]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[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  *      Resident memory management module.
67  */
68
69 #include <sys/cdefs.h>
70 __FBSDID("$FreeBSD$");
71
72 #include "opt_vm.h"
73
74 #include <sys/param.h>
75 #include <sys/systm.h>
76 #include <sys/counter.h>
77 #include <sys/domainset.h>
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/limits.h>
80 #include <sys/linker.h>
81 #include <sys/lock.h>
82 #include <sys/malloc.h>
83 #include <sys/mman.h>
84 #include <sys/msgbuf.h>
85 #include <sys/mutex.h>
86 #include <sys/proc.h>
87 #include <sys/rwlock.h>
88 #include <sys/sleepqueue.h>
89 #include <sys/sbuf.h>
90 #include <sys/sched.h>
91 #include <sys/smp.h>
92 #include <sys/sysctl.h>
93 #include <sys/vmmeter.h>
94 #include <sys/vnode.h>
95
96 #include <vm/vm.h>
97 #include <vm/pmap.h>
98 #include <vm/vm_param.h>
99 #include <vm/vm_domainset.h>
100 #include <vm/vm_kern.h>
101 #include <vm/vm_map.h>
102 #include <vm/vm_object.h>
103 #include <vm/vm_page.h>
104 #include <vm/vm_pageout.h>
105 #include <vm/vm_phys.h>
106 #include <vm/vm_pagequeue.h>
107 #include <vm/vm_pager.h>
108 #include <vm/vm_radix.h>
109 #include <vm/vm_reserv.h>
110 #include <vm/vm_extern.h>
111 #include <vm/uma.h>
112 #include <vm/uma_int.h>
113
114 #include <machine/md_var.h>
115
116 extern int      uma_startup_count(int);
117 extern void     uma_startup(void *, int);
118 extern int      vmem_startup_count(void);
119
120 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
121
122 DPCPU_DEFINE_STATIC(struct vm_batchqueue, pqbatch[MAXMEMDOM][PQ_COUNT]);
123
124 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
125
126 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line vm_domainset_lock;
127 /* The following fields are protected by the domainset lock. */
128 domainset_t __exclusive_cache_line vm_min_domains;
129 domainset_t __exclusive_cache_line vm_severe_domains;
130 static int vm_min_waiters;
131 static int vm_severe_waiters;
132 static int vm_pageproc_waiters;
133
134 static SYSCTL_NODE(_vm_stats, OID_AUTO, page, CTLFLAG_RD, 0,
135     "VM page statistics");
136
137 static counter_u64_t queue_ops = EARLY_COUNTER;
138 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_stats_page, OID_AUTO, queue_ops,
139     CTLFLAG_RD, &queue_ops,
140     "Number of batched queue operations");
141
142 static counter_u64_t queue_nops = EARLY_COUNTER;
143 SYSCTL_COUNTER_U64(_vm_stats_page, OID_AUTO, queue_nops,
144     CTLFLAG_RD, &queue_nops,
145     "Number of batched queue operations with no effects");
146
147 static void
148 counter_startup(void)
149 {
150
151         queue_ops = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
152         queue_nops = counter_u64_alloc(M_WAITOK);
153 }
154 SYSINIT(page_counters, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, counter_startup, NULL);
155
156 /*
157  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers,
158  * or for paging into sparsely invalid regions.
159  */
160 vm_page_t bogus_page;
161
162 vm_page_t vm_page_array;
163 long vm_page_array_size;
164 long first_page;
165
166 static int boot_pages;
167 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
168     &boot_pages, 0,
169     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
170
171 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
172 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
173 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
174     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
175
176 static uma_zone_t fakepg_zone;
177
178 static void vm_page_alloc_check(vm_page_t m);
179 static void _vm_page_busy_sleep(vm_object_t obj, vm_page_t m,
180     const char *wmesg, bool nonshared, bool locked);
181 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
182 static void vm_page_dequeue_complete(vm_page_t m);
183 static void vm_page_enqueue(vm_page_t m, uint8_t queue);
184 static bool vm_page_free_prep(vm_page_t m);
185 static void vm_page_free_toq(vm_page_t m);
186 static void vm_page_init(void *dummy);
187 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
188     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
189 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
190     vm_page_t mpred);
191 static void vm_page_mvqueue(vm_page_t m, uint8_t queue);
192 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, int domain, u_long npages,
193     vm_page_t m_run, vm_paddr_t high);
194 static int vm_domain_alloc_fail(struct vm_domain *vmd, vm_object_t object,
195     int req);
196 static int vm_page_zone_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain,
197     int flags);
198 static void vm_page_zone_release(void *arg, void **store, int cnt);
199
200 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init, NULL);
201
202 static void
203 vm_page_init(void *dummy)
204 {
205
206         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
207             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
208         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
209             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
210 }
211
212 /*
213  * The cache page zone is initialized later since we need to be able to allocate
214  * pages before UMA is fully initialized.
215  */
216 static void
217 vm_page_init_cache_zones(void *dummy __unused)
218 {
219         struct vm_domain *vmd;
220         struct vm_pgcache *pgcache;
221         int cache, domain, maxcache, pool;
222
223         maxcache = 0;
224         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pgcache_zone_max", &maxcache);
225         for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
226                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
227                 for (pool = 0; pool < VM_NFREEPOOL; pool++) {
228                         pgcache = &vmd->vmd_pgcache[pool];
229                         pgcache->domain = domain;
230                         pgcache->pool = pool;
231                         pgcache->zone = uma_zcache_create("vm pgcache",
232                             PAGE_SIZE, NULL, NULL, NULL, NULL,
233                             vm_page_zone_import, vm_page_zone_release, pgcache,
234                             UMA_ZONE_VM);
235
236                         /*
237                          * Limit each pool's zone to 0.1% of the pages in the
238                          * domain.
239                          */
240                         cache = maxcache != 0 ? maxcache :
241                             vmd->vmd_page_count / 1000;
242                         uma_zone_set_maxcache(pgcache->zone, cache);
243                 }
244         }
245 }
246 SYSINIT(vm_page2, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_ANY, vm_page_init_cache_zones, NULL);
247
248 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
249 #if PAGE_SIZE == 32768
250 #ifdef CTASSERT
251 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
252 #endif
253 #endif
254
255 /*
256  *      vm_set_page_size:
257  *
258  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
259  *      size.  Must be called before any use of page-size
260  *      dependent functions.
261  */
262 void
263 vm_set_page_size(void)
264 {
265         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
266                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
267         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
268                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
269 }
270
271 /*
272  *      vm_page_blacklist_next:
273  *
274  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
275  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
276  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
277  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
278  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
279  */
280 static vm_paddr_t
281 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
282 {
283         vm_paddr_t bad;
284         char *cp, *pos;
285
286         if (list == NULL || *list == NULL)
287                 return (0);
288         if (**list =='\0') {
289                 *list = NULL;
290                 return (0);
291         }
292
293         /*
294          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
295          * the kenv and we know it's null-terminated.
