock(m_mtx);
2340         if (run_len >= npages)
2341                 return (m_run);
2342         return (NULL);
2343 }
2344
2345 /*
2346  *      vm_page_reclaim_run:
2347  *
2348  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2349  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2350  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2351  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2352  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2353  *      physical address above "high".
2354  *
2355  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2356  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2357  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2358  *      unsuccessful.
2359  *
2360  *      "req_class" must be an allocation class.
2361  */
2362 static int
2363 vm_page_reclaim_run(int req_class, int domain, u_long npages, vm_page_t m_run,
2364     vm_paddr_t high)
2365 {
2366         struct vm_domain *vmd;
2367         struct mtx *m_mtx;
2368         struct spglist free;
2369         vm_object_t object;
2370         vm_paddr_t pa;
2371         vm_page_t m, m_end, m_new;
2372         int error, order, req;
2373
2374         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2375             ("req_class is not an allocation class"));
2376         SLIST_INIT(&free);
2377         error = 0;
2378         m = m_run;
2379         m_end = m_run + npages;
2380         m_mtx = NULL;
2381         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2382                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2383                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2384
2385                 /*
2386                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2387                  */
2388                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2389 retry:
2390                 if (vm_page_held(m))
2391                         error = EBUSY;
2392                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2393                         /*
2394                          * The page is relocated if and only if it could be
2395                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2396                          */
2397                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2398                                 mtx_unlock(m_mtx);
2399                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2400                                 mtx_lock(m_mtx);
2401                                 if (m->object != object) {
2402                                         /*
2403                                          * The page may have been freed.
2404                                          */
2405                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2406                                         goto retry;
2407                                 } else if (vm_page_held(m)) {
2408                                         error = EBUSY;
2409                                         goto unlock;
2410                                 }
2411                         }
2412                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2413                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2414                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2415                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2416                             object->type != OBJT_SWAP &&
2417                             object->type != OBJT_VNODE)
2418                                 error = EINVAL;
2419                         else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2420                                 error = EINVAL;
2421                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2422                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2423                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2424                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2425                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2426                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2427                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2428                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2429                                 if (m->valid != 0) {
2430                                         /*
2431                                          * First, try to allocate a new page
2432                                          * that is above "high".  Failing
2433                                          * that, try to allocate a new page
2434                                          * that is below "m_run".  Allocate
2435                                          * the new page between the end of
2436                                          * "m_run" and "high" only as a last
2437                                          * resort.
2438                                          */
2439                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2440                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2441                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2442                                         if (trunc_page(high) !=
2443                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2444                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2445                                                     NULL, 0, req, 1,
2446                                                     round_page(high),
2447                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2448                                                     PAGE_SIZE, 0,
2449                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2450                                         } else
2451                                                 m_new = NULL;
2452                                         if (m_new == NULL) {
2453                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2454                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2455                                                     NULL, 0, req, 1,
2456                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2457                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2458                                         }
2459                                         if (m_new == NULL) {
2460                                                 pa += ptoa(npages);
2461                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2462                                                     NULL, 0, req, 1,
2463                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2464                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2465                                         }
2466                                         if (m_new == NULL) {
2467                                                 error = ENOMEM;
2468                                                 goto unlock;
2469                                         }
2470                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2471                                             ("page %p is wired", m));
2472
2473                                         /*
2474                                          * Replace "m" with the new page.  For
2475                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2476                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2477                                          * as if vm_page_free() was called.
2478                                          */
2479                                         if (object->ref_count != 0)
2480                                                 pmap_remove_all(m);
2481                                         m_new->aflags = m->aflags;
2482                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2483                                             ("page %p is managed", m));
2484                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2485                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2486                                         m_new->valid = m->valid;
2487                                         m_new->dirty = m->dirty;
2488                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2489                                         vm_page_xbusy(m);
2490                                         vm_page_remque(m);
2491                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2492                                             m->pindex, m);
2493                                         m->valid = 0;
2494                                         vm_page_undirty(m);
2495
2496                                         /*
2497                                          * The new page must be deactivated
2498                                          * before the object is unlocked.
2499                                          */
2500                                         vm_page_change_lock(m_new, &m_mtx);
2501                                         vm_page_deactivate(m_new);
2502                                 } else {
2503                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2504                                         vm_page_remque(m);
2505                                         vm_page_remove(m);
2506                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2507                                             ("page %p is dirty", m));
2508                                 }
2509                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2510                         } else
2511                                 error = EBUSY;
2512 unlock:
2513                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2514                 } else {
2515                         MPASS(vm_phys_domain(m) == domain);
2516                         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2517                         vm_domain_free_lock(vmd);
2518                         order = m->order;
2519                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2520                                 /*
2521                                  * The page is enqueued in the physical memory
2522                                  * allocator's free page queues.  Moreover, it
2523                                  * is the first page in a power-of-two-sized
2524                                  * run of contiguous free pages.  Jump ahead
2525                                  * to the last page within that run, and
2526                                  * continue from there.
2527                                  */
2528                                 m += (1 << order) - 1;
2529                         }
2530 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2531                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2532                                 order = 0;
2533 #endif
2534                         vm_domain_free_unlock(vmd);
2535                         if (order == VM_NFREEORDER)
2536                                 error = EINVAL;
2537                 }
2538         }
2539         if (m_mtx != NULL)
2540                 mtx_unlock(m_mtx);
2541         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2542                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
2543                 vm_domain_free_lock(vmd);
2544                 do {
2545                         MPASS(vm_phys_domain(m) == domain);
2546                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2547                         vm_page_free_phys(vmd, m);
2548                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2549                 vm_domain_free_wakeup(vmd);
2550                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2551         }
2552         return (error);
2553 }
2554
2555 #define NRUNS   16
2556
2557 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2558
2559 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2560
2561 #define MIN_RECLAIM     8
2562
2563 /*
2564  *      vm_page_reclaim_contig:
2565  *
2566  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2567  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2568  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2569  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2570  *      fail due to a shortage of free pages.  When reclamation fails, callers
2571  *      are expected to perform vm_wait() before retrying a failed allocation
2572  *      operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2573  *
2574  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2575  *
2576  *      allocation classes:
2577  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2578  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2579  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2580  *
2581  *      The optional allocation flags are ignored.
