]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r98675,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
37  * $FreeBSD$
38  */
39
40 /*
41  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
42  * All rights reserved.
43  *
44  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
45  *
46  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
47  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
48  * notice and this permission notice appear in all copies of the
49  * software, derivative works or modified versions, and any portions
50  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
51  *
52  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
53  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
54  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
55  *
56  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
57  *
58  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
59  *  School of Computer Science
60  *  Carnegie Mellon University
61  *  Pittsburgh PA 15213-3890
62  *
63  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
64  * rights to redistribute these changes.
65  */
66
67 /*
68  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
69  *
70  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
71  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
72  *        busy state of a page.
73  *
74  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
75  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
76  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
77  *
78  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
79  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
80  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
81  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
82  *
83  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
84  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
85  *        is different from the object's main mutex.
86  *
87  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
88  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
89  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
90  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
91  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
92  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
93  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
94  *
95  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
96  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
97  *      and free queues are actually arrays already. 
98  */
99
100 /*
101  *      Resident memory management module.
102  */
103
104 #include <sys/param.h>
105 #include <sys/systm.h>
106 #include <sys/lock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/mutex.h>
109 #include <sys/proc.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/vnode.h>
112
113 #include <vm/vm.h>
114 #include <vm/vm_param.h>
115 #include <vm/vm_kern.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_pager.h>
120 #include <vm/vm_extern.h>
121 #include <vm/uma.h>
122 #include <vm/uma_int.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128 static struct mtx vm_page_buckets_mtx;
129 static struct vm_page **vm_page_buckets; /* Array of buckets */
130 static int vm_page_bucket_count;        /* How big is array? */
131 static int vm_page_hash_mask;           /* Mask for hash function */
132
133 vm_page_t vm_page_array = 0;
134 int vm_page_array_size = 0;
135 long first_page = 0;
136 int vm_page_zero_count = 0;
137
138 /*
139  *      vm_set_page_size:
140  *
141  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
142  *      size.  Must be called before any use of page-size
143  *      dependent functions.
144  */
145 void
146 vm_set_page_size(void)
147 {
148         if (cnt.v_page_size == 0)
149                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
150         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
151                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
152 }
153
154 /*
155  *      vm_page_startup:
156  *
157  *      Initializes the resident memory module.
158  *
159  *      Allocates memory for the page cells, and
160  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
161  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
162  */
163 vm_offset_t
164 vm_page_startup(vm_offset_t starta, vm_offset_t enda, vm_offset_t vaddr)
165 {
166         vm_offset_t mapped;
167         struct vm_page **bucket;
168         vm_size_t npages, page_range;
169         vm_offset_t new_end;
170         int i;
171         vm_offset_t pa;
172         int nblocks;
173         vm_offset_t last_pa;
174
175         /* the biggest memory array is the second group of pages */
176         vm_offset_t end;
177         vm_offset_t biggestone, biggestsize;
178
179         vm_offset_t total;
180         vm_size_t bootpages;
181
182         total = 0;
183         biggestsize = 0;
184         biggestone = 0;
185         nblocks = 0;
186         vaddr = round_page(vaddr);
187
188         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
189                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
190                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
191         }
192
193         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
194                 vm_size_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
195
196                 if (size > biggestsize) {
197                         biggestone = i;
198                         biggestsize = size;
199                 }
200                 ++nblocks;
201                 total += size;
202         }
203
204         end = phys_avail[biggestone+1];
205
206         /*
207          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
208          * and the inactive queue.
209          */
210         vm_pageq_init();
211
212         /*
213          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory allocator
214          */
215         bootpages = UMA_BOOT_PAGES * UMA_SLAB_SIZE;
216         new_end = end - bootpages;
217         new_end = trunc_page(new_end);
218         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
219             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
220         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
221         uma_startup((caddr_t)mapped);
222
223         end = new_end;
224
225         /*
226          * Allocate (and initialize) the hash table buckets.
227          *
228          * The number of buckets MUST BE a power of 2, and the actual value is
229          * the next power of 2 greater than the number of physical pages in
230          * the system.  
231          *
232          * We make the hash table approximately 2x the number of pages to
233          * reduce the chain length.  This is about the same size using the 
234          * singly-linked list as the 1x hash table we were using before 
235          * using TAILQ but the chain length will be smaller.
236          *
237          * Note: This computation can be tweaked if desired.
238          */
239         if (vm_page_bucket_count == 0) {
240                 vm_page_bucket_count = 1;
241                 while (vm_page_bucket_count < atop(total))
242                         vm_page_bucket_count <<= 1;
243         }
244         vm_page_bucket_count <<= 1;
245         vm_page_hash_mask = vm_page_bucket_count - 1;
246
247         /*
248          * Validate these addresses.
