]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r172314,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
18  *    without specific prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  *
32  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
33  */
34
35 /*-
36  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
37  * All rights reserved.
38  *
39  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
40  *
41  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
42  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
43  * notice and this permission notice appear in all copies of the
44  * software, derivative works or modified versions, and any portions
45  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
46  *
47  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
48  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
49  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
50  *
51  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
52  *
53  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
54  *  School of Computer Science
55  *  Carnegie Mellon University
56  *  Pittsburgh PA 15213-3890
57  *
58  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
59  * rights to redistribute these changes.
60  */
61
62 /*
63  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
64  *
65  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
66  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
67  *        busy state of a page.
68  *
69  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
70  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
71  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
72  *
73  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
74  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
75  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
76  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
77  *
78  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
79  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
80  *        is different from the object's main mutex.
81  *
82  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
83  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
84  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
85  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
86  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
87  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
88  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
89  *
90  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
91  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
92  *      and free queues are actually arrays already. 
93  */
94
95 /*
96  *      Resident memory management module.
97  */
98
99 #include <sys/cdefs.h>
100 __FBSDID("$FreeBSD$");
101
102 #include <sys/param.h>
103 #include <sys/systm.h>
104 #include <sys/lock.h>
105 #include <sys/kernel.h>
106 #include <sys/malloc.h>
107 #include <sys/mutex.h>
108 #include <sys/proc.h>
109 #include <sys/sysctl.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/vnode.h>
112
113 #include <vm/vm.h>
114 #include <vm/vm_param.h>
115 #include <vm/vm_kern.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_pager.h>
120 #include <vm/vm_phys.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 mtx vm_page_queue_mtx;
133 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
134
135 vm_page_t vm_page_array = 0;
136 int vm_page_array_size = 0;
137 long first_page = 0;
138 int vm_page_zero_count = 0;
139
140 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
141 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
142 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
143         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
144
145 /*
146  *      vm_set_page_size:
147  *
148  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
149  *      size.  Must be called before any use of page-size
150  *      dependent functions.
151  */
152 void
153 vm_set_page_size(void)
154 {
155         if (cnt.v_page_size == 0)
156                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
157         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
158                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
159 }
160
161 /*
162  *      vm_page_blacklist_lookup:
163  *
164  *      See if a physical address in this page has been listed
165  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
166  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
167  *      encountered then the rest of the string is skipped.
168  */
169 static int
170 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
171 {
172         vm_paddr_t bad;
173         char *cp, *pos;
174
175         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
176                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
177                 if (*cp != '\0') {
178                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
179                                 cp++;
180                                 if (cp == pos)
181                                         continue;
182                         } else
183                                 break;
184                 }
185                 if (pa == trunc_page(bad))
186                         return (1);
187         }
188         return (0);
189 }
190
191 /*
192  *      vm_page_startup:
193  *
194  *      Initializes the resident memory module.
195  *
196  *      Allocates memory for the page cells, and
197  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
198  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
199  */
200 vm_offset_t
201 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
202 {
203         vm_offset_t mapped;
204         vm_size_t npages;
205         vm_paddr_t page_range;
206         vm_paddr_t new_end;
207         int i;
208         vm_paddr_t pa;
209         int nblocks;
210         vm_paddr_t last_pa;
211         char *list;
212
213         /* the biggest memory array is the second group of pages */
214         vm_paddr_t end;
215         vm_paddr_t biggestsize;
216         vm_paddr_t low_water, high_water;
217         int biggestone;
218
219         vm_paddr_t total;
220
221         total = 0;
222         biggestsize = 0;
223         biggestone = 0;
224         nblocks = 0;
225         vaddr = round_page(vaddr);
226
227         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
228                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
229                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
230         }
231
232         low_water = phys_avail[0];
233         high_water = phys_avail[1];
234
235         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
236                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
237
238                 if (size > biggestsize) {
239                         biggestone = i;
240                         biggestsize = size;
241                 }
242                 if (phys_avail[i] < low_water)
243                         low_water = phys_avail[i];
244                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
245                         high_water = phys_avail[i + 1];
246                 ++nblocks;
247                 total += size;
248         }
249
250         end = phys_avail[biggestone+1];
251
252         /*
253          * Initialize the locks.
254          */
255         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
256             MTX_RECURSE);
257         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
258             MTX_DEF);
259
260         /*
261          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
262          * and the inactive queue.
263          */
264         vm_pageq_init();
265
266         /*
267          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
268          * allocator.