2582  *
2583  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2584  *      must be a power of two.
2585  */
2586 bool
2587 vm_page_reclaim_contig_domain(int domain, int req, u_long npages,
2588     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2589 {
2590         struct vm_domain *vmd;
2591         vm_paddr_t curr_low;
2592         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2593         u_long count, reclaimed;
2594         int error, i, options, req_class;
2595
2596         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2597         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2598         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2599         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2600
2601         /*
2602          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2603          */
2604         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2605                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2606
2607         /*
2608          * Return if the number of free pages cannot satisfy the requested
2609          * allocation.
2610          */
2611         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2612         count = vmd->vmd_free_count;
2613         if (count < npages + vmd->vmd_free_reserved || (count < npages +
2614             vmd->vmd_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2615             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2616                 return (false);
2617
2618         /*
2619          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2620          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2621          */
2622         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2623                 /*
2624                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2625                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2626                  */
2627                 curr_low = low;
2628                 count = 0;
2629                 for (;;) {
2630                         m_run = vm_phys_scan_contig(domain, npages, curr_low,
2631                             high, alignment, boundary, options);
2632                         if (m_run == NULL)
2633                                 break;
2634                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2635                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2636                         count++;
2637                 }
2638
2639                 /*
2640                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2641                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2642                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2643                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2644                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2645                  */
2646                 reclaimed = 0;
2647                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2648                         count--;
2649                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2650                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, domain, npages,
2651                             m_run, high);
2652                         if (error == 0) {
2653                                 reclaimed += npages;
2654                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2655                                         return (true);
2656                         }
2657                 }
2658
2659                 /*
2660                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2661                  * the last scan had no restrictions.
2662                  */
2663                 if (options == VPSC_NORESERV)
2664                         options = VPSC_NOSUPER;
2665                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2666                         options = VPSC_ANY;
2667                 else if (options == VPSC_ANY)
2668                         return (reclaimed != 0);
2669         }
2670 }
2671
2672 bool
2673 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2674     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2675 {
2676         struct vm_domainset_iter di;
2677         int domain;
2678         bool ret;
2679
2680         vm_domainset_iter_page_init(&di, kernel_object, &domain, &req);
2681         do {
2682                 ret = vm_page_reclaim_contig_domain(domain, req, npages, low,
2683                     high, alignment, boundary);
2684                 if (ret)
2685                         break;
2686         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
2687
2688         return (ret);
2689 }
2690
2691 /*
2692  * Set the domain in the appropriate page level domainset.
2693  */
2694 void
2695 vm_domain_set(struct vm_domain *vmd)
2696 {
2697
2698         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2699         if (!vmd->vmd_minset && vm_paging_min(vmd)) {
2700                 vmd->vmd_minset = 1;
2701                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &vm_min_domains);
2702         }
2703         if (!vmd->vmd_severeset && vm_paging_severe(vmd)) {
2704                 vmd->vmd_severeset = 1;
2705                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_severe_domains);
2706         }
2707         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2708 }
2709
2710 /*
2711  * Clear the domain from the appropriate page level domainset.
2712  */
2713 static void
2714 vm_domain_clear(struct vm_domain *vmd)
2715 {
2716
2717         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2718         if (vmd->vmd_minset && !vm_paging_min(vmd)) {
2719                 vmd->vmd_minset = 0;
2720                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_min_domains);
2721                 if (vm_min_waiters != 0) {
2722                         vm_min_waiters = 0;
2723                         wakeup(&vm_min_domains);
2724                 }
2725         }
2726         if (vmd->vmd_severeset && !vm_paging_severe(vmd)) {
2727                 vmd->vmd_severeset = 0;
2728                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_severe_domains);
2729                 if (vm_severe_waiters != 0) {
2730                         vm_severe_waiters = 0;
2731                         wakeup(&vm_severe_domains);
2732                 }
2733         }
2734         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * Wait for free pages to exceed the min threshold globally.
2739  */
2740 void
2741 vm_wait_min(void)
2742 {
2743
2744         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2745         while (vm_page_count_min()) {
2746                 vm_min_waiters++;
2747                 msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PVM, "vmwait", 0);
2748         }
2749         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2750 }
2751
2752 /*
2753  * Wait for free pages to exceed the severe threshold globally.
2754  */
2755 void
2756 vm_wait_severe(void)
2757 {
2758
2759         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2760         while (vm_page_count_severe()) {
2761                 vm_severe_waiters++;
2762                 msleep(&vm_severe_domains, &vm_domainset_lock, PVM,
2763                     "vmwait", 0);
2764         }
2765         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2766 }
2767
2768 u_int
2769 vm_wait_count(void)
2770 {
2771
2772         return (vm_severe_waiters + vm_min_waiters);
2773 }
2774
2775 static void
2776 vm_wait_doms(const domainset_t *wdoms)
2777 {
2778
2779         /*
2780          * We use racey wakeup synchronization to avoid expensive global
2781          * locking for the pageproc when sleeping with a non-specific vm_wait.
2782          * To handle this, we only sleep for one tick in this instance.  It
2783          * is expected that most allocations for the pageproc will come from
2784          * kmem or vm_page_grab* which will use the more specific and
2785          * race-free vm_wait_domain().