249          */
250         new_end = end - vm_page_bucket_count * sizeof(struct vm_page *);
251         new_end = trunc_page(new_end);
252         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
253             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
254         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
255
256         mtx_init(&vm_page_buckets_mtx, "vm page buckets mutex", NULL, MTX_SPIN);
257         vm_page_buckets = (struct vm_page **)mapped;
258         bucket = vm_page_buckets;
259         for (i = 0; i < vm_page_bucket_count; i++) {
260                 *bucket = NULL;
261                 bucket++;
262         }
263
264         /*
265          * Compute the number of pages of memory that will be available for
266          * use (taking into account the overhead of a page structure per
267          * page).
268          */
269         first_page = phys_avail[0] / PAGE_SIZE;
270         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE - first_page;
271         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
272             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
273         end = new_end;
274
275         /*
276          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
277          * queue.
278          */
279         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
280         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
281             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
282         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
283
284         /*
285          * Clear all of the page structures
286          */
287         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
288         vm_page_array_size = page_range;
289
290         /*
291          * Construct the free queue(s) in descending order (by physical
292          * address) so that the first 16MB of physical memory is allocated
293          * last rather than first.  On large-memory machines, this avoids
294          * the exhaustion of low physical memory before isa_dmainit has run.
295          */
296         cnt.v_page_count = 0;
297         cnt.v_free_count = 0;
298         for (i = 0; phys_avail[i + 1] && npages > 0; i += 2) {
299                 pa = phys_avail[i];
300                 if (i == biggestone)
301                         last_pa = new_end;
302                 else
303                         last_pa = phys_avail[i + 1];
304                 while (pa < last_pa && npages-- > 0) {
305                         vm_pageq_add_new_page(pa);
306                         pa += PAGE_SIZE;
307                 }
308         }
309         return (vaddr);
310 }
311
312 /*
313  *      vm_page_hash:
314  *
315  *      Distributes the object/offset key pair among hash buckets.
316  *
317  *      NOTE:  This macro depends on vm_page_bucket_count being a power of 2.
318  *      This routine may not block.
319  *
320  *      We try to randomize the hash based on the object to spread the pages
321  *      out in the hash table without it costing us too much.
322  */
323 static __inline int
324 vm_page_hash(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
325 {
326         int i = ((uintptr_t)object + pindex) ^ object->hash_rand;
327
328         return (i & vm_page_hash_mask);
329 }
330
331 void
332 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
333 {
334         GIANT_REQUIRED;
335         m->flags |= bits;
336
337
338 void
339 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
340 {
341         GIANT_REQUIRED;
342         m->flags &= ~bits;
343 }
344
345 void
346 vm_page_busy(vm_page_t m)
347 {
348         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
349             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
350         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
351 }
352
353 /*
354  *      vm_page_flash:
355  *
356  *      wakeup anyone waiting for the page.
357  */
358 void
359 vm_page_flash(vm_page_t m)
360 {
361         if (m->flags & PG_WANTED) {
362                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
363                 wakeup(m);
364         }
365 }
366
367 /*
368  *      vm_page_wakeup:
369  *
370  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
371  *      page.
372  *
373  */
374 void
375 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
376 {
377         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
378         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
379         vm_page_flash(m);
380 }
381
382 /*
383  *
384  *
385  */
386 void
387 vm_page_io_start(vm_page_t m)
388 {
389         GIANT_REQUIRED;
390         m->busy++;
391 }
392
393 void
394 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
395 {
396         GIANT_REQUIRED;
397         m->busy--;
398         if (m->busy == 0)
399                 vm_page_flash(m);
400 }
401
402 /*
403  * Keep page from being freed by the page daemon
404  * much of the same effect as wiring, except much lower
405  * overhead and should be used only for *very* temporary
406  * holding ("wiring").
407  */
408 void
409 vm_page_hold(vm_page_t mem)
410 {
411         GIANT_REQUIRED;
412         mem->hold_count++;
413 }
414
415 void
416 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
417 {
418         GIANT_REQUIRED;
419         --mem->hold_count;
420         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
421         if (mem->hold_count == 0 && mem->queue == PQ_HOLD)
422                 vm_page_free_toq(mem);
423 }
424
425 /*
426  *      vm_page_protect:
427  *
428  *      Reduce the protection of a page.  This routine never raises the
429  *      protection and therefore can be safely called if the page is already
430  *      at VM_PROT_NONE (it will be a NOP effectively ).