296          */
297         if (end == NULL)
298                 end = *list + strlen(*list);
299
300         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
301         if (*end != '\0') {
302                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
303                         *end = '\0';
304                 else {
305                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
306                         *list = NULL;
307                         return (0);
308                 }
309         }
310
311         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
312                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
313                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
314                         if (bad == 0) {
315                                 if (++cp < end)
316                                         continue;
317                                 else
318                                         break;
319                         }
320                 } else
321                         break;
322                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
323                         *list = NULL;
324                 else
325                         *list = cp;
326                 return (trunc_page(bad));
327         }
328         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
329         *list = NULL;
330         return (0);
331 }
332
333 bool
334 vm_page_blacklist_add(vm_paddr_t pa, bool verbose)
335 {
336         struct vm_domain *vmd;
337         vm_page_t m;
338         int ret;
339
340         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
341         if (m == NULL)
342                 return (true); /* page does not exist, no failure */
343
344         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
345         vm_domain_free_lock(vmd);
346         ret = vm_phys_unfree_page(m);
347         vm_domain_free_unlock(vmd);
348         if (ret != 0) {
349                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, -1);
350                 TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
351                 if (verbose)
352                         printf("Skipping page with pa 0x%jx\n", (uintmax_t)pa);
353         }
354         return (ret);
355 }
356
357 /*
358  *      vm_page_blacklist_check:
359  *
360  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
361  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
362  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
363  */
364 static void
365 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
366 {
367         vm_paddr_t pa;
368         char *next;
369
370         next = list;
371         while (next != NULL) {
372                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
373                         continue;
374                 vm_page_blacklist_add(pa, bootverbose);
375         }
376 }
377
378 /*
379  *      vm_page_blacklist_load:
380  *
381  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
382  *      plain text file provided by the user via the loader directive
383  *      of the same name.
384  */
385 static void
386 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
387 {
388         void *mod;
389         u_char *ptr;
390         u_int len;
391
392         mod = NULL;
393         ptr = NULL;
394
395         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
396         if (mod != NULL) {
397                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
398                 len = preload_fetch_size(mod);
399         }
400         *list = ptr;
401         if (ptr != NULL)
402                 *end = ptr + len;
403         else
404                 *end = NULL;
405         return;
406 }
407
408 static int
409 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
410 {
411         vm_page_t m;
412         struct sbuf sbuf;
413         int error, first;
414
415         first = 1;
416         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
417         if (error != 0)
418                 return (error);
419         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
420         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
421                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
422                     (uintmax_t)m->phys_addr);
423                 first = 0;
424         }
425         error = sbuf_finish(&sbuf);
426         sbuf_delete(&sbuf);
427         return (error);
428 }
429
430 /*
431  * Initialize a dummy page for use in scans of the specified paging queue.
432  * In principle, this function only needs to set the flag PG_MARKER.
433  * Nonetheless, it write busies the page as a safety precaution.
434  */
435 static void
436 vm_page_init_marker(vm_page_t marker, int queue, uint16_t aflags)
437 {
438
439         bzero(marker, sizeof(*marker));
440         marker->flags = PG_MARKER;
441         marker->a.flags = aflags;
442         marker->busy_lock = VPB_CURTHREAD_EXCLUSIVE;
443         marker->a.queue = queue;
444 }
445
446 static void
447 vm_page_domain_init(int domain)
448 {
449         struct vm_domain *vmd;
450         struct vm_pagequeue *pq;
451         int i;
452
453         vmd = VM_DOMAIN(domain);
454         bzero(vmd, sizeof(*vmd));
455         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
456             "vm inactive pagequeue";
457         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
458             "vm active pagequeue";
459         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_name) =
460             "vm laundry pagequeue";
461         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_name) =
462             "vm unswappable pagequeue";
463         vmd->vmd_domain = domain;
464         vmd->vmd_page_count = 0;
465         vmd->vmd_free_count = 0;
466         vmd->vmd_segs = 0;
467         vmd->vmd_oom = FALSE;
468         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
469                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
470                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
471                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
472                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
473                 pq->pq_pdpages = 0;
474                 vm_page_init_marker(&vmd->vmd_markers[i], i, 0);
475         }
476         mtx_init(&vmd->vmd_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
477         mtx_init(&vmd->vmd_pageout_mtx, "vm pageout lock", NULL, MTX_DEF);
478         snprintf(vmd->vmd_name, sizeof(vmd->vmd_name), "%d", domain);
479
480         /*
481          * inacthead is used to provide FIFO ordering for LRU-bypassing
482          * insertions.
483          */
484         vm_page_init_marker(&vmd->vmd_inacthead, PQ_INACTIVE, PGA_ENQUEUED);
485         TAILQ_INSERT_HEAD(&vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_pl,
486             &vmd->vmd_inacthead, plinks.q);
487
488         /*
489          * The clock pages are used to implement active queue scanning without
490          * requeues.  Scans start at clock[0], which is advanced after the scan
491          * ends.  When the two clock hands meet, they are reset and scanning
492          * resumes from the head of the queue.
493          */
494         vm_page_init_marker(&vmd->vmd_clock[0], PQ_ACTIVE, PGA_ENQUEUED);
495         vm_page_init_marker(&vmd->vmd_clock[1], PQ_ACTIVE, PGA_ENQUEUED);
496         TAILQ_INSERT_HEAD(&vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl,
497             &vmd->vmd_clock[0], plinks.q);
498         TAILQ_INSERT_TAIL(&vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl,
499             &vmd->vmd_clock[1], plinks.q);
500 }
501
502 /*
503  * Initialize a physical page in preparation for adding it to the free
504  * lists.
505  */
506 static void
507 vm_page_init_page(vm_page_t m, vm_paddr_t pa, int segind)
508 {
509
510         m->object = NULL;
511         m->ref_count = 0;
512         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
513         m->flags = m->a.flags = 0;
514         m->phys_addr = pa;
515         m->a.queue = PQ_NONE;
516         m->psind = 0;
517         m->segind = segind;
518         m->order = VM_NFREEORDER;
519         m->pool = VM_FREEPOOL_DEFAULT;
520         m->valid = m->dirty = 0;
521         pmap_page_init(m);
522 }
523
524 #ifndef PMAP_HAS_PAGE_ARRAY
525 static vm_paddr_t
526 vm_page_array_alloc(vm_offset_t *vaddr, vm_paddr_t end, vm_paddr_t page_range)
527 {
528         vm_paddr_t new_end;
529
530         /*
531          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
532          * However, because this page is allocated from KVM, out-of-bounds
533          * accesses using the direct map will not be trapped.
534          */
535         *vaddr += PAGE_SIZE;
536
537         /*
538          * Allocate physical memory for the page structures, and map it.
539          */
540         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
541         vm_page_array = (vm_page_t)pmap_map(vaddr, new_end, end,
542             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
543         vm_page_array_size = page_range;
544
545         return (new_end);
546 }
547 #endif
548
549 /*
550  *      vm_page_startup:
551  *
552  *      Initializes the resident memory module.  Allocates physical memory for
553  *      bootstrapping UMA and some data structures that are used to manage
554  *      physical pages.  Initializes these structures, and populates the free
555  *      page queues.
556  */
557 vm_offset_t
558 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
559 {
560         struct vm_phys_seg *seg;
561         vm_page_t m;
562         char *list, *listend;
563         vm_offset_t mapped;
564         vm_paddr_t end, high_avail, low_avail, new_end, size;
565         vm_paddr_t page_range __unused;
566         vm_paddr_t last_pa, pa;
567         u_long pagecount;
568         int biggestone, i, segind;
569 #ifdef WITNESS
570         int witness_size;
571 #endif
572 #if defined(__i386__) && defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
573         long ii;
574 #endif
575
576         vaddr = round_page(vaddr);
577
578         vm_phys_early_startup();
579         biggestone = vm_phys_avail_largest();
580         end = phys_avail[biggestone+1];
581
582         /*
583          * Initialize the page and queue locks.
584          */
585         mtx_init(&vm_domainset_lock, "vm domainset lock", NULL, MTX_DEF);
586         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
587                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
588         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
589                 vm_page_domain_init(i);
590
591         /*
592          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
593          * allocator.  Tell UMA how many zones we are going to create
594          * before going fully functional.  UMA will add its zones.
595          *
596          * VM startup zones: vmem, vmem_btag, VM OBJECT, RADIX NODE, MAP,
597          * KMAP ENTRY, MAP ENTRY, VMSPACE.