2786          */
2787         if (curproc == pageproc) {
2788                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2789                 vm_pageproc_waiters++;
2790                 msleep(&vm_pageproc_waiters, &vm_domainset_lock, PVM,
2791                     "pageprocwait", 1);
2792                 mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2793         } else {
2794                 /*
2795                  * XXX Ideally we would wait only until the allocation could
2796                  * be satisfied.  This condition can cause new allocators to
2797                  * consume all freed pages while old allocators wait.
2798                  */
2799                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2800                 if (DOMAINSET_SUBSET(&vm_min_domains, wdoms)) {
2801                         vm_min_waiters++;
2802                         msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PVM,
2803                             "vmwait", 0);
2804                 }
2805                 mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2806         }
2807 }
2808
2809 /*
2810  *      vm_wait_domain:
2811  *
2812  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2813  *      - Called in various places after failed memory allocations.
2814  */
2815 void
2816 vm_wait_domain(int domain)
2817 {
2818         struct vm_domain *vmd;
2819         domainset_t wdom;
2820
2821         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2822         vm_domain_free_assert_locked(vmd);
2823
2824         if (curproc == pageproc) {
2825                 vmd->vmd_pageout_pages_needed = 1;
2826                 msleep(&vmd->vmd_pageout_pages_needed,
2827                     vm_domain_free_lockptr(vmd), PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2828         } else {
2829                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2830                 if (pageproc == NULL)
2831                         panic("vm_wait in early boot");
2832                 DOMAINSET_ZERO(&wdom);
2833                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &wdom);
2834                 vm_wait_doms(&wdom);
2835         }
2836 }
2837
2838 /*
2839  *      vm_wait:
2840  *
2841  *      Sleep until free pages are available for allocation in the
2842  *      affinity domains of the obj.  If obj is NULL, the domain set
2843  *      for the calling thread is used.
2844  *      Called in various places after failed memory allocations.
2845  */
2846 void
2847 vm_wait(vm_object_t obj)
2848 {
2849         struct domainset *d;
2850
2851         d = NULL;
2852
2853         /*
2854          * Carefully fetch pointers only once: the struct domainset
2855          * itself is ummutable but the pointer might change.
2856          */
2857         if (obj != NULL)
2858                 d = obj->domain.dr_policy;
2859         if (d == NULL)
2860                 d = curthread->td_domain.dr_policy;
2861
2862         vm_wait_doms(&d->ds_mask);
2863 }
2864
2865 /*
2866  *      vm_domain_alloc_fail:
2867  *
2868  *      Called when a page allocation function fails.  Informs the
2869  *      pagedaemon and performs the requested wait.  Requires the
2870  *      domain_free and object lock on entry.  Returns with the
2871  *      object lock held and free lock released.  Returns an error when
2872  *      retry is necessary.
2873  *
2874  */
2875 static int
2876 vm_domain_alloc_fail(struct vm_domain *vmd, vm_object_t object, int req)
2877 {
2878
2879         vm_domain_free_assert_locked(vmd);
2880
2881         atomic_add_int(&vmd->vmd_pageout_deficit,
2882             max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2883         if (req & (VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL)) {
2884                 if (object != NULL) 
2885                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2886                 vm_wait_domain(vmd->vmd_domain);
2887                 if (object != NULL) 
2888                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2889                 if (req & VM_ALLOC_WAITOK)
2890                         return (EAGAIN);
2891         } else {
2892                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2893                 pagedaemon_wakeup(vmd->vmd_domain);
2894         }
2895         return (0);
2896 }
2897
2898 /*
2899  *      vm_waitpfault:
2900  *
2901  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2902  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2903  *        can be easily tracked.
2904  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2905  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2906  *        this balance without careful testing first.
2907  */
2908 void
2909 vm_waitpfault(void)
2910 {
2911
2912         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
2913         if (vm_page_count_min()) {
2914                 vm_min_waiters++;
2915                 msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PUSER, "pfault", 0);
2916         }
2917         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
2918 }
2919
2920 struct vm_pagequeue *
2921 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2922 {
2923
2924         return (&vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2925 }
2926
2927 /*
2928  *      vm_page_dequeue:
2929  *
2930  *      Remove the given page from its current page queue.
2931  *
2932  *      The page must be locked.
2933  */
2934 void
2935 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2936 {
2937         struct vm_pagequeue *pq;
2938
2939         vm_page_assert_locked(m);
2940         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2941             m));
2942         pq = vm_page_pagequeue(m);
2943         vm_pagequeue_lock(pq);
2944         m->queue = PQ_NONE;
2945         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2946         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2947         vm_pagequeue_unlock(pq);
2948 }
2949
2950 /*
2951  *      vm_page_dequeue_locked:
2952  *
2953  *      Remove the given page from its current page queue.
2954  *
2955  *      The page and page queue must be locked.
2956  */
2957 void
2958 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2959 {
2960         struct vm_pagequeue *pq;
2961
2962         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2963         pq = vm_page_pagequeue(m);
2964         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2965         m->queue = PQ_NONE;
2966         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2967         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2968 }
2969
2970 /*
2971  *      vm_page_enqueue:
2972  *
2973  *      Add the given page to the specified page queue.
2974  *
2975  *      The page must be locked.
2976  */
2977 static void
2978 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2979 {
2980         struct vm_pagequeue *pq;
2981
2982         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2983         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2984             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2985             queue, m));
2986         pq = &vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2987         vm_pagequeue_lock(pq);
2988         m->queue = queue;
2989         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2990         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2991         vm_pagequeue_unlock(pq);
2992 }
2993
2994 /*
2995  *      vm_page_requeue:
2996  *
2997  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2998  *
2999  *      The page must be locked.
3000  */
3001 void
3002 vm_page_requeue(vm_page_t m)
3003 {
3004         struct vm_pagequeue *pq;
3005
3006         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3007         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
3008             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
3009         pq = vm_page_pagequeue(m);
3010         vm_pagequeue_lock(pq);
3011         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3012         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3013         vm_pagequeue_unlock(pq);
3014 }
3015
3016 /*
3017  *      vm_page_requeue_locked:
3018  *
3019  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
3020  *
3021  *      The page queue must be locked.