431  */
432 void
433 vm_page_protect(vm_page_t mem, int prot)
434 {
435         if (prot == VM_PROT_NONE) {
436                 if (mem->flags & (PG_WRITEABLE|PG_MAPPED)) {
437                         pmap_page_protect(mem, VM_PROT_NONE);
438                         vm_page_flag_clear(mem, PG_WRITEABLE|PG_MAPPED);
439                 }
440         } else if ((prot == VM_PROT_READ) && (mem->flags & PG_WRITEABLE)) {
441                 pmap_page_protect(mem, VM_PROT_READ);
442                 vm_page_flag_clear(mem, PG_WRITEABLE);
443         }
444 }
445 /*
446  *      vm_page_zero_fill:
447  *
448  *      Zero-fill the specified page.
449  *      Written as a standard pagein routine, to
450  *      be used by the zero-fill object.
451  */
452 boolean_t
453 vm_page_zero_fill(vm_page_t m)
454 {
455         pmap_zero_page(m);
456         return (TRUE);
457 }
458
459 /*
460  *      vm_page_zero_fill_area:
461  *
462  *      Like vm_page_zero_fill but only fill the specified area.
463  */
464 boolean_t
465 vm_page_zero_fill_area(vm_page_t m, int off, int size)
466 {
467         pmap_zero_page_area(m, off, size);
468         return (TRUE);
469 }
470
471 /*
472  *      vm_page_copy:
473  *
474  *      Copy one page to another
475  */
476 void
477 vm_page_copy(vm_page_t src_m, vm_page_t dest_m)
478 {
479         pmap_copy_page(src_m, dest_m);
480         dest_m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
481 }
482
483 /*
484  *      vm_page_free:
485  *
486  *      Free a page
487  *
488  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
489  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
490  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
491  *      vm_page_alloc().
492  */
493 void
494 vm_page_free(vm_page_t m)
495 {
496         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
497         vm_page_free_toq(m);
498         vm_page_zero_idle_wakeup();
499 }
500
501 /*
502  *      vm_page_free_zero:
503  *
504  *      Free a page to the zerod-pages queue
505  */
506 void
507 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
508 {
509         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
510         vm_page_free_toq(m);
511 }
512
513 /*
514  *      vm_page_sleep_busy:
515  *
516  *      Wait until page is no longer PG_BUSY or (if also_m_busy is TRUE)
517  *      m->busy is zero.  Returns TRUE if it had to sleep ( including if
518  *      it almost had to sleep and made temporary spl*() mods), FALSE
519  *      otherwise.
520  *
521  *      This routine assumes that interrupts can only remove the busy
522  *      status from a page, not set the busy status or change it from
523  *      PG_BUSY to m->busy or vise versa (which would create a timing
524  *      window).
525  */
526 int
527 vm_page_sleep_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
528 {
529         GIANT_REQUIRED;
530         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy))  {
531                 int s = splvm();
532                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
533                         /*
534                          * Page is busy. Wait and retry.
535                          */
536                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
537                         tsleep(m, PVM, msg, 0);
538                 }
539                 splx(s);
540                 return (TRUE);
541                 /* not reached */
542         }
543         return (FALSE);
544 }
545 /*
546  *      vm_page_dirty:
547  *
548  *      make page all dirty
549  */
550 void
551 vm_page_dirty(vm_page_t m)
552 {
553         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_CACHE,
554             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
555         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
556 }
557
558 /*
559  *      vm_page_undirty:
560  *
561  *      Set page to not be dirty.  Note: does not clear pmap modify bits
562  */
563 void
564 vm_page_undirty(vm_page_t m)
565 {
566         m->dirty = 0;
567 }
568
569 /*
570  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
571  *
572  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
573  *
574  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
575  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
576  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
577  *      here so we *can't* do this anyway.
578  *
579  *      The object and page must be locked, and must be splhigh.
580  *      This routine may not block.
581  */
582 void
583 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
584 {
585         struct vm_page **bucket;
586
587         GIANT_REQUIRED;
588
589         if (m->object != NULL)
590                 panic("vm_page_insert: already inserted");
591
592         /*
593          * Record the object/offset pair in this page
594          */
595         m->object = object;
596         m->pindex = pindex;
597
598         /*
599          * Insert it into the object_object/offset hash table
600          */
601         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(object, pindex)];
602         mtx_lock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
603         m->hnext = *bucket;
604         *bucket = m;
605         mtx_unlock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
606
607         /*
608          * Now link into the object's list of backed pages.
609          */
610         TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
611         object->generation++;
612
613         /*
614          * show that the object has one more resident page.
615          */
616         object->resident_page_count++;
617
618         /*
619          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
620          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
621          */
622         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
623                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
624 }
625
626 /*
627  *      vm_page_remove:
628  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
629  *
630  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
631  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
632  *      the backing store.
633  *
634  *      The object and page must be locked, and at splhigh.
635  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
636  *      This routine may not block.