269          */
270         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
271         new_end = trunc_page(new_end);
272         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
273             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
274         bzero((void *)mapped, end - new_end);
275         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
276
277 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__)
278         /*
279          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
280          * needs to be included in a minidump.
281          *
282          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
283          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
284          *
285          * However, i386 still needs this workspace internally within the
286          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
287          * included should the sf_buf code decide to use them.
288          */
289         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE;
290         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
291         new_end -= vm_page_dump_size;
292         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
293             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
294         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
295 #endif
296         /*
297          * Compute the number of pages of memory that will be available for
298          * use (taking into account the overhead of a page structure per
299          * page).
300          */
301         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
302 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
303         page_range = 0;
304         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
305                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
306 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
307         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
308 #else
309 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
310 #endif
311         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
312             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
313         end = new_end;
314
315         /*
316          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
317          */
318         vaddr += PAGE_SIZE;
319
320         /*
321          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
322          * queue.
323          */
324         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
325         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
326             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
327         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
328 #ifdef __amd64__
329         /*
330          * pmap_map on amd64 comes out of the direct-map, not kvm like i386,
331          * so the pages must be tracked for a crashdump to include this data.
332          * This includes the vm_page_array and the early UMA bootstrap pages.
333          */
334         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
335                 dump_add_page(pa);
336 #endif  
337         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
338
339         /*
340          * Clear all of the page structures
341          */
342         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
343         for (i = 0; i < page_range; i++)
344                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
345         vm_page_array_size = page_range;
346
347         /*
348          * This assertion tests the hypothesis that npages and total are
349          * redundant.  XXX
350          */
351         page_range = 0;
352         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
353                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
354         KASSERT(page_range == npages,
355             ("vm_page_startup: inconsistent page counts"));
356
357         /*
358          * Initialize the physical memory allocator.
359          */
360         vm_phys_init();
361
362         /*
363          * Add every available physical page that is not blacklisted to
364          * the free lists.
365          */
366         cnt.v_page_count = 0;
367         cnt.v_free_count = 0;
368         list = getenv("vm.blacklist");
369         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
370                 pa = phys_avail[i];
371                 last_pa = phys_avail[i + 1];
372                 while (pa < last_pa) {
373                         if (list != NULL &&
374                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
375                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
376                                     (uintmax_t)pa);
377                         else
378                                 vm_phys_add_page(pa);
379                         pa += PAGE_SIZE;
380                 }
381         }
382         freeenv(list);
383         return (vaddr);
384 }
385
386 void
387 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
388 {
389
390         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
391         m->flags |= bits;
392
393
394 void
395 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
396 {
397
398         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
399         m->flags &= ~bits;
400 }
401
402 void
403 vm_page_busy(vm_page_t m)
404 {
405
406         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
407         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
408             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
409         m->oflags |= VPO_BUSY;
410 }
411
412 /*
413  *      vm_page_flash:
414  *
415  *      wakeup anyone waiting for the page.
416  */
417 void
418 vm_page_flash(vm_page_t m)
419 {
420
421         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
422         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
423                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
424                 wakeup(m);
425         }
426 }
427
428 /*
429  *      vm_page_wakeup:
430  *
431  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
432  *      page.
433  *
434  */
435 void
436 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
437 {
438
439         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
440         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
441         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
442         vm_page_flash(m);
443 }
444
445 void
446 vm_page_io_start(vm_page_t m)
447 {
448
449         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
450         m->busy++;
451 }
452
453 void
454 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
455 {
456
457         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
458         m->busy--;
459         if (m->busy == 0)
460                 vm_page_flash(m);
461 }
462
463 /*
464  * Keep page from being freed by the page daemon
465  * much of the same effect as wiring, except much lower
466  * overhead and should be used only for *very* temporary
467  * holding ("wiring").
468  */
469 void
470 vm_page_hold(vm_page_t mem)
471 {
472
473         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
474         mem->hold_count++;
475 }
476
477 void
478 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
479 {
480
481         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
482         --mem->hold_count;
483         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
484         if (mem->hold_count == 0 && VM_PAGE_INQUEUE2(mem, PQ_HOLD))
485                 vm_page_free_toq(mem);
486 }
487
488 /*
489  *      vm_page_free:
490  *
491  *      Free a page.