598          */
599         boot_pages = uma_startup_count(8);
600
601 #ifndef UMA_MD_SMALL_ALLOC
602         /* vmem_startup() calls uma_prealloc(). */
603         boot_pages += vmem_startup_count();
604         /* vm_map_startup() calls uma_prealloc(). */
605         boot_pages += howmany(MAX_KMAP,
606             slab_ipers(sizeof(struct vm_map), UMA_ALIGN_PTR));
607
608         /*
609          * Before going fully functional kmem_init() does allocation
610          * from "KMAP ENTRY" and vmem_create() does allocation from "vmem".
611          */
612         boot_pages += 2;
613 #endif
614         /*
615          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
616          * manually fetch the value.
617          */
618         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
619         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
620         new_end = trunc_page(new_end);
621         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
622             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
623         bzero((void *)mapped, end - new_end);
624         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
625
626 #ifdef WITNESS
627         witness_size = round_page(witness_startup_count());
628         new_end -= witness_size;
629         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, new_end + witness_size,
630             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
631         bzero((void *)mapped, witness_size);
632         witness_startup((void *)mapped);
633 #endif
634
635 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
636     defined(__i386__) || defined(__mips__) || defined(__riscv) || \
637     defined(__powerpc64__)
638         /*
639          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
640          * needs to be included in a minidump.
641          *
642          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
643          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
644          *
645          * However, i386 still needs this workspace internally within the
646          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
647          * included should the sf_buf code decide to use them.
648          */
649         last_pa = 0;
650         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
651                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
652                         last_pa = dump_avail[i + 1];
653         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
654         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
655         new_end -= vm_page_dump_size;
656         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
657             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
658         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
659 #else
660         (void)last_pa;
661 #endif
662 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
663     defined(__riscv) || defined(__powerpc64__)
664         /*
665          * Include the UMA bootstrap pages, witness pages and vm_page_dump
666          * in a crash dump.  When pmap_map() uses the direct map, they are
667          * not automatically included.
668          */
669         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
670                 dump_add_page(pa);
671 #endif
672         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
673 #ifdef __amd64__
674         /*
675          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
676          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
677          * through the direct map, they are not automatically included.
678          */
679         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
680         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
681         while (pa < last_pa) {
682                 dump_add_page(pa);
683                 pa += PAGE_SIZE;
684         }
685 #endif
686         /*
687          * Compute the number of pages of memory that will be available for
688          * use, taking into account the overhead of a page structure per page.
689          * In other words, solve
690          *      "available physical memory" - round_page(page_range *
691          *          sizeof(struct vm_page)) = page_range * PAGE_SIZE 
692          * for page_range.  
693          */
694         low_avail = phys_avail[0];
695         high_avail = phys_avail[1];
696         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
697                 if (vm_phys_segs[i].start < low_avail)
698                         low_avail = vm_phys_segs[i].start;
699                 if (vm_phys_segs[i].end > high_avail)
700                         high_avail = vm_phys_segs[i].end;
701         }
702         /* Skip the first chunk.  It is already accounted for. */
703         for (i = 2; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
704                 if (phys_avail[i] < low_avail)
705                         low_avail = phys_avail[i];
706                 if (phys_avail[i + 1] > high_avail)
707                         high_avail = phys_avail[i + 1];
708         }
709         first_page = low_avail / PAGE_SIZE;
710 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
711         size = 0;
712         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++)
713                 size += vm_phys_segs[i].end - vm_phys_segs[i].start;
714         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
715                 size += phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
716 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
717         size = high_avail - low_avail;
718 #else
719 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
720 #endif
721
722 #ifdef PMAP_HAS_PAGE_ARRAY
723         pmap_page_array_startup(size / PAGE_SIZE);
724         biggestone = vm_phys_avail_largest();
725         end = new_end = phys_avail[biggestone + 1];
726 #else
727 #ifdef VM_PHYSSEG_DENSE
728         /*
729          * In the VM_PHYSSEG_DENSE case, the number of pages can account for
730          * the overhead of a page structure per page only if vm_page_array is
731          * allocated from the last physical memory chunk.  Otherwise, we must
732          * allocate page structures representing the physical memory
733          * underlying vm_page_array, even though they will not be used.
734          */
735         if (new_end != high_avail)
736                 page_range = size / PAGE_SIZE;
737         else
738 #endif
739         {
740                 page_range = size / (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page));
741
742                 /*
743                  * If the partial bytes remaining are large enough for
744                  * a page (PAGE_SIZE) without a corresponding
745                  * 'struct vm_page', then new_end will contain an
746                  * extra page after subtracting the length of the VM
747                  * page array.  Compensate by subtracting an extra
748                  * page from new_end.
749                  */
750                 if (size % (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page)) >= PAGE_SIZE) {
751                         if (new_end == high_avail)
752                                 high_avail -= PAGE_SIZE;
753                         new_end -= PAGE_SIZE;
754                 }
755         }
756         end = new_end;
757         new_end = vm_page_array_alloc(&vaddr, end, page_range);
758 #endif
759
760 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
761         /*
762          * Allocate physical memory for the reservation management system's
763          * data structures, and map it.
764          */
765         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end);
766 #endif
767 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__) || \
768     defined(__riscv) || defined(__powerpc64__)
769         /*
770          * Include vm_page_array and vm_reserv_array in a crash dump.
771          */
772         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
773                 dump_add_page(pa);
774 #endif
775         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
776
777         /*
778          * Add physical memory segments corresponding to the available
779          * physical pages.
780          */
781         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
782                 if (vm_phys_avail_size(i) != 0)
783                         vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
784
785         /*
786          * Initialize the physical memory allocator.
787          */
788         vm_phys_init();
789
790         /*
791          * Initialize the page structures and add every available page to the
792          * physical memory allocator's free lists.
793          */
794 #if defined(__i386__) && defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
795         for (ii = 0; ii < vm_page_array_size; ii++) {
796                 m = &vm_page_array[ii];
797                 vm_page_init_page(m, (first_page + ii) << PAGE_SHIFT, 0);
798                 m->flags = PG_FICTITIOUS;
799         }
800 #endif
801         vm_cnt.v_page_count = 0;
802         for (segind = 0; segind < vm_phys_nsegs; segind++) {
803                 seg = &vm_phys_segs[segind];
804                 for (m = seg->first_page, pa = seg->start; pa < seg->end;
805                     m++, pa += PAGE_SIZE)
806                         vm_page_init_page(m, pa, segind);
807
808                 /*
809                  * Add the segment to the free lists only if it is covered by
810                  * one of the ranges in phys_avail.  Because we've added the
811                  * ranges to the vm_phys_segs array, we can assume that each
812                  * segment is either entirely contained in one of the ranges,
813                  * or doesn't overlap any of them.
814                  */
815                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
816                         struct vm_domain *vmd;
817
818                         if (seg->start < phys_avail[i] ||
819                             seg->end > phys_avail[i + 1])
820                                 continue;
821
822                         m = seg->first_page;
823                         pagecount = (u_long)atop(seg->end - seg->start);
824
825                         vmd = VM_DOMAIN(seg->domain);
826                         vm_domain_free_lock(vmd);
827                         vm_phys_enqueue_contig(m, pagecount);
828                         vm_domain_free_unlock(vmd);
829                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, pagecount);
830                         vm_cnt.v_page_count += (u_int)pagecount;
831
832                         vmd = VM_DOMAIN(seg->domain);
833                         vmd->vmd_page_count += (u_int)pagecount;
834                         vmd->vmd_segs |= 1UL << m->segind;
835                         break;
836                 }
837         }
838
839         /*
840          * Remove blacklisted pages from the physical memory allocator.