637  */
638 void
639 vm_page_remove(vm_page_t m)
640 {
641         vm_object_t object;
642         vm_page_t *bucket;
643
644         GIANT_REQUIRED;
645
646         if (m->object == NULL)
647                 return;
648
649         if ((m->flags & PG_BUSY) == 0) {
650                 panic("vm_page_remove: page not busy");
651         }
652
653         /*
654          * Basically destroy the page.
655          */
656         vm_page_wakeup(m);
657
658         object = m->object;
659
660         /*
661          * Remove from the object_object/offset hash table.  The object
662          * must be on the hash queue, we will panic if it isn't
663          */
664         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(m->object, m->pindex)];
665         mtx_lock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
666         while (*bucket != m) {
667                 if (*bucket == NULL)
668                         panic("vm_page_remove(): page not found in hash");
669                 bucket = &(*bucket)->hnext;
670         }
671         *bucket = m->hnext;
672         m->hnext = NULL;
673         mtx_unlock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
674
675         /*
676          * Now remove from the object's list of backed pages.
677          */
678         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
679
680         /*
681          * And show that the object has one fewer resident page.
682          */
683         object->resident_page_count--;
684         object->generation++;
685
686         m->object = NULL;
687 }
688
689 /*
690  *      vm_page_lookup:
691  *
692  *      Returns the page associated with the object/offset
693  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
694  *
695  *      The object must be locked.  No side effects.
696  *      This routine may not block.
697  *      This is a critical path routine
698  */
699 vm_page_t
700 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
701 {
702         vm_page_t m;
703         struct vm_page **bucket;
704
705         /*
706          * Search the hash table for this object/offset pair
707          */
708         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(object, pindex)];
709         mtx_lock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
710         for (m = *bucket; m != NULL; m = m->hnext)
711                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
712                         break;
713         mtx_unlock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
714         return (m);
715 }
716
717 /*
718  *      vm_page_rename:
719  *
720  *      Move the given memory entry from its
721  *      current object to the specified target object/offset.
722  *
723  *      The object must be locked.
724  *      This routine may not block.
725  *
726  *      Note: this routine will raise itself to splvm(), the caller need not. 
727  *
728  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
729  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
730  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
731  *            moving the page from object A to B, and will then later move
732  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
733  *
734  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
735  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
736  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
737  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
738  *            on the cache.
739  */
740 void
741 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
742 {
743         int s;
744
745         s = splvm();
746         vm_page_remove(m);
747         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
748         if (m->queue - m->pc == PQ_CACHE)
749                 vm_page_deactivate(m);
750         vm_page_dirty(m);
751         splx(s);
752 }
753
754 /*
755  *      vm_page_select_cache:
756  *
757  *      Find a page on the cache queue with color optimization.  As pages
758  *      might be found, but not applicable, they are deactivated.  This
759  *      keeps us from using potentially busy cached pages.
760  *
761  *      This routine must be called at splvm().
762  *      This routine may not block.
763  */
764 static vm_page_t
765 vm_page_select_cache(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
766 {
767         vm_page_t m;
768
769         GIANT_REQUIRED;
770         while (TRUE) {
771                 m = vm_pageq_find(
772                     PQ_CACHE,
773                     (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK,
774                     FALSE
775                 );
776                 if (m && ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
777                                m->hold_count || m->wire_count)) {
778                         vm_page_deactivate(m);
779                         continue;
780                 }
781                 return m;
782         }
783 }
784
785 /*
786  *      vm_page_select_free:
787  *
788  *      Find a free or zero page, with specified preference. 
789  *
790  *      This routine must be called at splvm().
791  *      This routine may not block.
792  */
793 static __inline vm_page_t
794 vm_page_select_free(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, boolean_t prefer_zero)
795 {
796         vm_page_t m;
797
798         m = vm_pageq_find(
799                 PQ_FREE,
800                 (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK,
801                 prefer_zero
802         );
803         return (m);
804 }
805
806 /*
807  *      vm_page_alloc:
808  *
809  *      Allocate and return a memory cell associated
810  *      with this VM object/offset pair.
811  *
812  *      page_req classes:
813  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
814  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
815  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
816  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
817  *
818  *      This routine may not block.
819  *
820  *      Additional special handling is required when called from an
821  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
822  *      the page cache in this case.
823  */
824 vm_page_t
825 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int page_req)
826 {
827         vm_page_t m = NULL;
828         int s;
829
830         GIANT_REQUIRED;
831
832         KASSERT(!vm_page_lookup(object, pindex),
833                 ("vm_page_alloc: page already allocated"));
834
835         /*
836          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
837          */
838         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
839                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
840         };
841
842         s = splvm();
843
844 loop:
845         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved) {
846                 /*
847                  * Allocate from the free queue if there are plenty of pages
848                  * in it.