492  */
493 void
494 vm_page_free(vm_page_t m)
495 {
496
497         m->flags &= ~PG_ZERO;
498         vm_page_free_toq(m);
499 }
500
501 /*
502  *      vm_page_free_zero:
503  *
504  *      Free a page to the zerod-pages queue
505  */
506 void
507 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
508 {
509
510         m->flags |= PG_ZERO;
511         vm_page_free_toq(m);
512 }
513
514 /*
515  *      vm_page_sleep:
516  *
517  *      Sleep and release the page queues lock.
518  *
519  *      The object containing the given page must be locked.
520  */
521 void
522 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
523 {
524
525         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
526         if (!mtx_owned(&vm_page_queue_mtx))
527                 vm_page_lock_queues();
528         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
529         vm_page_unlock_queues();
530
531         /*
532          * It's possible that while we sleep, the page will get
533          * unbusied and freed.  If we are holding the object
534          * lock, we will assume we hold a reference to the object
535          * such that even if m->object changes, we can re-lock
536          * it.
537          */
538         m->oflags |= VPO_WANTED;
539         msleep(m, VM_OBJECT_MTX(m->object), PVM, msg, 0);
540 }
541
542 /*
543  *      vm_page_dirty:
544  *
545  *      make page all dirty
546  */
547 void
548 vm_page_dirty(vm_page_t m)
549 {
550         KASSERT(VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE1(m) != PQ_CACHE,
551             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
552         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
553             ("vm_page_dirty: page is free!"));
554         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
555 }
556
557 /*
558  *      vm_page_splay:
559  *
560  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
561  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
562  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
563  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
564  */
565 vm_page_t
566 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
567 {
568         struct vm_page dummy;
569         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
570
571         if (root == NULL)
572                 return (root);
573         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
574         for (;; root = y) {
575                 if (pindex < root->pindex) {
576                         if ((y = root->left) == NULL)
577                                 break;
578                         if (pindex < y->pindex) {
579                                 /* Rotate right. */
580                                 root->left = y->right;
581                                 y->right = root;
582                                 root = y;
583                                 if ((y = root->left) == NULL)
584                                         break;
585                         }
586                         /* Link into the new root's right tree. */
587                         righttreemin->left = root;
588                         righttreemin = root;
589                 } else if (pindex > root->pindex) {
590                         if ((y = root->right) == NULL)
591                                 break;
592                         if (pindex > y->pindex) {
593                                 /* Rotate left. */
594                                 root->right = y->left;
595                                 y->left = root;
596                                 root = y;
597                                 if ((y = root->right) == NULL)
598                                         break;
599                         }
600                         /* Link into the new root's left tree. */
601                         lefttreemax->right = root;
602                         lefttreemax = root;
603                 } else
604                         break;
605         }
606         /* Assemble the new root. */
607         lefttreemax->right = root->left;
608         righttreemin->left = root->right;
609         root->left = dummy.right;
610         root->right = dummy.left;
611         return (root);
612 }
613
614 /*
615  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
616  *
617  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
618  *
619  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
620  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
621  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
622  *      here so we *can't* do this anyway.
623  *
624  *      The object and page must be locked.
625  *      This routine may not block.
626  */
627 void
628 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
629 {
630         vm_page_t root;
631
632         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
633         if (m->object != NULL)
634                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
635
636         /*
637          * Record the object/offset pair in this page
638          */
639         m->object = object;
640         m->pindex = pindex;
641
642         /*
643          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
644          */
645         root = object->root;
646         if (root == NULL) {
647                 m->left = NULL;
648                 m->right = NULL;
649                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
650         } else {
651                 root = vm_page_splay(pindex, root);
652                 if (pindex < root->pindex) {
653                         m->left = root->left;
654                         m->right = root;
655                         root->left = NULL;
656                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
657                 } else if (pindex == root->pindex)
658                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
659                 else {
660                         m->right = root->right;
661                         m->left = root;
662                         root->right = NULL;
663                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
664                 }
665         }
666         object->root = m;
667         object->generation++;
668
669         /*
670          * show that the object has one more resident page.
671          */
672         object->resident_page_count++;
673         /*
674          * Hold the vnode until the last page is released.
675          */
676         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
677                 vhold((struct vnode *)object->handle);
678
679         /*
680          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
681          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
682          */
683         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
684                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
685 }
686
687 /*
688  *      vm_page_remove:
689  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
690  *
691  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
692  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
693  *      the backing store.
694  *
695  *      The object and page must be locked.
696  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
697  *      This routine may not block.