841          */
842         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
843         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
844         vm_page_blacklist_check(list, listend);
845
846         list = kern_getenv("vm.blacklist");
847         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
848
849         freeenv(list);
850 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
851         /*
852          * Initialize the reservation management system.
853          */
854         vm_reserv_init();
855 #endif
856
857         return (vaddr);
858 }
859
860 void
861 vm_page_reference(vm_page_t m)
862 {
863
864         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
865 }
866
867 static bool
868 vm_page_acquire_flags(vm_page_t m, int allocflags)
869 {
870         bool locked;
871
872         if ((allocflags & (VM_ALLOC_SBUSY | VM_ALLOC_IGN_SBUSY)) != 0)
873                 locked = vm_page_trysbusy(m);
874         else
875                 locked = vm_page_tryxbusy(m);
876         if (locked && (allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
877                 vm_page_wire(m);
878         return (locked);
879 }
880
881 static bool
882 vm_page_busy_sleep_flags(vm_object_t object, vm_page_t m, const char *wchan,
883     int allocflags)
884 {
885
886         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
887                 return (false);
888         /*
889          * Reference the page before unlocking and
890          * sleeping so that the page daemon is less
891          * likely to reclaim it.
892          */
893         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOCREAT) == 0)
894                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
895         vm_page_busy_sleep(m, wchan, (allocflags &
896             VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
897         VM_OBJECT_WLOCK(object);
898         if ((allocflags & VM_ALLOC_WAITFAIL) != 0)
899                 return (false);
900         return (true);
901 }
902
903 /*
904  *      vm_page_busy_acquire:
905  *
906  *      Acquire the busy lock as described by VM_ALLOC_* flags.  Will loop
907  *      and drop the object lock if necessary.
908  */
909 bool
910 vm_page_busy_acquire(vm_page_t m, int allocflags)
911 {
912         vm_object_t obj;
913         bool locked;
914
915         /*
916          * The page-specific object must be cached because page
917          * identity can change during the sleep, causing the
918          * re-lock of a different object.
919          * It is assumed that a reference to the object is already
920          * held by the callers.
921          */
922         obj = m->object;
923         for (;;) {
924                 if (vm_page_acquire_flags(m, allocflags))
925                         return (true);
926                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
927                         return (false);
928                 if (obj != NULL)
929                         locked = VM_OBJECT_WOWNED(obj);
930                 else
931                         locked = false;
932                 MPASS(locked || vm_page_wired(m));
933                 _vm_page_busy_sleep(obj, m, "vmpba",
934                     (allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0, locked);
935                 if (locked)
936                         VM_OBJECT_WLOCK(obj);
937                 if ((allocflags & VM_ALLOC_WAITFAIL) != 0)
938                         return (false);
939                 KASSERT(m->object == obj || m->object == NULL,
940                     ("vm_page_busy_acquire: page %p does not belong to %p",
941                     m, obj));
942         }
943 }
944
945 /*
946  *      vm_page_busy_downgrade:
947  *
948  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
949  */
950 void
951 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
952 {
953         u_int x;
954
955         vm_page_assert_xbusied(m);
956
957         x = m->busy_lock;
958         for (;;) {
959                 if (atomic_fcmpset_rel_int(&m->busy_lock,
960                     &x, VPB_SHARERS_WORD(1)))
961                         break;
962         }
963         if ((x & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
964                 wakeup(m);
965 }
966
967 /*
968  *
969  *      vm_page_busy_tryupgrade:
970  *
971  *      Attempt to upgrade a single shared busy into an exclusive busy.
972  */
973 int
974 vm_page_busy_tryupgrade(vm_page_t m)
975 {
976         u_int ce, x;
977
978         vm_page_assert_sbusied(m);
979
980         x = m->busy_lock;
981         ce = VPB_CURTHREAD_EXCLUSIVE;
982         for (;;) {
983                 if (VPB_SHARERS(x) > 1)
984                         return (0);
985                 KASSERT((x & ~VPB_BIT_WAITERS) == VPB_SHARERS_WORD(1),
986                     ("vm_page_busy_tryupgrade: invalid lock state"));
987                 if (!atomic_fcmpset_acq_int(&m->busy_lock, &x,
988                     ce | (x & VPB_BIT_WAITERS)))
989                         continue;
990                 return (1);
991         }
992 }
993
994 /*
995  *      vm_page_sbusied:
996  *
997  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
998  */
999 int
1000 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
1001 {
1002         u_int x;
1003
1004         x = m->busy_lock;
1005         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
1006 }
1007
1008 /*
1009  *      vm_page_sunbusy:
1010  *
1011  *      Shared unbusy a page.
1012  */
1013 void
1014 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
1015 {
1016         u_int x;
1017
1018         vm_page_assert_sbusied(m);
1019
1020         x = m->busy_lock;
1021         for (;;) {
1022                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
1023                         if (atomic_fcmpset_int(&m->busy_lock, &x,
1024                             x - VPB_ONE_SHARER))
1025                                 break;
1026                         continue;
1027                 }
1028                 KASSERT((x & ~VPB_BIT_WAITERS) == VPB_SHARERS_WORD(1),
1029                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
1030                 if (!atomic_fcmpset_rel_int(&m->busy_lock, &x, VPB_UNBUSIED))
1031                         continue;
1032                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
1033                         break;
1034                 wakeup(m);
1035                 break;
1036         }
1037 }
1038
1039 /*
1040  *      vm_page_busy_sleep:
1041  *
1042  *      Sleep if the page is busy, using the page pointer as wchan.
1043  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
1044  *
1045  *      If nonshared is true, sleep only if the page is xbusy.
1046  *
1047  *      The object lock must be held on entry and will be released on exit.
1048  */
1049 void
1050 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg, bool nonshared)
1051 {
1052         vm_object_t obj;
1053
1054         obj = m->object;
1055         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(obj);
1056         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1057
1058         _vm_page_busy_sleep(obj, m, wmesg, nonshared, true);
1059 }
1060
1061 static void
1062 _vm_page_busy_sleep(vm_object_t obj, vm_page_t m, const char *wmesg,
1063     bool nonshared, bool locked)
1064 {
1065         u_int x;
1066
1067         /*
1068          * If the object is busy we must wait for that to drain to zero
1069          * before trying the page again.
1070          */
1071         if (obj != NULL && vm_object_busied(obj)) {
1072                 if (locked)
1073                         VM_OBJECT_DROP(obj);
1074                 vm_object_busy_wait(obj, wmesg);
1075                 return;
1076         }
1077         sleepq_lock(m);
1078         x = m->busy_lock;
1079         if (x == VPB_UNBUSIED || (nonshared && (x & VPB_BIT_SHARED) != 0) ||
1080             ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
1081             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS))) {
1082                 if (locked)
1083                         VM_OBJECT_DROP(obj);
1084                 sleepq_release(m);
1085                 return;
1086         }
1087         if (locked)
1088                 VM_OBJECT_DROP(obj);
1089         DROP_GIANT();
1090         sleepq_add(m, NULL, wmesg, 0, 0);
1091         sleepq_wait(m, PVM);
1092         PICKUP_GIANT();
1093 }
1094
1095 /*
1096  *      vm_page_trysbusy:
1097  *
1098  *      Try to shared busy a page.
1099  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
1100  *      The operation never sleeps.
1101  */
1102 int
1103 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
1104 {
1105         vm_object_t obj;
1106         u_int x;
1107
1108         obj = m->object;
1109         x = m->busy_lock;
1110         for (;;) {
1111                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
1112                         return (0);
1113                 /*
1114                  * Reduce the window for transient busies that will trigger
1115                  * false negatives in vm_page_ps_test().