849                  */
850                 if (page_req == VM_ALLOC_ZERO)
851                         m = vm_page_select_free(object, pindex, TRUE);
852                 else
853                         m = vm_page_select_free(object, pindex, FALSE);
854         } else if (
855             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
856              cnt.v_cache_count == 0 && 
857              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
858             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)
859         ) {
860                 /*
861                  * Interrupt or system, dig deeper into the free list.
862                  */
863                 m = vm_page_select_free(object, pindex, FALSE);
864         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
865                 /*
866                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
867                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
868                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
869                  */
870                 m = vm_page_select_cache(object, pindex);
871                 if (m == NULL) {
872                         splx(s);
873 #if defined(DIAGNOSTIC)
874                         if (cnt.v_cache_count > 0)
875                                 printf("vm_page_alloc(NORMAL): missing pages on cache queue: %d\n", cnt.v_cache_count);
876 #endif
877                         vm_pageout_deficit++;
878                         pagedaemon_wakeup();
879                         return (NULL);
880                 }
881                 KASSERT(m->dirty == 0, ("Found dirty cache page %p", m));
882                 vm_page_busy(m);
883                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
884                 vm_page_free(m);
885                 goto loop;
886         } else {
887                 /*
888                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
889                  */
890                 splx(s);
891                 vm_pageout_deficit++;
892                 pagedaemon_wakeup();
893                 return (NULL);
894         }
895
896         /*
897          *  At this point we had better have found a good page.
898          */
899
900         KASSERT(
901             m != NULL,
902             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue\n")
903         );
904
905         /*
906          * Remove from free queue
907          */
908
909         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
910
911         /*
912          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
913          */
914         if (m->flags & PG_ZERO) {
915                 vm_page_zero_count--;
916                 m->flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
917         } else {
918                 m->flags = PG_BUSY;
919         }
920         m->wire_count = 0;
921         m->hold_count = 0;
922         m->act_count = 0;
923         m->busy = 0;
924         m->valid = 0;
925         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
926
927         /*
928          * vm_page_insert() is safe prior to the splx().  Note also that
929          * inserting a page here does not insert it into the pmap (which
930          * could cause us to block allocating memory).  We cannot block 
931          * anywhere.
932          */
933         vm_page_insert(m, object, pindex);
934
935         /*
936          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
937          * we would be nearly out of memory.
938          */
939         if (vm_paging_needed())
940                 pagedaemon_wakeup();
941
942         splx(s);
943         return (m);
944 }
945
946 /*
947  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
948  *
949  *      Block until free pages are available for allocation
950  *      - Called in various places before memory allocations.
951  */
952 void
953 vm_wait(void)
954 {
955         int s;
956
957         s = splvm();
958         if (curproc == pageproc) {
959                 vm_pageout_pages_needed = 1;
960                 tsleep(&vm_pageout_pages_needed, PSWP, "VMWait", 0);
961         } else {
962                 if (!vm_pages_needed) {
963                         vm_pages_needed = 1;
964                         wakeup(&vm_pages_needed);
965                 }
966                 tsleep(&cnt.v_free_count, PVM, "vmwait", 0);
967         }
968         splx(s);
969 }
970
971 /*
972  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
973  *
974  *      Block until free pages are available for allocation
975  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
976  *        can be easily tracked.
977  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
978  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
979  *        this balance without careful testing first.
980  */
981 void
982 vm_waitpfault(void)
983 {
984         int s;
985
986         s = splvm();
987         if (!vm_pages_needed) {
988                 vm_pages_needed = 1;
989                 wakeup(&vm_pages_needed);
990         }
991         tsleep(&cnt.v_free_count, PUSER, "pfault", 0);
992         splx(s);
993 }
994
995 /*
996  *      vm_page_activate:
997  *
998  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
999  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1000  *      mess with it.
1001  *
1002  *      The page queues must be locked.
1003  *      This routine may not block.
1004  */
1005 void
1006 vm_page_activate(vm_page_t m)
1007 {
1008         int s;
1009
1010         GIANT_REQUIRED;
1011         s = splvm();
1012         if (m->queue != PQ_ACTIVE) {
1013                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1014                         cnt.v_reactivated++;
1015                 vm_pageq_remove(m);
1016                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1017                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1018                                 m->act_count = ACT_INIT;
1019                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1020                 }
1021         } else {
1022                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1023                         m->act_count = ACT_INIT;
1024         }
1025         splx(s);
1026 }
1027
1028 /*
1029  *      vm_page_free_wakeup:
1030  *
1031  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1032  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1033  *      queues.
1034  *
1035  *      This routine may not block.
1036  *      This routine must be called at splvm()
1037  */
1038 static __inline void
1039 vm_page_free_wakeup(void)
1040 {
1041         /*
1042          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1043          * some free.