698  */
699 void
700 vm_page_remove(vm_page_t m)
701 {
702         vm_object_t object;
703         vm_page_t root;
704
705         if ((object = m->object) == NULL)
706                 return;
707         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
708         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
709                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
710                 vm_page_flash(m);
711         }
712         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
713
714         /*
715          * Now remove from the object's list of backed pages.
716          */
717         if (m != object->root)
718                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
719         if (m->left == NULL)
720                 root = m->right;
721         else {
722                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
723                 root->right = m->right;
724         }
725         object->root = root;
726         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
727
728         /*
729          * And show that the object has one fewer resident page.
730          */
731         object->resident_page_count--;
732         object->generation++;
733         /*
734          * The vnode may now be recycled.
735          */
736         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
737                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
738
739         m->object = NULL;
740 }
741
742 /*
743  *      vm_page_lookup:
744  *
745  *      Returns the page associated with the object/offset
746  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
747  *
748  *      The object must be locked.
749  *      This routine may not block.
750  *      This is a critical path routine
751  */
752 vm_page_t
753 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
754 {
755         vm_page_t m;
756
757         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
758         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
759                 m = vm_page_splay(pindex, m);
760                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
761                         m = NULL;
762         }
763         return (m);
764 }
765
766 /*
767  *      vm_page_rename:
768  *
769  *      Move the given memory entry from its
770  *      current object to the specified target object/offset.
771  *
772  *      The object must be locked.
773  *      This routine may not block.
774  *
775  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
776  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
777  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
778  *            moving the page from object A to B, and will then later move
779  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
780  *
781  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
782  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
783  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
784  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
785  *            on the cache.
786  */
787 void
788 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
789 {
790
791         vm_page_remove(m);
792         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
793         if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
794                 vm_page_deactivate(m);
795         vm_page_dirty(m);
796 }
797
798 /*
799  *      vm_page_select_cache:
800  *
801  *      Move a page of the given color from the cache queue to the free
802  *      queue.  As pages might be found, but are not applicable, they are
803  *      deactivated.
804  *
805  *      This routine may not block.
806  */
807 vm_page_t
808 vm_page_select_cache(void)
809 {
810         vm_object_t object;
811         vm_page_t m;
812         boolean_t was_trylocked;
813
814         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
815         while ((m = TAILQ_FIRST(&vm_page_queues[PQ_CACHE].pl)) != NULL) {
816                 KASSERT(m->dirty == 0, ("Found dirty cache page %p", m));
817                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
818                     ("Found mapped cache page %p", m));
819                 KASSERT((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0,
820                     ("Found unmanaged cache page %p", m));
821                 KASSERT(m->wire_count == 0, ("Found wired cache page %p", m));
822                 if (m->hold_count == 0 && (object = m->object,
823                     (was_trylocked = VM_OBJECT_TRYLOCK(object)) ||
824                     VM_OBJECT_LOCKED(object))) {
825                         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && m->busy == 0,
826                             ("Found busy cache page %p", m));
827                         vm_page_free(m);
828                         if (was_trylocked)
829                                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
830                         break;
831                 }
832                 vm_page_deactivate(m);
833         }
834         return (m);
835 }
836
837 /*
838  *      vm_page_alloc:
839  *
840  *      Allocate and return a memory cell associated
841  *      with this VM object/offset pair.
842  *
843  *      page_req classes:
844  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
845  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
846  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
847  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
848  *
849  *      This routine may not block.
850  *
851  *      Additional special handling is required when called from an
852  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
853  *      the page cache in this case.
854  */
855 vm_page_t
856 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
857 {
858         vm_page_t m = NULL;
859         int flags, page_req;
860
861         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
862         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
863             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
864             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
865
866         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
867                 KASSERT(object != NULL,
868                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
869                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
870         }
871
872         /*
873          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
874          */
875         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
876                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
877         };
878
879 loop:
880         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
881         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved ||
882             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
883              cnt.v_cache_count == 0 && 
884              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
885             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)) {
886                 /*
887                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
888                  * exceeds the minimum for the request class.