3022  */
3023 void
3024 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
3025 {
3026         struct vm_pagequeue *pq;
3027
3028         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
3029             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
3030         pq = vm_page_pagequeue(m);
3031         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
3032         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3033         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3034 }
3035
3036 /*
3037  *      vm_page_activate:
3038  *
3039  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
3040  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
3041  *      mess with it.
3042  *
3043  *      The page must be locked.
3044  */
3045 void
3046 vm_page_activate(vm_page_t m)
3047 {
3048         int queue;
3049
3050         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3051         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
3052                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3053                         if (m->act_count < ACT_INIT)
3054                                 m->act_count = ACT_INIT;
3055                         if (queue != PQ_NONE)
3056                                 vm_page_dequeue(m);
3057                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
3058                 }
3059         } else {
3060                 if (m->act_count < ACT_INIT)
3061                         m->act_count = ACT_INIT;
3062         }
3063 }
3064
3065 /*
3066  *      vm_domain_free_wakeup:
3067  *
3068  *      Helper routine for vm_page_free_toq().  This routine is called
3069  *      when a page is added to the free queues.
3070  *
3071  *      The page queues must be locked.
3072  */
3073 static void
3074 vm_domain_free_wakeup(struct vm_domain *vmd)
3075 {
3076
3077         vm_domain_free_assert_locked(vmd);
3078
3079         /*
3080          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
3081          * some free.
3082          */
3083         if (vmd->vmd_pageout_pages_needed &&
3084             vmd->vmd_free_count >= vmd->vmd_pageout_free_min) {
3085                 wakeup(&vmd->vmd_pageout_pages_needed);
3086                 vmd->vmd_pageout_pages_needed = 0;
3087         }
3088         /*
3089          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
3090          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
3091          * lots of memory. this process will swapin processes.
3092          */
3093         if ((vmd->vmd_minset && !vm_paging_min(vmd)) ||
3094             (vmd->vmd_severeset && !vm_paging_severe(vmd)))
3095                 vm_domain_clear(vmd);
3096
3097         /* See comments in vm_wait(); */
3098         if (vm_pageproc_waiters) {
3099                 vm_pageproc_waiters = 0;
3100                 wakeup(&vm_pageproc_waiters);
3101         }
3102
3103 }
3104
3105 /*
3106  *      vm_page_free_prep:
3107  *
3108  *      Prepares the given page to be put on the free list,
3109  *      disassociating it from any VM object. The caller may return
3110  *      the page to the free list only if this function returns true.
3111  *
3112  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3113  *      managed.  For a queued managed page, the pagequeue_locked
3114  *      argument specifies whether the page queue is already locked.
3115  */
3116 bool
3117 vm_page_free_prep(vm_page_t m, bool pagequeue_locked)
3118 {
3119
3120 #if defined(DIAGNOSTIC) && defined(PHYS_TO_DMAP)
3121         if (PMAP_HAS_DMAP && (m->flags & PG_ZERO) != 0) {
3122                 uint64_t *p;
3123                 int i;
3124                 p = (uint64_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3125                 for (i = 0; i < PAGE_SIZE / sizeof(uint64_t); i++, p++)
3126                         KASSERT(*p == 0, ("vm_page_free_prep %p PG_ZERO %d %jx",
3127                             m, i, (uintmax_t)*p));
3128         }
3129 #endif
3130         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3131                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3132                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3133                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
3134         } else
3135                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
3136                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
3137         VM_CNT_INC(v_tfree);
3138
3139         if (vm_page_sbusied(m))
3140                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
3141
3142         vm_page_remove(m);
3143
3144         /*
3145          * If fictitious remove object association and
3146          * return.
3147          */
3148         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3149                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3150                     ("fictitious page %p is not wired", m));
3151                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
3152                     ("fictitious page %p is queued", m));
3153                 return (false);
3154         }
3155
3156         if (m->queue != PQ_NONE) {
3157                 if (pagequeue_locked)
3158                         vm_page_dequeue_locked(m);
3159                 else
3160                         vm_page_dequeue(m);
3161         }
3162         m->valid = 0;
3163         vm_page_undirty(m);
3164
3165         if (m->wire_count != 0)
3166                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
3167         if (m->hold_count != 0) {
3168                 m->flags &= ~PG_ZERO;
3169                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
3170                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
3171                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
3172                 return (false);
3173         }
3174
3175         /*
3176          * Restore the default memory attribute to the page.
3177          */
3178         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3179                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3180
3181         return (true);
3182 }
3183
3184 /*
3185  * Insert the page into the physical memory allocator's free page
3186  * queues.  This is the last step to free a page.
3187  */
3188 static void
3189 vm_page_free_phys(struct vm_domain *vmd, vm_page_t m)
3190 {
3191
3192         vm_domain_free_assert_locked(vmd);
3193
3194         vm_domain_freecnt_adj(vmd, 1);
3195 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3196         if (!vm_reserv_free_page(m))
3197 #endif
3198                 vm_phys_free_pages(m, 0);
3199 }
3200
3201 void
3202 vm_page_free_phys_pglist(struct pglist *tq)
3203 {
3204         struct vm_domain *vmd;
3205         vm_page_t m;
3206
3207         if (TAILQ_EMPTY(tq))
3208                 return;
3209         vmd = NULL;
3210         TAILQ_FOREACH(m, tq, listq) {
3211                 if (vmd != vm_pagequeue_domain(m)) {
3212                         if (vmd != NULL) {
3213                                 vm_domain_free_wakeup(vmd);
3214                                 vm_domain_free_unlock(vmd);
3215                         }
3216                         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
3217                         vm_domain_free_lock(vmd);
3218                 }
3219                 vm_page_free_phys(vmd, m);
3220         }
3221         if (vmd != NULL) {
3222                 vm_domain_free_wakeup(vmd);
3223                 vm_domain_free_unlock(vmd);
3224         }
3225 }
3226
3227 /*
3228  *      vm_page_free_toq:
3229  *
3230  *      Returns the given page to the free list, disassociating it
3231  *      from any VM object.