1116                  */
1117                 if (obj != NULL && vm_object_busied(obj))
1118                         return (0);
1119                 if (atomic_fcmpset_acq_int(&m->busy_lock, &x,
1120                     x + VPB_ONE_SHARER))
1121                         break;
1122         }
1123
1124         /* Refetch the object now that we're guaranteed that it is stable. */
1125         obj = m->object;
1126         if (obj != NULL && vm_object_busied(obj)) {
1127                 vm_page_sunbusy(m);
1128                 return (0);
1129         }
1130         return (1);
1131 }
1132
1133 /*
1134  *      vm_page_tryxbusy:
1135  *
1136  *      Try to exclusive busy a page.
1137  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
1138  *      The operation never sleeps.
1139  */
1140 int
1141 vm_page_tryxbusy(vm_page_t m)
1142 {
1143         vm_object_t obj;
1144
1145         if (atomic_cmpset_acq_int(&(m)->busy_lock, VPB_UNBUSIED,
1146             VPB_CURTHREAD_EXCLUSIVE) == 0)
1147                 return (0);
1148
1149         obj = m->object;
1150         if (obj != NULL && vm_object_busied(obj)) {
1151                 vm_page_xunbusy(m);
1152                 return (0);
1153         }
1154         return (1);
1155 }
1156
1157 static void
1158 vm_page_xunbusy_hard_tail(vm_page_t m)
1159 {
1160         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
1161         /* Wake the waiter. */
1162         wakeup(m);
1163 }
1164
1165 /*
1166  *      vm_page_xunbusy_hard:
1167  *
1168  *      Called when unbusy has failed because there is a waiter.
1169  */
1170 void
1171 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
1172 {
1173         vm_page_assert_xbusied(m);
1174         vm_page_xunbusy_hard_tail(m);
1175 }
1176
1177 void
1178 vm_page_xunbusy_hard_unchecked(vm_page_t m)
1179 {
1180         vm_page_assert_xbusied_unchecked(m);
1181         vm_page_xunbusy_hard_tail(m);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
1186  */
1187 void
1188 vm_page_change_lock(vm_page_t m, struct mtx **mtx)
1189 {
1190         struct mtx *mtx1;
1191
1192         mtx1 = vm_page_lockptr(m);
1193         if (*mtx == mtx1)
1194                 return;
1195         if (*mtx != NULL)
1196                 mtx_unlock(*mtx);
1197         *mtx = mtx1;
1198         mtx_lock(mtx1);
1199 }
1200
1201 /*
1202  *      vm_page_unhold_pages:
1203  *
1204  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
1205  */
1206 void
1207 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
1208 {
1209
1210         for (; count != 0; count--) {
1211                 vm_page_unwire(*ma, PQ_ACTIVE);
1212                 ma++;
1213         }
1214 }
1215
1216 vm_page_t
1217 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
1218 {
1219         vm_page_t m;
1220
1221 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
1222         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
1223         if (m == NULL)
1224                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
1225         return (m);
1226 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
1227         long pi;
1228
1229         pi = atop(pa);
1230         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
1231                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
1232                 return (m);
1233         }
1234         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
1235 #else
1236 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
1237 #endif
1238 }
1239
1240 /*
1241  *      vm_page_getfake:
1242  *
1243  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
1244  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
1245  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
1246  */
1247 vm_page_t
1248 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1249 {
1250         vm_page_t m;
1251
1252         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1253         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
1254         return (m);
1255 }
1256
1257 void
1258 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1259 {
1260
1261         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1262                 /*
1263                  * The page's memattr might have changed since the
1264                  * previous initialization.  Update the pmap to the
1265                  * new memattr.
1266                  */
1267                 goto memattr;
1268         }
1269         m->phys_addr = paddr;
1270         m->a.queue = PQ_NONE;
1271         /* Fictitious pages don't use "segind". */
1272         m->flags = PG_FICTITIOUS;
1273         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
1274         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1275         m->busy_lock = VPB_CURTHREAD_EXCLUSIVE;
1276         /* Fictitious pages are unevictable. */
1277         m->ref_count = 1;
1278         pmap_page_init(m);
1279 memattr:
1280         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1281 }
1282
1283 /*
1284  *      vm_page_putfake:
1285  *
1286  *      Release a fictitious page.
1287  */
1288 void
1289 vm_page_putfake(vm_page_t m)
1290 {
1291
1292         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
1293         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1294             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
1295         vm_page_xunbusy(m);
1296         uma_zfree(fakepg_zone, m);
1297 }
1298
1299 /*
1300  *      vm_page_updatefake:
1301  *
1302  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
1303  *      memory attribute.
1304  */
1305 void
1306 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1307 {
1308
1309         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1310             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1311         m->phys_addr = paddr;
1312         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1313 }
1314
1315 /*
1316  *      vm_page_free:
1317  *
1318  *      Free a page.
1319  */
1320 void
1321 vm_page_free(vm_page_t m)
1322 {
1323
1324         m->flags &= ~PG_ZERO;
1325         vm_page_free_toq(m);
1326 }
1327
1328 /*
1329  *      vm_page_free_zero:
1330  *
1331  *      Free a page to the zerod-pages queue
1332  */
1333 void
1334 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1335 {
1336
1337         m->flags |= PG_ZERO;
1338         vm_page_free_toq(m);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Unbusy and handle the page queueing for a page from a getpages request that
1343  * was optionally read ahead or behind.
1344  */
1345 void
1346 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1347 {
1348
1349         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1350         KASSERT(!vm_page_none_valid(m), ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1351
1352         /*
1353          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1354          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1355          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1356          * unless the page is wanted by another thread.
1357          */
1358         vm_page_lock(m);
1359         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1360                 vm_page_activate(m);
1361         else
1362                 vm_page_deactivate(m);
1363         vm_page_unlock(m);
1364         vm_page_xunbusy_unchecked(m);
1365 }
1366
1367 /*
1368  *      vm_page_sleep_if_busy:
1369  *
1370  *      Sleep and release the object lock if the page is busied.
1371  *      Returns TRUE if the thread slept.
1372  *
1373  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1374  *      be locked.
1375  */
1376 int
1377 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1378 {
1379         vm_object_t obj;
1380
1381         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1382         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1383
1384         /*
1385          * The page-specific object must be cached because page
1386          * identity can change during the sleep, causing the
1387          * re-lock of a different object.
1388          * It is assumed that a reference to the object is already
1389          * held by the callers.
1390          */
1391         obj = m->object;
1392         if (vm_page_busied(m) || (obj != NULL && obj->busy)) {
1393                 vm_page_busy_sleep(m, msg, false);
1394                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1395                 return (TRUE);
1396         }
1397         return (FALSE);
1398 }
1399
1400 /*
1401  *      vm_page_sleep_if_xbusy:
1402  *
1403  *      Sleep and release the object lock if the page is xbusied.
1404  *      Returns TRUE if the thread slept.
1405  *
1406  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1407  *      be locked.
1408  */
1409 int
1410 vm_page_sleep_if_xbusy(vm_page_t m, const char *msg)
1411 {
1412         vm_object_t obj;
1413
1414         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1415         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1416
1417         /*
1418          * The page-specific object must be cached because page
1419          * identity can change during the sleep, causing the
1420          * re-lock of a different object.
1421          * It is assumed that a reference to the object is already
1422          * held by the callers.
1423          */
1424         obj = m->object;
1425         if (vm_page_xbusied(m) || (obj != NULL && obj->busy)) {
1426                 vm_page_busy_sleep(m, msg, true);
1427                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1428                 return (TRUE);
1429         }
1430         return (FALSE);
1431 }
1432
1433 /*
1434  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1435  *
1436  *      Set all bits in the page's dirty field.
1437  *
1438  *      The object containing the specified page must be locked if the
1439  *      call is made from the machine-independent layer.