889                  */
890                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
891                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
892         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
893                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
894                 /*
895                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
896                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
897                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
898                  */
899                 vm_page_lock_queues();
900                 if ((m = vm_page_select_cache()) == NULL) {
901                         KASSERT(cnt.v_cache_count == 0,
902                             ("vm_page_alloc: cache queue is missing %d pages",
903                             cnt.v_cache_count));
904                         vm_page_unlock_queues();
905                         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
906                         pagedaemon_wakeup();
907
908                         if (page_req != VM_ALLOC_SYSTEM) 
909                                 return (NULL);
910
911                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
912                         if (cnt.v_free_count <= cnt.v_interrupt_free_min) {
913                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
914                                 return (NULL);
915                         }
916                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
917                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
918                 } else {
919                         vm_page_unlock_queues();
920                         goto loop;
921                 }
922         } else {
923                 /*
924                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
925                  */
926                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
927                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
928                 pagedaemon_wakeup();
929                 return (NULL);
930         }
931
932         /*
933          *  At this point we had better have found a good page.
934          */
935
936         KASSERT(
937             m != NULL,
938             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue")
939         );
940         KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
941             ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
942
943         /*
944          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
945          */
946         flags = 0;
947         if (m->flags & PG_ZERO) {
948                 vm_page_zero_count--;
949                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
950                         flags = PG_ZERO;
951         }
952         if (object != NULL && object->type == OBJT_PHYS)
953                 flags |= PG_UNMANAGED;
954         m->flags = flags;
955         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
956                 m->oflags = 0;
957         else
958                 m->oflags = VPO_BUSY;
959         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
960                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
961                 m->wire_count = 1;
962         } else
963                 m->wire_count = 0;
964         m->hold_count = 0;
965         m->act_count = 0;
966         m->busy = 0;
967         m->valid = 0;
968         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
969         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
970
971         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0)
972                 vm_page_insert(m, object, pindex);
973         else
974                 m->pindex = pindex;
975
976         /*
977          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
978          * we would be nearly out of memory.
979          */
980         if (vm_paging_needed())
981                 pagedaemon_wakeup();
982
983         return (m);
984 }
985
986 /*
987  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
988  *
989  *      Block until free pages are available for allocation
990  *      - Called in various places before memory allocations.
991  */
992 void
993 vm_wait(void)
994 {
995
996         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
997         if (curproc == pageproc) {
998                 vm_pageout_pages_needed = 1;
999                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1000                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1001         } else {
1002                 if (!vm_pages_needed) {
1003                         vm_pages_needed = 1;
1004                         wakeup(&vm_pages_needed);
1005                 }
1006                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1007                     "vmwait", 0);
1008         }
1009 }
1010
1011 /*
1012  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1013  *
1014  *      Block until free pages are available for allocation
1015  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1016  *        can be easily tracked.
1017  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1018  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1019  *        this balance without careful testing first.
1020  */
1021 void
1022 vm_waitpfault(void)
1023 {
1024
1025         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1026         if (!vm_pages_needed) {
1027                 vm_pages_needed = 1;
1028                 wakeup(&vm_pages_needed);
1029         }
1030         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1031             "pfault", 0);
1032 }
1033
1034 /*
1035  *      vm_page_activate:
1036  *
1037  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1038  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1039  *      mess with it.
1040  *
1041  *      The page queues must be locked.
1042  *      This routine may not block.
1043  */
1044 void
1045 vm_page_activate(vm_page_t m)
1046 {
1047
1048         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1049         if (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) != PQ_ACTIVE) {
1050                 if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
1051                         cnt.v_reactivated++;
1052                 vm_pageq_remove(m);
1053                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1054                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1055                                 m->act_count = ACT_INIT;
1056                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1057                 }
1058         } else {
1059                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1060                         m->act_count = ACT_INIT;
1061         }
1062 }
1063
1064 /*
1065  *      vm_page_free_wakeup:
1066  *
1067  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1068  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1069  *      queues.
1070  *
1071  *      The page queues must be locked.
1072  *      This routine may not block.
1073  */
1074 static inline void
1075 vm_page_free_wakeup(void)
1076 {
1077
1078         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1079         /*
1080          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1081          * some free.
1082          */
1083         if (vm_pageout_pages_needed &&
1084             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1085                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1086                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1087         }
1088         /*
1089          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1090          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1091          * lots of memory. this process will swapin processes.
1092          */
1093         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1094                 vm_pages_needed = 0;
1095                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1096         }
1097 }
1098
1099 /*
1100  *      vm_page_free_toq:
1101  *
1102  *      Returns the given page to the free list,
1103  *      disassociating it with any VM object.
1104  *
1105  *      Object and page must be locked prior to entry.
1106  *      This routine may not block.