1044          */
1045         if (vm_pageout_pages_needed &&
1046             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1047                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1048                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1049         }
1050         /*
1051          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1052          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1053          * lots of memory. this process will swapin processes.
1054          */
1055         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1056                 vm_pages_needed = 0;
1057                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1058         }
1059 }
1060
1061 /*
1062  *      vm_page_free_toq:
1063  *
1064  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
1065  *      disassociating it with any VM object.
1066  *
1067  *      Object and page must be locked prior to entry.
1068  *      This routine may not block.
1069  */
1070
1071 void
1072 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1073 {
1074         int s;
1075         struct vpgqueues *pq;
1076         vm_object_t object = m->object;
1077
1078         GIANT_REQUIRED;
1079         s = splvm();
1080         cnt.v_tfree++;
1081
1082         if (m->busy || ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)) {
1083                 printf(
1084                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1085                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1086                     m->hold_count);
1087                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)
1088                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1089                 else
1090                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1091         }
1092
1093         /*
1094          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1095          * the page here because we do not want to call the pager's
1096          * callback routine until after we've put the page on the
1097          * appropriate free queue.
1098          */
1099         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1100         vm_page_remove(m);
1101
1102         /*
1103          * If fictitious remove object association and
1104          * return, otherwise delay object association removal.
1105          */
1106         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1107                 splx(s);
1108                 return;
1109         }
1110
1111         m->valid = 0;
1112         vm_page_undirty(m);
1113
1114         if (m->wire_count != 0) {
1115                 if (m->wire_count > 1) {
1116                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1117                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1118                 }
1119                 panic("vm_page_free: freeing wired page\n");
1120         }
1121
1122         /*
1123          * If we've exhausted the object's resident pages we want to free
1124          * it up.
1125          */
1126         if (object && 
1127             (object->type == OBJT_VNODE) &&
1128             ((object->flags & OBJ_DEAD) == 0)
1129         ) {
1130                 struct vnode *vp = (struct vnode *)object->handle;
1131
1132                 if (vp && VSHOULDFREE(vp))
1133                         vfree(vp);
1134         }
1135
1136         /*
1137          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1138          */
1139         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1140                 m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1141         } else {
1142 #ifdef __alpha__
1143                 pmap_page_is_free(m);
1144 #endif
1145         }
1146
1147         if (m->hold_count != 0) {
1148                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1149                 m->queue = PQ_HOLD;
1150         } else
1151                 m->queue = PQ_FREE + m->pc;
1152         pq = &vm_page_queues[m->queue];
1153         pq->lcnt++;
1154         ++(*pq->cnt);
1155
1156         /*
1157          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1158          * first ) and non-zerod pages at the head.
1159          */
1160         if (m->flags & PG_ZERO) {
1161                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1162                 ++vm_page_zero_count;
1163         } else {
1164                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1165         }
1166         vm_page_free_wakeup();
1167         splx(s);
1168 }
1169
1170 /*
1171  *      vm_page_unmanage:
1172  *
1173  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1174  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1175  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1176  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1177  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1178  *      operate on the page.
1179  *
1180  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1181  *      will clear the flag.
1182  *
1183  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1184  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1185  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1186  *      mappings.
1187  */
1188 void
1189 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1190 {
1191         int s;
1192
1193         s = splvm();
1194         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1195                 if (m->wire_count == 0)
1196                         vm_pageq_remove(m);
1197         }
1198         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1199         splx(s);
1200 }
1201
1202 /*
1203  *      vm_page_wire:
1204  *
1205  *      Mark this page as wired down by yet
1206  *      another map, removing it from paging queues
1207  *      as necessary.
1208  *
1209  *      The page queues must be locked.
1210  *      This routine may not block.
1211  */
1212 void
1213 vm_page_wire(vm_page_t m)
1214 {
1215         int s;
1216
1217         /*
1218          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1219          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1220          * it is already off the queues).
1221          */
1222         s = splvm();
1223         if (m->wire_count == 0) {
1224                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1225                         vm_pageq_remove(m);
1226                 cnt.v_wire_count++;
1227         }
1228         m->wire_count++;
1229         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1230         splx(s);
1231         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1232 }
1233
1234 /*
1235  *      vm_page_unwire:
1236  *
1237  *      Release one wiring of this page, potentially
1238  *      enabling it to be paged again.
1239  *
1240  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1241  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1242  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1243  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1244  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1245  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1246  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1247  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1248  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1249  *      reused more quickly.
1250  *
1251  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1252  *      put clean pages on the cache queue.
1253  *
1254  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1255  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1256  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1257  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1258  *
1259  *      The page queues must be locked.
1260  *      This routine may not block.