3232  *
3233  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3234  *      managed.
3235  */
3236 void
3237 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
3238 {
3239         struct vm_domain *vmd;
3240
3241         if (!vm_page_free_prep(m, false))
3242                 return;
3243         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
3244         vm_domain_free_lock(vmd);
3245         vm_page_free_phys(vmd, m);
3246         vm_domain_free_wakeup(vmd);
3247         vm_domain_free_unlock(vmd);
3248 }
3249
3250 /*
3251  *      vm_page_free_pages_toq:
3252  *
3253  *      Returns a list of pages to the free list, disassociating it
3254  *      from any VM object.  In other words, this is equivalent to
3255  *      calling vm_page_free_toq() for each page of a list of VM objects.
3256  *
3257  *      The objects must be locked.  The pages must be locked if it is
3258  *      managed.
3259  */
3260 void
3261 vm_page_free_pages_toq(struct spglist *free, bool update_wire_count)
3262 {
3263         vm_page_t m;
3264         struct pglist pgl;
3265         int count;
3266
3267         if (SLIST_EMPTY(free))
3268                 return;
3269
3270         count = 0;
3271         TAILQ_INIT(&pgl);
3272         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
3273                 count++;
3274                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
3275                 if (vm_page_free_prep(m, false))
3276                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pgl, m, listq);
3277         }
3278
3279         vm_page_free_phys_pglist(&pgl);
3280
3281         if (update_wire_count)
3282                 vm_wire_sub(count);
3283 }
3284
3285 /*
3286  *      vm_page_wire:
3287  *
3288  * Mark this page as wired down.  If the page is fictitious, then
3289  * its wire count must remain one.
3290  *
3291  * The page must be locked.
3292  */
3293 void
3294 vm_page_wire(vm_page_t m)
3295 {
3296
3297         vm_page_assert_locked(m);
3298         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3299                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3300                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3301                     m));
3302                 return;
3303         }
3304         if (m->wire_count == 0) {
3305                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3306                     m->queue == PQ_NONE,
3307                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3308                 vm_wire_add(1);
3309         }
3310         m->wire_count++;
3311         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3312 }
3313
3314 /*
3315  * vm_page_unwire:
3316  *
3317  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3318  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3319  * FALSE otherwise.
3320  *
3321  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3322  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3323  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3324  * specified, in which case the page is dequeued if it belongs to a paging
3325  * queue).
3326  *
3327  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3328  *
3329  * A managed page must be locked.
3330  */
3331 bool
3332 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3333 {
3334         bool unwired;
3335
3336         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3337             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3338             queue, m));
3339
3340         unwired = vm_page_unwire_noq(m);
3341         if (unwired && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && m->object != NULL) {
3342                 if (m->queue == queue) {
3343                         if (queue == PQ_ACTIVE)
3344                                 vm_page_reference(m);
3345                         else if (queue != PQ_NONE)
3346                                 vm_page_requeue(m);
3347                 } else {
3348                         vm_page_remque(m);
3349                         if (queue != PQ_NONE) {
3350                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3351                                 if (queue == PQ_ACTIVE)
3352                                         /* Initialize act_count. */
3353                                         vm_page_activate(m);
3354                         }
3355                 }
3356         }
3357         return (unwired);
3358 }
3359
3360 /*
3361  *
3362  * vm_page_unwire_noq:
3363  *
3364  * Unwire a page without (re-)inserting it into a page queue.  It is up
3365  * to the caller to enqueue, requeue, or free the page as appropriate.
3366  * In most cases, vm_page_unwire() should be used instead.
3367  */
3368 bool
3369 vm_page_unwire_noq(vm_page_t m)
3370 {
3371
3372         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3373                 vm_page_assert_locked(m);
3374         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3375                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3376             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3377                 return (false);
3378         }
3379         if (m->wire_count == 0)
3380                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3381         m->wire_count--;
3382         if (m->wire_count == 0) {
3383                 vm_wire_sub(1);
3384                 return (true);
3385         } else
3386                 return (false);
3387 }
3388
3389 /*
3390  * Move the specified page to the inactive queue.
3391  *
3392  * Normally, "noreuse" is FALSE, resulting in LRU ordering of the inactive
3393  * queue.  However, setting "noreuse" to TRUE will accelerate the specified
3394  * page's reclamation, but it will not unmap the page from any address space.
3395  * This is implemented by inserting the page near the head of the inactive
3396  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3397  *
3398  * The page must be locked.
3399  */
3400 static inline void
3401 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3402 {
3403         struct vm_pagequeue *pq;
3404         int queue;
3405
3406         vm_page_assert_locked(m);
3407
3408         /*
3409          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3410          * reactivated.
3411          */
3412         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3413                 return;
3414         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3415                 pq = &vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3416                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3417                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3418                         vm_pagequeue_lock(pq);
3419                         vm_page_dequeue_locked(m);
3420                 } else {
3421                         if (queue != PQ_NONE)
3422                                 vm_page_dequeue(m);
3423                         vm_pagequeue_lock(pq);
3424                 }
3425                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3426                 if (noreuse)
3427                         TAILQ_INSERT_BEFORE(
3428                             &vm_pagequeue_domain(m)->vmd_inacthead, m,
3429                             plinks.q);
3430                 else
3431                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3432                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3433                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3434         }
3435 }
3436
3437 /*
3438  * Move the specified page to the inactive queue.
3439  *
3440  * The page must be locked.