1107  */
1108
1109 void
1110 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1111 {
1112
1113         if (VM_PAGE_GETQUEUE(m) != PQ_NONE)
1114                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1115         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1116             ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1117         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1118
1119         if (m->busy || VM_PAGE_IS_FREE(m)) {
1120                 printf(
1121                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), VPO_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1122                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->oflags & VPO_BUSY) ? 1 : 0,
1123                     m->hold_count);
1124                 if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1125                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1126                 else
1127                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1128         }
1129
1130         /*
1131          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1132          * the page here because we do not want to call the pager's
1133          * callback routine until after we've put the page on the
1134          * appropriate free queue.
1135          */
1136         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1137         vm_page_remove(m);
1138
1139         /*
1140          * If fictitious remove object association and
1141          * return, otherwise delay object association removal.
1142          */
1143         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1144                 return;
1145         }
1146
1147         m->valid = 0;
1148         vm_page_undirty(m);
1149
1150         if (m->wire_count != 0) {
1151                 if (m->wire_count > 1) {
1152                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1153                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1154                 }
1155                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1156         }
1157         if (m->hold_count != 0) {
1158                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1159                 vm_pageq_enqueue(PQ_HOLD, m);
1160         } else {
1161                 m->flags |= PG_FREE;
1162                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1163                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0) {
1164                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1165                         ++vm_page_zero_count;
1166                 } else {
1167                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1168                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1169                 }
1170                 vm_page_free_wakeup();
1171                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1172         }
1173 }
1174
1175 /*
1176  *      vm_page_wire:
1177  *
1178  *      Mark this page as wired down by yet
1179  *      another map, removing it from paging queues
1180  *      as necessary.
1181  *
1182  *      The page queues must be locked.
1183  *      This routine may not block.
1184  */
1185 void
1186 vm_page_wire(vm_page_t m)
1187 {
1188
1189         /*
1190          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1191          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1192          * it is already off the queues).
1193          */
1194         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1195         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1196                 return;
1197         if (m->wire_count == 0) {
1198                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1199                         vm_pageq_remove(m);
1200                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1201         }
1202         m->wire_count++;
1203         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1204 }
1205
1206 /*
1207  *      vm_page_unwire:
1208  *
1209  *      Release one wiring of this page, potentially
1210  *      enabling it to be paged again.
1211  *
1212  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1213  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1214  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1215  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1216  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1217  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1218  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1219  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1220  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1221  *      reused more quickly.
1222  *
1223  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1224  *      put clean pages on the cache queue.
1225  *
1226  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1227  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1228  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1229  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1230  *
1231  *      The page queues must be locked.
1232  *      This routine may not block.
1233  */
1234 void
1235 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1236 {
1237
1238         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1239         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1240                 return;
1241         if (m->wire_count > 0) {
1242                 m->wire_count--;
1243                 if (m->wire_count == 0) {
1244                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1245                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1246                                 ;
1247                         } else if (activate)
1248                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1249                         else {
1250                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1251                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1252                         }
1253                 }
1254         } else {
1255                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1256         }
1257 }
1258
1259
1260 /*
1261  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1262  * any associated swap, the swap is deallocated.
1263  *
1264  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1265  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1266  * except without unmapping it from the process address space.
1267  *
1268  * This routine may not block.
1269  */
1270 static inline void
1271 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1272 {
1273
1274         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1275
1276         /*
1277          * Ignore if already inactive.
1278          */
1279         if (VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE))
1280                 return;
1281         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1282                 if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
1283                         cnt.v_reactivated++;
1284                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1285                 vm_pageq_remove(m);
1286                 if (athead)
1287                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1288                 else
1289                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1290                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_INACTIVE);
1291                 cnt.v_inactive_count++;
1292         }
1293 }
1294
1295 void
1296 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1297 {
1298     _vm_page_deactivate(m, 0);
1299 }
1300
1301 /*
1302  * vm_page_try_to_cache:
1303  *
1304  * Returns 0 on failure, 1 on success
1305  */
1306 int
1307 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1308 {
1309
1310         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1311         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1312         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1313             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1314                 return (0);
1315         }
1316         pmap_remove_all(m);
1317         if (m->dirty)
1318                 return (0);
1319         vm_page_cache(m);
1320         return (1);
1321 }
1322
1323 /*
1324  * vm_page_try_to_free()
1325  *
1326  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1327  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1328  */
1329 int
1330 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1331 {
1332
1333         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1334         if (m->object != NULL)
1335                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1336         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1337             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1338                 return (0);
1339         }
1340         pmap_remove_all(m);
1341         if (m->dirty)
1342                 return (0);
1343         vm_page_free(m);
1344         return (1);
1345 }
1346
1347 /*
1348  * vm_page_cache
1349  *
1350  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1351  *
1352  * This routine may not block.