1261  */
1262 void
1263 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1264 {
1265         int s;
1266
1267         s = splvm();
1268
1269         if (m->wire_count > 0) {
1270                 m->wire_count--;
1271                 if (m->wire_count == 0) {
1272                         cnt.v_wire_count--;
1273                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1274                                 ;
1275                         } else if (activate)
1276                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1277                         else {
1278                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1279                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1280                         }
1281                 }
1282         } else {
1283                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d\n", m->wire_count);
1284         }
1285         splx(s);
1286 }
1287
1288
1289 /*
1290  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1291  * any associated swap, the swap is deallocated.
1292  *
1293  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1294  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1295  * except without unmapping it from the process address space.
1296  *
1297  * This routine may not block.
1298  */
1299 static __inline void
1300 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1301 {
1302         int s;
1303
1304         GIANT_REQUIRED;
1305         /*
1306          * Ignore if already inactive.
1307          */
1308         if (m->queue == PQ_INACTIVE)
1309                 return;
1310
1311         s = splvm();
1312         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1313                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1314                         cnt.v_reactivated++;
1315                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1316                 vm_pageq_remove(m);
1317                 if (athead)
1318                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1319                 else
1320                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1321                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1322                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1323                 cnt.v_inactive_count++;
1324         }
1325         splx(s);
1326 }
1327
1328 void
1329 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1330 {
1331     _vm_page_deactivate(m, 0);
1332 }
1333
1334 /*
1335  * vm_page_try_to_cache:
1336  *
1337  * Returns 0 on failure, 1 on success
1338  */
1339 int
1340 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1341 {
1342         GIANT_REQUIRED;
1343
1344         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1345             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1346                 return (0);
1347         }
1348         vm_page_test_dirty(m);
1349         if (m->dirty)
1350                 return (0);
1351         vm_page_cache(m);
1352         return (1);
1353 }
1354
1355 /*
1356  * vm_page_try_to_free()
1357  *
1358  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1359  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1360  */
1361 int
1362 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1363 {
1364         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1365             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1366                 return (0);
1367         }
1368         vm_page_test_dirty(m);
1369         if (m->dirty)
1370                 return (0);
1371         vm_page_busy(m);
1372         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1373         vm_page_free(m);
1374         return (1);
1375 }
1376
1377 /*
1378  * vm_page_cache
1379  *
1380  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1381  *
1382  * This routine may not block.
1383  */
1384 void
1385 vm_page_cache(vm_page_t m)
1386 {
1387         int s;
1388
1389         GIANT_REQUIRED;
1390         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy || m->wire_count) {
1391                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1392                 return;
1393         }
1394         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1395                 return;
1396
1397         /*
1398          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1399          * writeable or mapped.
1400          */
1401         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1402         if (m->dirty != 0) {
1403                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1404                         (long)m->pindex);
1405         }
1406         s = splvm();
1407         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1408         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE + m->pc, m);
1409         vm_page_free_wakeup();
1410         splx(s);
1411 }
1412
1413 /*
1414  * vm_page_dontneed
1415  *
1416  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1417  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1418  *
1419  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1420  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1421  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1422  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1423  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1424  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1425  *
1426  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1427  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1428  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1429  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1430  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1431  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1432  *      often.
1433  */
1434 void
1435 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1436 {
1437         static int dnweight;
1438         int dnw;
1439         int head;
1440
1441         GIANT_REQUIRED;
1442         dnw = ++dnweight;
1443
1444         /*
1445          * occassionally leave the page alone
1446          */
1447         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1448             m->queue == PQ_INACTIVE || 
1449             m->queue - m->pc == PQ_CACHE
1450         ) {
1451                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1452                         --m->act_count;
1453                 return;
1454         }
1455
1456         if (m->dirty == 0)
1457                 vm_page_test_dirty(m);
1458
1459         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1460                 /*
1461                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1462                  */
1463                 head = 0;
1464         } else {
1465                 /*
1466                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1467                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1468                  * at the head of the queue instead of the tail.
1469                  */
1470                 head = 1;
1471         }
1472         _vm_page_deactivate(m, head);
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1477  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1478  * to be in the object.  If the page doesn't exist, allocate it.
1479  *
1480  * This routine may block.