3441  */
3442 void
3443 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3444 {
3445
3446         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3447 }
3448
3449 /*
3450  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3451  * that it is unlikely to be reused.
3452  *
3453  * The page must be locked.
3454  */
3455 void
3456 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3457 {
3458
3459         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3460 }
3461
3462 /*
3463  * vm_page_launder
3464  *
3465  *      Put a page in the laundry.
3466  */
3467 void
3468 vm_page_launder(vm_page_t m)
3469 {
3470         int queue;
3471
3472         vm_page_assert_locked(m);
3473         if ((queue = m->queue) != PQ_LAUNDRY && m->wire_count == 0 &&
3474             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3475                 if (queue != PQ_NONE)
3476                         vm_page_dequeue(m);
3477                 vm_page_enqueue(PQ_LAUNDRY, m);
3478         }
3479 }
3480
3481 /*
3482  * vm_page_unswappable
3483  *
3484  *      Put a page in the PQ_UNSWAPPABLE holding queue.
3485  */
3486 void
3487 vm_page_unswappable(vm_page_t m)
3488 {
3489
3490         vm_page_assert_locked(m);
3491         KASSERT(m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3492             ("page %p already unswappable", m));
3493         if (m->queue != PQ_NONE)
3494                 vm_page_dequeue(m);
3495         vm_page_enqueue(PQ_UNSWAPPABLE, m);
3496 }
3497
3498 /*
3499  * Attempt to free the page.  If it cannot be freed, do nothing.  Returns true
3500  * if the page is freed and false otherwise.
3501  *
3502  * The page must be managed.  The page and its containing object must be
3503  * locked.
3504  */
3505 bool
3506 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3507 {
3508
3509         vm_page_assert_locked(m);
3510         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3511         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0, ("page %p is unmanaged", m));
3512         if (m->dirty != 0 || vm_page_held(m) || vm_page_busied(m))
3513                 return (false);
3514         if (m->object->ref_count != 0) {
3515                 pmap_remove_all(m);
3516                 if (m->dirty != 0)
3517                         return (false);
3518         }
3519         vm_page_free(m);
3520         return (true);
3521 }
3522
3523 /*
3524  * vm_page_advise
3525  *
3526  *      Apply the specified advice to the given page.
3527  *
3528  *      The object and page must be locked.
3529  */
3530 void
3531 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3532 {
3533
3534         vm_page_assert_locked(m);
3535         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3536         if (advice == MADV_FREE)
3537                 /*
3538                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3539                  * without first paging it out.  MADV_FREE pages are often
3540                  * quickly reused by malloc(3), so we do not do anything that
3541                  * would result in a page fault on a later access.
3542                  */
3543                 vm_page_undirty(m);
3544         else if (advice != MADV_DONTNEED) {
3545                 if (advice == MADV_WILLNEED)
3546                         vm_page_activate(m);
3547                 return;
3548         }
3549
3550         /*
3551          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3552          * immediately reactivate the page.
3553          */
3554         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3555
3556         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3557                 vm_page_dirty(m);
3558
3559         /*
3560          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
3561          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
3562          * the page will be reused quickly.  Dirty pages not already in the
3563          * laundry are moved there.
3564          */
3565         if (m->dirty == 0)
3566                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
3567         else
3568                 vm_page_launder(m);
3569 }
3570
3571 /*
3572  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3573  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3574  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3575  * and then conditionally zero it.
3576  *
3577  * This routine may sleep.
3578  *
3579  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3580  * and reacquired if the routine sleeps.
3581  */
3582 vm_page_t
3583 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3584 {
3585         vm_page_t m;
3586         int sleep;
3587         int pflags;
3588
3589         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3590         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3591             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3592             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3593         pflags = allocflags &
3594             ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
3595         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3596                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3597 retrylookup:
3598         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3599                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3600                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3601                 if (sleep) {
3602                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3603                                 return (NULL);
3604                         /*
3605                          * Reference the page before unlocking and
3606                          * sleeping so that the page daemon is less
3607                          * likely to reclaim it.
3608                          */
3609                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3610                         vm_page_lock(m);
3611                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3612                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt", (allocflags &
3613                             VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3614                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3615                         goto retrylookup;
3616                 } else {
3617                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3618                                 vm_page_lock(m);
3619                                 vm_page_wire(m);
3620                                 vm_page_unlock(m);
3621                         }
3622                         if ((allocflags &
3623                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3624                                 vm_page_xbusy(m);
3625                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3626                                 vm_page_sbusy(m);
3627                         return (m);
3628                 }
3629         }
3630         m = vm_page_alloc(object, pindex, pflags);
3631         if (m == NULL) {
3632                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3633                         return (NULL);
3634                 goto retrylookup;
3635         }
3636         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3637                 pmap_zero_page(m);
3638         return (m);
3639 }
3640
3641 /*
3642  * Return the specified range of pages from the given object.  For each
3643  * page offset within the range, if a page already exists within the object
3644  * at that offset and it is busy, then wait for it to change state.  If,
3645  * instead, the page doesn't exist, then allocate it.
3646  *
3647  * The caller must always specify an allocation class.
3648  *
3649  * allocation classes:
3650  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
3651  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs the pages
3652  *
3653  * The caller must always specify that the pages are to be busied and/or
3654  * wired.
3655  *
3656  * optional allocation flags:
3657  *      VM_ALLOC_IGN_SBUSY      do not sleep on soft busy pages
3658  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
3659  *      VM_ALLOC_NOWAIT         do not sleep
3660  *      VM_ALLOC_SBUSY          set page to sbusy state
3661  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the pages
3662  *      VM_ALLOC_ZERO           zero and validate any invalid pages
3663  *
3664  * If VM_ALLOC_NOWAIT is not specified, this routine may sleep.  Otherwise, it
3665  * may return a partial prefix of the requested range.