1353  */
1354 void
1355 vm_page_cache(vm_page_t m)
1356 {
1357
1358         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1359         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1360         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) || (m->oflags & VPO_BUSY) || m->busy ||
1361             m->hold_count || m->wire_count) {
1362                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
1363         }
1364         if (VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE))
1365                 return;
1366         cnt.v_tcached++;
1367
1368         /*
1369          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1370          * writeable or mapped.
1371          */
1372         pmap_remove_all(m);
1373         if (m->dirty != 0) {
1374                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1375                         (long)m->pindex);
1376         }
1377         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1378         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE, m);
1379         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1380         vm_page_free_wakeup();
1381         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * vm_page_dontneed
1386  *
1387  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1388  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1389  *
1390  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1391  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1392  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1393  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1394  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1395  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1396  *
1397  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1398  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1399  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1400  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1401  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1402  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1403  *      often.
1404  */
1405 void
1406 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1407 {
1408         static int dnweight;
1409         int dnw;
1410         int head;
1411
1412         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1413         dnw = ++dnweight;
1414
1415         /*
1416          * occassionally leave the page alone
1417          */
1418         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1419             VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE) || 
1420             VM_PAGE_INQUEUE1(m, PQ_CACHE)
1421         ) {
1422                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1423                         --m->act_count;
1424                 return;
1425         }
1426
1427         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1428                 vm_page_dirty(m);
1429
1430         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1431                 /*
1432                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1433                  */
1434                 head = 0;
1435         } else {
1436                 /*
1437                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1438                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1439                  * at the head of the queue instead of the tail.
1440                  */
1441                 head = 1;
1442         }
1443         _vm_page_deactivate(m, head);
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1448  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1449  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1450  * and then conditionally zero it.
1451  *
1452  * This routine may block.
1453  */
1454 vm_page_t
1455 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1456 {
1457         vm_page_t m;
1458
1459         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1460 retrylookup:
1461         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1462                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "pgrbwt")) {
1463                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1464                                 return (NULL);
1465                         goto retrylookup;
1466                 } else {
1467                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1468                                 vm_page_lock_queues();
1469                                 vm_page_wire(m);
1470                                 vm_page_unlock_queues();
1471                         }
1472                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1473                                 vm_page_busy(m);
1474                         return (m);
1475                 }
1476         }
1477         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1478         if (m == NULL) {
1479                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1480                 VM_WAIT;
1481                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1482                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1483                         return (NULL);
1484                 goto retrylookup;
1485         }
1486         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1487                 pmap_zero_page(m);
1488         return (m);
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1493  * a page.  May not block.
1494  *
1495  * Inputs are required to range within a page.
1496  */
1497 int
1498 vm_page_bits(int base, int size)
1499 {
1500         int first_bit;
1501         int last_bit;
1502
1503         KASSERT(
1504             base + size <= PAGE_SIZE,
1505             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1506         );
1507
1508         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1509                 return (0);
1510
1511         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1512         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1513
1514         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1515 }
1516
1517 /*
1518  *      vm_page_set_validclean:
1519  *
1520  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1521  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1522  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1523  *      such chunks will be zero'd.
1524  *
1525  *      This routine may not block.
1526  *
1527  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1528  */
1529 void
1530 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1531 {
1532         int pagebits;
1533         int frag;
1534         int endoff;
1535
1536         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1537         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1538         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1539                 return;
1540
1541         /*
1542          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1543          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1544          * first block.
1545          */
1546         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1547             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1548                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1549
1550         /*
1551          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1552          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1553          * the last block.
1554          */
1555         endoff = base + size;
1556         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1557             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1558                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1559                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1560
1561         /*
1562          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1563          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1564          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
1565          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1566          * be set again.
1567          *
1568          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1569          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1570          * the range.
1571          */
1572         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1573         m->valid |= pagebits;
1574 #if 0   /* NOT YET */
1575         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1576                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1577                 base += frag;
1578                 size -= frag;
1579                 if (size < 0)
1580                         size = 0;
1581         }
1582         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1583 #endif
1584         m->dirty &= ~pagebits;
1585         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1586                 pmap_clear_modify(m);
1587                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
1588         }
1589 }
1590
1591 void
1592 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1593 {
1594
1595         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1596         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1597 }
1598
1599 /*
1600  *      vm_page_set_invalid:
1601  *
1602  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1603  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1604  *
1605  *      May not block.