1481  */
1482 vm_page_t
1483 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1484 {
1485         vm_page_t m;
1486         int s, generation;
1487
1488         GIANT_REQUIRED;
1489 retrylookup:
1490         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1491                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1492                         generation = object->generation;
1493
1494                         s = splvm();
1495                         while ((object->generation == generation) &&
1496                                         (m->busy || (m->flags & PG_BUSY))) {
1497                                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1498                                 tsleep(m, PVM, "pgrbwt", 0);
1499                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0) {
1500                                         splx(s);
1501                                         return NULL;
1502                                 }
1503                         }
1504                         splx(s);
1505                         goto retrylookup;
1506                 } else {
1507                         vm_page_busy(m);
1508                         return m;
1509                 }
1510         }
1511
1512         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1513         if (m == NULL) {
1514                 VM_WAIT;
1515                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1516                         return NULL;
1517                 goto retrylookup;
1518         }
1519
1520         return m;
1521 }
1522
1523 /*
1524  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1525  * a page.  May not block.
1526  *
1527  * Inputs are required to range within a page.
1528  */
1529 __inline int
1530 vm_page_bits(int base, int size)
1531 {
1532         int first_bit;
1533         int last_bit;
1534
1535         KASSERT(
1536             base + size <= PAGE_SIZE,
1537             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1538         );
1539
1540         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1541                 return (0);
1542
1543         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1544         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1545
1546         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1547 }
1548
1549 /*
1550  *      vm_page_set_validclean:
1551  *
1552  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1553  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1554  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1555  *      such chunks will be zero'd.
1556  *
1557  *      This routine may not block.
1558  *
1559  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1560  */
1561 void
1562 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1563 {
1564         int pagebits;
1565         int frag;
1566         int endoff;
1567
1568         GIANT_REQUIRED;
1569         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1570                 return;
1571
1572         /*
1573          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1574          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1575          * first block.
1576          */
1577         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1578             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1579                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1580
1581         /*
1582          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1583          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1584          * the last block.
1585          */
1586         endoff = base + size;
1587         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1588             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1589                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1590                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1591
1592         /*
1593          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1594          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1595          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1596          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1597          * be set again.
1598          *
1599          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1600          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1601          * the range.
1602          */
1603         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1604         m->valid |= pagebits;
1605 #if 0   /* NOT YET */
1606         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1607                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1608                 base += frag;
1609                 size -= frag;
1610                 if (size < 0)
1611                         size = 0;
1612         }
1613         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1614 #endif
1615         m->dirty &= ~pagebits;
1616         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1617                 pmap_clear_modify(m);
1618                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1619         }
1620 }
1621
1622 #if 0
1623
1624 void
1625 vm_page_set_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1626 {
1627         m->dirty |= vm_page_bits(base, size);
1628 }
1629
1630 #endif
1631
1632 void
1633 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1634 {
1635         GIANT_REQUIRED;
1636         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1637 }
1638
1639 /*
1640  *      vm_page_set_invalid:
1641  *
1642  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1643  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1644  *
1645  *      May not block.
1646  */
1647 void
1648 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1649 {
1650         int bits;
1651
1652         GIANT_REQUIRED;
1653         bits = vm_page_bits(base, size);
1654         m->valid &= ~bits;
1655         m->dirty &= ~bits;
1656         m->object->generation++;
1657 }
1658
1659 /*
1660  * vm_page_zero_invalid()
1661  *
1662  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1663  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1664  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1665  *      page so user code sees what it expects.
1666  *
1667  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1668  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1669  */
1670 void
1671 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1672 {
1673         int b;
1674         int i;
1675
1676         /*
1677          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1678          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1679          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1680          * vm_page_set_validclean().
1681          */
1682         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1683                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1684                     (m->valid & (1 << i))
1685                 ) {
1686                         if (i > b) {
1687                                 pmap_zero_page_area(m, 
1688                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1689                         }
1690                         b = i + 1;
1691                 }
1692         }
1693
1694         /*
1695          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1696          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1697          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1698          */
1699         if (setvalid)
1700                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1701 }
1702
1703 /*
1704  *      vm_page_is_valid:
1705  *
1706  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1707  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1708  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1709  *
1710  *      May not block.
1711  */
1712 int
1713 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1714 {
1715         int bits = vm_page_bits(base, size);
1716
1717         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1718                 return 1;
1719         else
1720                 return 0;
1721 }
1722
1723 /*
1724  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1725  */
1726 void
1727 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1728 {
1729         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1730                 vm_page_dirty(m);
1731         }
1732 }
1733
1734 #include "opt_ddb.h"
1735 #ifdef DDB
1736 #include <sys/kernel.h>
1737
1738 #include <ddb/ddb.h>
1739
1740 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1741 {
1742         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1743         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1744         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1745         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1746         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1747         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1748         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1749         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1750         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1751         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1752 }
1753
1754 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1755 {
1756         int i;
1757         db_printf("PQ_FREE:");
1758         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1759                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1760         }
1761         db_printf("\n");
1762                 
1763         db_printf("PQ_CACHE:");
1764         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1765                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1766         }
1767         db_printf("\n");
1768
1769         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1770                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1771                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1772 }
1773 #endif /* DDB */