3666  */
3667 int
3668 vm_page_grab_pages(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags,
3669     vm_page_t *ma, int count)
3670 {
3671         vm_page_t m, mpred;
3672         int pflags;
3673         int i;
3674         bool sleep;
3675
3676         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3677         KASSERT(((u_int)allocflags >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT) == 0,
3678             ("vm_page_grap_pages: VM_ALLOC_COUNT() is not allowed"));
3679         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0 ||
3680             (allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0,
3681             ("vm_page_grab_pages: the pages must be busied or wired"));
3682         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3683             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3684             ("vm_page_grab_pages: VM_ALLOC_SBUSY/IGN_SBUSY mismatch"));
3685         if (count == 0)
3686                 return (0);
3687         pflags = allocflags & ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK |
3688             VM_ALLOC_WAITFAIL | VM_ALLOC_IGN_SBUSY);
3689         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3690                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3691         i = 0;
3692 retrylookup:
3693         m = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex + i);
3694         if (m == NULL || m->pindex != pindex + i) {
3695                 mpred = m;
3696                 m = NULL;
3697         } else
3698                 mpred = TAILQ_PREV(m, pglist, listq);
3699         for (; i < count; i++) {
3700                 if (m != NULL) {
3701                         sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3702                             vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3703                         if (sleep) {
3704                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3705                                         break;
3706                                 /*
3707                                  * Reference the page before unlocking and
3708                                  * sleeping so that the page daemon is less
3709                                  * likely to reclaim it.
3710                                  */
3711                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3712                                 vm_page_lock(m);
3713                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3714                                 vm_page_busy_sleep(m, "grbmaw", (allocflags &
3715                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3716                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3717                                 goto retrylookup;
3718                         }
3719                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3720                                 vm_page_lock(m);
3721                                 vm_page_wire(m);
3722                                 vm_page_unlock(m);
3723                         }
3724                         if ((allocflags & (VM_ALLOC_NOBUSY |
3725                             VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3726                                 vm_page_xbusy(m);
3727                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3728                                 vm_page_sbusy(m);
3729                 } else {
3730                         m = vm_page_alloc_after(object, pindex + i,
3731                             pflags | VM_ALLOC_COUNT(count - i), mpred);
3732                         if (m == NULL) {
3733                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3734                                         break;
3735                                 goto retrylookup;
3736                         }
3737                 }
3738                 if (m->valid == 0 && (allocflags & VM_ALLOC_ZERO) != 0) {
3739                         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
3740                                 pmap_zero_page(m);
3741                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3742                 }
3743                 ma[i] = mpred = m;
3744                 m = vm_page_next(m);
3745         }
3746         return (i);
3747 }
3748
3749 /*
3750  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3751  *
3752  * Inputs are required to range within a page.
3753  */
3754 vm_page_bits_t
3755 vm_page_bits(int base, int size)
3756 {
3757         int first_bit;
3758         int last_bit;
3759
3760         KASSERT(
3761             base + size <= PAGE_SIZE,
3762             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3763         );
3764
3765         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3766                 return (0);
3767
3768         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3769         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3770
3771         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3772             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3773 }
3774
3775 /*
3776  *      vm_page_set_valid_range:
3777  *
3778  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3779  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3780  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3781  *      such chunks will be zeroed.
3782  *
3783  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3784  */
3785 void
3786 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3787 {
3788         int endoff, frag;
3789
3790         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3791         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3792                 return;
3793
3794         /*
3795          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3796          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3797          * first block.
3798          */
3799         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3800             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3801                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3802
3803         /*
3804          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3805          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3806          * the last block.
3807          */
3808         endoff = base + size;
3809         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3810             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3811                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3812                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3813
3814         /*
3815          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3816          * is already dirty.
3817          */
3818         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3819             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3820
3821         /*
3822          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3823          */
3824         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3825 }
3826
3827 /*
3828  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3829  */
3830 static __inline void
3831 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3832 {
3833         uintptr_t addr;
3834 #if PAGE_SIZE < 16384
3835         int shift;
3836 #endif
3837
3838         /*
3839          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3840          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3841          * set by a concurrent pmap operation.
3842          */
3843         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3844         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3845                 m->dirty &= ~pagebits;
3846         else {
3847                 /*
3848                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3849                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3850                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3851                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3852                  *
3853                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3854                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3855                  * alignment is needed. Only require existence of
3856                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3857                  */
3858                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3859 #if PAGE_SIZE == 32768
3860                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3861 #elif PAGE_SIZE == 16384
3862                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3863 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3864                 /*
3865                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3866                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3867                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3868                  */
3869                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3870 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3871                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3872 #else
3873                 shift *= NBBY;
3874 #endif
3875                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3876                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3877 #endif          /* PAGE_SIZE */
3878         }
3879 }
3880
3881 /*
3882  *      vm_page_set_validclean:
3883  *
3884  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3885  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3886  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3887  *      such chunks will be zero'd.
3888  *
3889  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3890  */
3891 void
3892 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3893 {
3894         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3895         int endoff, frag;
3896
3897         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3898         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3899                 return;
3900
3901         /*
3902          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3903          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3904          * first block.
3905          */
3906         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3907             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3908                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3909
3910         /*
3911          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3912          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3913          * the last block.
3914          */
3915         endoff = base + size;
3916         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3917             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3918                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3919                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3920
3921         /*
3922          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3923          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3924          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3925          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3926          * be set again.
3927          *
3928          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3929          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3930          * the range.
3931          */
3932         oldvalid = m->valid;
3933         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3934         m->valid |= pagebits;
3935 #if 0   /* NOT YET */
3936         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3937                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3938                 base += frag;
3939                 size -= frag;
3940                 if (size < 0)
3941                         size = 0;
3942         }
3943         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3944 #endif
3945         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3946                 /*
3947                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3948                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3949                  * fully valid.