1606  */
1607 void
1608 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1609 {
1610         int bits;
1611
1612         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1613         bits = vm_page_bits(base, size);
1614         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1615         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
1616                 pmap_remove_all(m);
1617         m->valid &= ~bits;
1618         m->dirty &= ~bits;
1619         m->object->generation++;
1620 }
1621
1622 /*
1623  * vm_page_zero_invalid()
1624  *
1625  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1626  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1627  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1628  *      page so user code sees what it expects.
1629  *
1630  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1631  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1632  */
1633 void
1634 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1635 {
1636         int b;
1637         int i;
1638
1639         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1640         /*
1641          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1642          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1643          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1644          * vm_page_set_validclean().
1645          */
1646         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1647                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1648                     (m->valid & (1 << i))
1649                 ) {
1650                         if (i > b) {
1651                                 pmap_zero_page_area(m, 
1652                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1653                         }
1654                         b = i + 1;
1655                 }
1656         }
1657
1658         /*
1659          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1660          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1661          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1662          */
1663         if (setvalid)
1664                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1665 }
1666
1667 /*
1668  *      vm_page_is_valid:
1669  *
1670  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1671  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1672  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1673  *
1674  *      May not block.
1675  */
1676 int
1677 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1678 {
1679         int bits = vm_page_bits(base, size);
1680
1681         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1682         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1683                 return 1;
1684         else
1685                 return 0;
1686 }
1687
1688 /*
1689  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1690  */
1691 void
1692 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1693 {
1694         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1695                 vm_page_dirty(m);
1696         }
1697 }
1698
1699 int so_zerocp_fullpage = 0;
1700
1701 /*
1702  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
1703  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
1704  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
1705  *
1706  *      The object containing the given page must have a non-zero
1707  *      paging-in-progress count and be locked.
1708  */
1709 void
1710 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
1711 {
1712         vm_page_t mnew;
1713         vm_object_t object;
1714         vm_pindex_t pindex;
1715
1716         object = m->object;
1717         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1718         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
1719             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
1720             object)); 
1721         pindex = m->pindex;
1722
1723  retry_alloc:
1724         pmap_remove_all(m);
1725         vm_page_remove(m);
1726         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
1727         if (mnew == NULL) {
1728                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1729                 vm_page_unlock_queues();
1730                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1731                 VM_WAIT;
1732                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1733                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
1734                         vm_page_lock_queues();
1735                         goto retry_alloc;
1736                 } else {
1737                         /*
1738                          * Page disappeared during the wait.
1739                          */
1740                         vm_page_lock_queues();
1741                         return;
1742                 }
1743         }
1744
1745         if (m->cow == 0) {
1746                 /* 
1747                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
1748                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
1749                  * the way they were 
1750                  */
1751                 vm_page_free(mnew);
1752                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1753         } else { /* clear COW & copy page */
1754                 if (!so_zerocp_fullpage)
1755                         pmap_copy_page(m, mnew);
1756                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1757                 vm_page_dirty(mnew);
1758                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
1759                 m->wire_count = m->cow;
1760         }
1761 }
1762
1763 void 
1764 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
1765 {
1766
1767         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1768         if (m->cow) {
1769                 m->cow--;
1770                 /* 
1771                  * let vm_fault add back write permission  lazily
1772                  */
1773         } 
1774         /*
1775          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
1776          */ 
1777 }
1778
1779 void
1780 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
1781 {
1782
1783         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1784         m->cow++;
1785         pmap_remove_write(m);
1786 }
1787
1788 #include "opt_ddb.h"
1789 #ifdef DDB
1790 #include <sys/kernel.h>
1791
1792 #include <ddb/ddb.h>
1793
1794 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1795 {
1796         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1797         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1798         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1799         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1800         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1801         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1802         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1803         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1804         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1805         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1806 }
1807
1808 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1809 {
1810                 
1811         db_printf("PQ_FREE:");
1812         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
1813         db_printf("\n");
1814                 
1815         db_printf("PQ_CACHE:");
1816         db_printf(" %d", *vm_page_queues[PQ_CACHE].cnt);
1817         db_printf("\n");
1818
1819         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1820                 *vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt,
1821                 *vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt);
1822 }
1823 #endif /* DDB */