1440  *
1441  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1442  *
1443  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1444  */
1445 void
1446 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1447 {
1448
1449         /* Refer to this operation by its public name. */
1450         KASSERT(vm_page_all_valid(m), ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1451         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1452 }
1453
1454 /*
1455  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1456  *
1457  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1458  *
1459  *      The object must be locked.
1460  */
1461 int
1462 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1463 {
1464         vm_page_t mpred;
1465
1466         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1467         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1468         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1469 }
1470
1471 /*
1472  *      vm_page_insert_after:
1473  *
1474  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1475  *
1476  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1477  *      the specified object.
1478  *
1479  *      The object must be locked.
1480  */
1481 static int
1482 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1483     vm_page_t mpred)
1484 {
1485         vm_page_t msucc;
1486
1487         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1488         KASSERT(m->object == NULL,
1489             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1490         if (mpred != NULL) {
1491                 KASSERT(mpred->object == object,
1492                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1493                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1494                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1495                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1496         } else
1497                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1498         if (msucc != NULL)
1499                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1500                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1501
1502         /*
1503          * Record the object/offset pair in this page.
1504          */
1505         m->object = object;
1506         m->pindex = pindex;
1507         m->ref_count |= VPRC_OBJREF;
1508
1509         /*
1510          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1511          */
1512         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1513                 m->object = NULL;
1514                 m->pindex = 0;
1515                 m->ref_count &= ~VPRC_OBJREF;
1516                 return (1);
1517         }
1518         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1519         return (0);
1520 }
1521
1522 /*
1523  *      vm_page_insert_radixdone:
1524  *
1525  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1526  *      radix trie hooking.
1527  *
1528  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1529  *      specified object.
1530  *
1531  *      The object must be locked.
1532  */
1533 static void
1534 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1535 {
1536
1537         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1538         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1539             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1540         KASSERT((m->ref_count & VPRC_OBJREF) != 0,
1541             ("vm_page_insert_radixdone: page %p is missing object ref", m));
1542         if (mpred != NULL) {
1543                 KASSERT(mpred->object == object,
1544                     ("vm_page_insert_radixdone: object doesn't contain mpred"));
1545                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1546                     ("vm_page_insert_radixdone: mpred doesn't precede pindex"));
1547         }
1548
1549         if (mpred != NULL)
1550                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1551         else
1552                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1553
1554         /*
1555          * Show that the object has one more resident page.
1556          */
1557         object->resident_page_count++;
1558
1559         /*
1560          * Hold the vnode until the last page is released.
1561          */
1562         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1563                 vhold(object->handle);
1564
1565         /*
1566          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1567          * update the object's generation count.
1568          */
1569         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1570                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1571 }
1572
1573 /*
1574  * Do the work to remove a page from its object.  The caller is responsible for
1575  * updating the page's fields to reflect this removal.
1576  */
1577 static void
1578 vm_page_object_remove(vm_page_t m)
1579 {
1580         vm_object_t object;
1581         vm_page_t mrem;
1582
1583         vm_page_assert_xbusied(m);
1584         object = m->object;
1585         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1586         KASSERT((m->ref_count & VPRC_OBJREF) != 0,
1587             ("page %p is missing its object ref", m));
1588
1589         /* Deferred free of swap space. */
1590         if ((m->a.flags & PGA_SWAP_FREE) != 0)
1591                 vm_pager_page_unswapped(m);
1592
1593         mrem = vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1594         KASSERT(mrem == m, ("removed page %p, expected page %p", mrem, m));
1595
1596         /*
1597          * Now remove from the object's list of backed pages.
1598          */
1599         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1600
1601         /*
1602          * And show that the object has one fewer resident page.
1603          */
1604         object->resident_page_count--;
1605
1606         /*
1607          * The vnode may now be recycled.
1608          */
1609         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1610                 vdrop(object->handle);
1611 }
1612
1613 /*
1614  *      vm_page_remove:
1615  *
1616  *      Removes the specified page from its containing object, but does not
1617  *      invalidate any backing storage.  Returns true if the object's reference
1618  *      was the last reference to the page, and false otherwise.
1619  *
1620  *      The object must be locked and the page must be exclusively busied.
1621  *      The exclusive busy will be released on return.  If this is not the
1622  *      final ref and the caller does not hold a wire reference it may not
1623  *      continue to access the page.
1624  */
1625 bool
1626 vm_page_remove(vm_page_t m)
1627 {
1628         bool dropped;
1629
1630         dropped = vm_page_remove_xbusy(m);
1631         vm_page_xunbusy(m);
1632
1633         return (dropped);
1634 }
1635
1636 /*
1637  *      vm_page_remove_xbusy
1638  *
1639  *      Removes the page but leaves the xbusy held.  Returns true if this
1640  *      removed the final ref and false otherwise.
1641  */
1642 bool
1643 vm_page_remove_xbusy(vm_page_t m)
1644 {
1645
1646         vm_page_object_remove(m);
1647         m->object = NULL;
1648         return (vm_page_drop(m, VPRC_OBJREF) == VPRC_OBJREF);
1649 }
1650
1651 /*
1652  *      vm_page_lookup:
1653  *
1654  *      Returns the page associated with the object/offset
1655  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1656  *
1657  *      The object must be locked.
1658  */
1659 vm_page_t
1660 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1661 {
1662
1663         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1664         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1665 }
1666
1667 /*
1668  *      vm_page_find_least:
1669  *
1670  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1671  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1672  *
1673  *      The object must be locked.
1674  */
1675 vm_page_t
1676 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1677 {
1678         vm_page_t m;
1679
1680         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1681         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1682                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1683         return (m);
1684 }
1685
1686 /*
1687  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1688  * resident; if none is found, NULL is returned.
1689  *
1690  * The object must be locked.
1691  */
1692 vm_page_t
1693 vm_page_next(vm_page_t m)
1694 {
1695         vm_page_t next;
1696
1697         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1698         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL) {
1699                 MPASS(next->object == m->object);
1700                 if (next->pindex != m->pindex + 1)
1701                         next = NULL;
1702         }
1703         return (next);
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1708  * resident; if none is found, NULL is returned.
1709  *
1710  * The object must be locked.
1711  */
1712 vm_page_t
1713 vm_page_prev(vm_page_t m)
1714 {
1715         vm_page_t prev;
1716
1717         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1718         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL) {
1719                 MPASS(prev->object == m->object);
1720                 if (prev->pindex != m->pindex - 1)
1721                         prev = NULL;
1722         }
1723         return (prev);
1724 }
1725
1726 /*
1727  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1728  * pindex which must be already present in the object.
1729  *
1730  * Both pages must be exclusively busied on enter.  The old page is
1731  * unbusied on exit.
1732  *
1733  * A return value of true means mold is now free.  If this is not the
1734  * final ref and the caller does not hold a wire reference it may not
1735  * continue to access the page.
1736  */
1737 static bool
1738 vm_page_replace_hold(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1739     vm_page_t mold)
1740 {
1741         vm_page_t mret;
1742         bool dropped;
1743
1744         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1745         vm_page_assert_xbusied(mnew);
1746         vm_page_assert_xbusied(mold);
1747         KASSERT(mnew->object == NULL && (mnew->ref_count & VPRC_OBJREF) == 0,
1748             ("vm_page_replace: page %p already in object", mnew));
1749
1750         /*
1751          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1752          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1753          * dance.  Double check such functions for more comments.
1754          */
1755
1756         mnew->object = object;
1757         mnew->pindex = pindex;
1758         atomic_set_int(&mnew->ref_count, VPRC_OBJREF);
1759         mret = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1760         KASSERT(mret == mold,
1761             ("invalid page replacement, mold=%p, mret=%p", mold, mret));
1762         KASSERT((mold->oflags & VPO_UNMANAGED) ==
1763             (mnew->oflags & VPO_UNMANAGED),
1764             ("vm_page_replace: mismatched VPO_UNMANAGED"));
1765
1766         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1767         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1768         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1769         mold->object = NULL;
1770
1771         /*
1772          * The object's resident_page_count does not change because we have
1773          * swapped one page for another, but the generation count should
1774          * change if the page is dirty.