3950                  */
3951                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3952                         /*
3953                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3954                          * a concurrent pmap operation, such as
3955                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3956                          * pmap and set the dirty field on the page before
3957                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3958                          * field was cleared here.
3959                          */
3960                         pmap_clear_modify(m);
3961                 m->dirty = 0;
3962                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3963         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3964                 m->dirty &= ~pagebits;
3965         else
3966                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3967 }
3968
3969 void
3970 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3971 {
3972
3973         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3974 }
3975
3976 /*
3977  *      vm_page_set_invalid:
3978  *
3979  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3980  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3981  */
3982 void
3983 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3984 {
3985         vm_page_bits_t bits;
3986         vm_object_t object;
3987
3988         object = m->object;
3989         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3990         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3991             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3992                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3993         else
3994                 bits = vm_page_bits(base, size);
3995         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3996             bits != 0)
3997                 pmap_remove_all(m);
3998         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3999             !pmap_page_is_mapped(m),
4000             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
4001         m->valid &= ~bits;
4002         m->dirty &= ~bits;
4003 }
4004
4005 /*
4006  * vm_page_zero_invalid()
4007  *
4008  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
4009  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
4010  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
4011  *      page so user code sees what it expects.
4012  *
4013  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
4014  *      into memory and the file's size is not page aligned.
4015  */
4016 void
4017 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
4018 {
4019         int b;
4020         int i;
4021
4022         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4023         /*
4024          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
4025          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
4026          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
4027          * vm_page_set_validclean().
4028          */
4029         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
4030                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
4031                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
4032                         if (i > b) {
4033                                 pmap_zero_page_area(m,
4034                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
4035                         }
4036                         b = i + 1;
4037                 }
4038         }
4039
4040         /*
4041          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
4042          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
4043          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
4044          */
4045         if (setvalid)
4046                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
4047 }
4048
4049 /*
4050  *      vm_page_is_valid:
4051  *
4052  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
4053  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
4054  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
4055  */
4056 int
4057 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
4058 {
4059         vm_page_bits_t bits;
4060
4061         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4062         bits = vm_page_bits(base, size);
4063         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
4064 }
4065
4066 /*
4067  * Returns true if all of the specified predicates are true for the entire
4068  * (super)page and false otherwise.
4069  */
4070 bool
4071 vm_page_ps_test(vm_page_t m, int flags, vm_page_t skip_m)
4072 {
4073         vm_object_t object;
4074         int i, npages;
4075
4076         object = m->object;
4077         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
4078         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
4079
4080         /*
4081          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
4082          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
4083          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
4084          */
4085         for (i = 0; i < npages; i++) {
4086                 /* Always test object consistency, including "skip_m". */
4087                 if (m[i].object != object)
4088                         return (false);
4089                 if (&m[i] == skip_m)
4090                         continue;
4091                 if ((flags & PS_NONE_BUSY) != 0 && vm_page_busied(&m[i]))
4092                         return (false);
4093                 if ((flags & PS_ALL_DIRTY) != 0) {
4094                         /*
4095                          * Calling vm_page_test_dirty() or pmap_is_modified()
4096                          * might stop this case from spuriously returning
4097                          * "false".  However, that would require a write lock
4098                          * on the object containing "m[i]".
4099                          */
4100                         if (m[i].dirty != VM_PAGE_BITS_ALL)
4101                                 return (false);
4102                 }
4103                 if ((flags & PS_ALL_VALID) != 0 &&
4104                     m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
4105                         return (false);
4106         }
4107         return (true);
4108 }
4109
4110 /*
4111  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
4112  */
4113 void
4114 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
4115 {
4116
4117         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4118         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
4119                 vm_page_dirty(m);
4120 }
4121
4122 void
4123 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4124 {
4125
4126         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
4127 }
4128
4129 void
4130 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4131 {
4132
4133         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
4134 }
4135
4136 int
4137 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4138 {
4139
4140         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
4141 }
4142
4143 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
4144 void
4145 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
4146 {
4147
4148         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
4149 }
4150
4151 void
4152 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
4153 {
4154
4155         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
4156 }
4157 #endif
4158
4159 #ifdef INVARIANTS
4160 void
4161 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
4162 {
4163
4164         /*
4165          * Certain of the page's fields may only be modified by the
4166          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
4167          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
4168          * not recorded, and thus cannot be checked here.
4169          */
4170         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
4171                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4172 }
4173
4174 void
4175 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
4176 {
4177
4178         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
4179                 return;
4180
4181         /*
4182          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
4183          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
4184          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
4185          */
4186         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4187             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
4188         if (!vm_page_xbusied(m))
4189                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4190 }
4191 #endif
4192
4193 #include "opt_ddb.h"
4194 #ifdef DDB
4195 #include <sys/kernel.h>
4196
4197 #include <ddb/ddb.h>
4198
4199 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
4200 {
4201
4202         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_free_count());
4203         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_inactive_count());
4204         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_active_count());
4205         db_printf("vm_cnt.v_laundry_count: %d\n", vm_laundry_count());
4206         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_wire_count());
4207         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
4208         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
4209         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
4210         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
4211 }
4212
4213 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
4214 {
4215         int dom;
4216
4217         db_printf("pq_free %d\n", vm_free_count());
4218         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
4219                 db_printf(
4220     "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pq_laund %d pq_unsw %d\n",
4221                     dom,
4222                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
4223                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
4224                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
4225                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
4226                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_cnt,
4227                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_cnt);
4228         }
4229 }
4230
4231 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
4232 {
4233         vm_page_t m;
4234         boolean_t phys;
4235
4236         if (!have_addr) {
4237                 db_printf("show pginfo addr\n");
4238                 return;
4239         }
4240
4241         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
4242         if (phys)
4243                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
4244         else
4245                 m = (vm_page_t)addr;
4246         db_printf(
4247     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
4248     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
4249             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
4250             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
4251             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
4252 }
4253 #endif /* DDB */