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