1775          */
1776         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1777                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1778         dropped = vm_page_drop(mold, VPRC_OBJREF) == VPRC_OBJREF;
1779         vm_page_xunbusy(mold);
1780
1781         return (dropped);
1782 }
1783
1784 void
1785 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1786     vm_page_t mold)
1787 {
1788
1789         if (vm_page_replace_hold(mnew, object, pindex, mold))
1790                 vm_page_free(mold);
1791 }
1792
1793 /*
1794  *      vm_page_rename:
1795  *
1796  *      Move the given memory entry from its
1797  *      current object to the specified target object/offset.
1798  *
1799  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1800  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1801  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1802  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1803  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1804  *
1805  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1806  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1807  *            swap.
1808  *
1809  *      The objects must be locked.
1810  */
1811 int
1812 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1813 {
1814         vm_page_t mpred;
1815         vm_pindex_t opidx;
1816
1817         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1818
1819         KASSERT(m->ref_count != 0, ("vm_page_rename: page %p has no refs", m));
1820         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1821         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1822             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1823
1824         /*
1825          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1826          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1827          * function.
1828          */
1829         opidx = m->pindex;
1830         m->pindex = new_pindex;
1831         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1832                 m->pindex = opidx;
1833                 return (1);
1834         }
1835
1836         /*
1837          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1838          * the listq iterator is tainted.
1839          */
1840         m->pindex = opidx;
1841         vm_page_object_remove(m);
1842
1843         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1844         m->pindex = new_pindex;
1845         m->object = new_object;
1846
1847         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1848         vm_page_dirty(m);
1849         return (0);
1850 }
1851
1852 /*
1853  *      vm_page_alloc:
1854  *
1855  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1856  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1857  *
1858  *      The caller must always specify an allocation class.
1859  *
1860  *      allocation classes:
1861  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1862  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1863  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1864  *
1865  *      optional allocation flags:
1866  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1867  *                              intends to allocate
1868  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1869  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1870  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1871  *                              should not be exclusive busy
1872  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1873  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1874  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1875  */
1876 vm_page_t
1877 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1878 {
1879
1880         return (vm_page_alloc_after(object, pindex, req, object != NULL ?
1881             vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) : NULL));
1882 }
1883
1884 vm_page_t
1885 vm_page_alloc_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1886     int req)
1887 {
1888
1889         return (vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1890             object != NULL ? vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) :
1891             NULL));
1892 }
1893
1894 /*
1895  * Allocate a page in the specified object with the given page index.  To
1896  * optimize insertion of the page into the object, the caller must also specifiy
1897  * the resident page in the object with largest index smaller than the given
1898  * page index, or NULL if no such page exists.
1899  */
1900 vm_page_t
1901 vm_page_alloc_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1902     int req, vm_page_t mpred)
1903 {
1904         struct vm_domainset_iter di;
1905         vm_page_t m;
1906         int domain;
1907
1908         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, pindex, &domain, &req);
1909         do {
1910                 m = vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1911                     mpred);
1912                 if (m != NULL)
1913                         break;
1914         } while (vm_domainset_iter_page(&di, object, &domain) == 0);
1915
1916         return (m);
1917 }
1918
1919 /*
1920  * Returns true if the number of free pages exceeds the minimum
1921  * for the request class and false otherwise.
1922  */
1923 static int
1924 _vm_domain_allocate(struct vm_domain *vmd, int req_class, int npages)
1925 {
1926         u_int limit, old, new;
1927
1928         if (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT)
1929                 limit = 0;
1930         else if (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM)
1931                 limit = vmd->vmd_interrupt_free_min;
1932         else
1933                 limit = vmd->vmd_free_reserved;
1934
1935         /*
1936          * Attempt to reserve the pages.  Fail if we're below the limit.
1937          */
1938         limit += npages;
1939         old = vmd->vmd_free_count;
1940         do {
1941                 if (old < limit)
1942                         return (0);
1943                 new = old - npages;
1944         } while (atomic_fcmpset_int(&vmd->vmd_free_count, &old, new) == 0);
1945
1946         /* Wake the page daemon if we've crossed the threshold. */
1947         if (vm_paging_needed(vmd, new) && !vm_paging_needed(vmd, old))
1948                 pagedaemon_wakeup(vmd->vmd_domain);
1949
1950         /* Only update bitsets on transitions. */
1951         if ((old >= vmd->vmd_free_min && new < vmd->vmd_free_min) ||
1952             (old >= vmd->vmd_free_severe && new < vmd->vmd_free_severe))
1953                 vm_domain_set(vmd);
1954
1955         return (1);
1956 }
1957
1958 int
1959 vm_domain_allocate(struct vm_domain *vmd, int req, int npages)
1960 {
1961         int req_class;
1962
1963         /*
1964          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1965          */
1966         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1967         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1968                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1969         return (_vm_domain_allocate(vmd, req_class, npages));
1970 }
1971
1972 vm_page_t
1973 vm_page_alloc_domain_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1974     int req, vm_page_t mpred)
1975 {
1976         struct vm_domain *vmd;
1977         vm_page_t m;
1978         int flags, pool;
1979
1980         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1981             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1982             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1983             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1984             ("inconsistent object(%p)/req(%x)", object, req));
1985         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1986             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1987         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex < pindex,
1988             ("mpred %p doesn't precede pindex 0x%jx", mpred,
1989             (uintmax_t)pindex));
1990         if (object != NULL)
1991                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1992
1993         flags = 0;
1994         m = NULL;
1995         pool = object != NULL ? VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT;
1996 again:
1997 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1998         /*
1999          * Can we allocate the page from a reservation?
2000          */
2001         if (vm_object_reserv(object) &&
2002             (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex, domain, req, mpred)) !=
2003             NULL) {
2004                 domain = vm_phys_domain(m);
2005                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
2006                 goto found;
2007         }
2008 #endif
2009         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2010         if (vmd->vmd_pgcache[pool].zone != NULL) {
2011                 m = uma_zalloc(vmd->vmd_pgcache[pool].zone, M_NOWAIT);
2012                 if (m != NULL) {
2013                         flags |= PG_PCPU_CACHE;
2014                         goto found;
2015                 }
2016         }
2017         if (vm_domain_allocate(vmd, req, 1)) {
2018                 /*
2019                  * If not, allocate it from the free page queues.
2020                  */
2021                 vm_domain_free_lock(vmd);
2022                 m = vm_phys_alloc_pages(domain, pool, 0);
2023                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2024                 if (m == NULL) {
2025                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
2026 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2027                         if (vm_reserv_reclaim_inactive(domain))
2028                                 goto again;
2029 #endif
2030                 }
2031         }
2032         if (m == NULL) {
2033                 /*
2034                  * Not allocatable, give up.
2035                  */
2036                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, object, req))
2037                         goto again;
2038                 return (NULL);
2039         }
2040
2041         /*
2042          * At this point we had better have found a good page.
2043          */
2044 found:
2045         vm_page_dequeue(m);
2046         vm_page_alloc_check(m);
2047
2048         /*
2049          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2050          */
2051         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2052                 flags |= (m->flags & PG_ZERO);
2053         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
2054                 flags |= PG_NODUMP;
2055         m->flags = flags;
2056         m->a.flags = 0;
2057         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
2058             VPO_UNMANAGED : 0;
2059         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2060         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
2061                 m->busy_lock = VPB_CURTHREAD_EXCLUSIVE;
2062         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
2063                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
2064         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
2065                 /*
2066                  * The page lock is not required for wiring a page until that
2067                  * page is inserted into the object.
2068                  */
2069                 vm_wire_add(1);
2070                 m->ref_count = 1;
2071         }
2072         m->a.act_count = 0;
2073
2074         if (object != NULL) {
2075                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
2076                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
2077                                 vm_wire_sub(1);
2078                                 m->ref_count = 0;
2079                         }
2080                         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
2081                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2082                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2083                         /* Don't change PG_ZERO. */
2084                         vm_page_free_toq(m);
2085                         if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
2086                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2087                                 vm_radix_wait();
2088                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2089                         }
2090                         return (NULL);
2091                 }
2092
2093                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
2094                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2095                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
2096                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
2097         } else
2098                 m->pindex = pindex;
2099
2100         return (m);
2101 }
2102
2103 /*
2104  *      vm_page_alloc_contig:
2105  *
2106  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
2107  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
2108  *      the given physical address "low" and below the given physical address
2109  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
2110  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
2111  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
2112  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
2113  *      and "boundary" must be a power of two.
2114  *
2115  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
2116  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
2117  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
2118  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
2119  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
2120  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
2121  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
2122  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
2123  *
2124  *      The specified object may not contain fictitious pages.
2125  *
2126  *      The caller must always specify an allocation class.
2127  *
2128  *      allocation classes:
2129  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2130  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2131  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2132  *
2133  *      optional allocation flags:
2134  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
2135  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
2136  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
2137  *                              should not be exclusive busy
2138  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
2139  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2140  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2141  */
2142 vm_page_t
2143 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
2144     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
2145     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
2146 {
2147         struct vm_domainset_iter di;
2148         vm_page_t m;
2149         int domain;
2150
2151         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, pindex, &domain, &req);
2152         do {
2153                 m = vm_page_alloc_contig_domain(object, pindex, domain, req,
2154                     npages, low, high, alignment, boundary, memattr);
2155                 if (m != NULL)
2156                         break;
2157         } while (vm_domainset_iter_page(&di, object, &domain) == 0);
2158
2159         return (m);
2160 }
2161
2162 vm_page_t
2163 vm_page_alloc_contig_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
2164     int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
2165     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
2166 {
2167         struct vm_domain *vmd;
2168         vm_page_t m, m_ret, mpred;
2169         u_int busy_lock, flags, oflags;
2170
2171         mpred = NULL;   /* XXX: pacify gcc */
2172         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
2173             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
2174             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
2175             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
2176             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object(%p)/req(%x)", object,
2177             req));
2178         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
2179             ("Can't sleep and retry object insertion."));
2180         if (object != NULL) {
2181                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
2182                 KASSERT((object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0,
2183                     ("vm_page_alloc_contig: object %p has fictitious pages",
2184                     object));
2185         }
2186         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
2187
2188         if (object != NULL) {
2189                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
2190                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
2191                     ("vm_page_alloc_contig: pindex already allocated"));
2192         }
2193
2194         /*
2195          * Can we allocate the pages without the number of free pages falling
2196          * below the lower bound for the allocation class?
2197          */
2198         m_ret = NULL;
2199 again:
2200 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2201         /*
2202          * Can we allocate the pages from a reservation?
2203          */
2204         if (vm_object_reserv(object) &&
2205             (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, domain, req,
2206             mpred, npages, low, high, alignment, boundary)) != NULL) {
2207                 domain = vm_phys_domain(m_ret);
2208                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
2209                 goto found;
2210         }
2211 #endif
2212         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2213         if (vm_domain_allocate(vmd, req, npages)) {
2214                 /*
2215                  * allocate them from the free page queues.
2216                  */
2217                 vm_domain_free_lock(vmd);
2218                 m_ret = vm_phys_alloc_contig(domain, npages, low, high,
2219                     alignment, boundary);
2220                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2221                 if (m_ret == NULL) {
2222                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, npages);
2223 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2224                         if (vm_reserv_reclaim_contig(domain, npages, low,
2225                             high, alignment, boundary))
2226                                 goto again;
2227 #endif
2228                 }
2229         }
2230         if (m_ret == NULL) {
2231                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, object, req))
2232                         goto again;
2233                 return (NULL);
2234         }
2235 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2236 found:
2237 #endif
2238         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2239                 vm_page_dequeue(m);
2240                 vm_page_alloc_check(m);
2241         }
2242
2243         /*
2244          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2245          */
2246         flags = 0;
2247         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2248                 flags = PG_ZERO;
2249         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
2250                 flags |= PG_NODUMP;
2251         oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
2252             VPO_UNMANAGED : 0;
2253         busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2254         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
2255                 busy_lock = VPB_CURTHREAD_EXCLUSIVE;
2256         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
2257                 busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
2258         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2259                 vm_wire_add(npages);
2260         if (object != NULL) {
2261                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2262                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
2263                         memattr = object->memattr;
2264         }
2265         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2266                 m->a.flags = 0;
2267                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
2268                 m->busy_lock = busy_lock;
2269                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2270                         m->ref_count = 1;
2271                 m->a.act_count = 0;
2272                 m->oflags = oflags;
2273                 if (object != NULL) {
2274                         if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
2275                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2276                                         vm_wire_sub(npages);
2277                                 KASSERT(m->object == NULL,
2278                                     ("page %p has object", m));
2279                                 mpred = m;
2280                                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
2281                                         if (m <= mpred &&
2282                                             (req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
2283                                                 m->ref_count = 0;
2284                                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2285                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
2286                                         /* Don't change PG_ZERO. */
2287                                         vm_page_free_toq(m);
2288                                 }
2289                                 if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
2290                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2291                                         vm_radix_wait();
2292                                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2293                                 }
2294                                 return (NULL);
2295                         }
2296                         mpred = m;
2297                 } else
2298                         m->pindex = pindex;
2299                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2300                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
2301                 pindex++;
2302         }
2303         return (m_ret);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * Check a page that has been freshly dequeued from a freelist.
2308  */
2309 static void
2310 vm_page_alloc_check(vm_page_t m)
2311 {
2312
2313         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
2314         KASSERT(m->a.queue == PQ_NONE &&
2315             (m->a.flags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0,
2316             ("page %p has unexpected queue %d, flags %#x",
2317             m, m->a.queue, (m->a.flags & PGA_QUEUE_STATE_MASK)));
2318         KASSERT(m->ref_count == 0, ("page %p has references", m));
2319         KASSERT(!vm_page_busied(m), ("page %p is busy", m));
2320         KASSERT(m->dirty == 0, ("page %p is dirty", m));
2321         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
2322             ("page %p has unexpected memattr %d",
2323             m, pmap_page_get_memattr(m)));
2324         KASSERT(m->valid == 0, ("free page %p is valid", m));
2325 }
2326
2327 /*
2328  *      vm_page_alloc_freelist:
2329  *
2330  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2331  *
2332  *      The caller must always specify an allocation class.
2333  *
2334  *      allocation classes:
2335  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2336  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2337  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2338  *
2339  *      optional allocation flags:
2340  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2341  *                              intends to allocate
2342  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2343  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2344  */
2345 vm_page_t
2346 vm_page_alloc_freelist(int freelist, int req)
2347 {
2348         struct vm_domainset_iter di;
2349         vm_page_t m;
2350         int domain;
2351
2352         vm_domainset_iter_page_init(&di, NULL, 0, &domain, &req);
2353         do {
2354                 m = vm_page_alloc_freelist_domain(domain, freelist, req);
2355                 if (m != NULL)
2356                         break;
2357         } while (vm_domainset_iter_page(&di, NULL, &domain) == 0);
2358
2359         return (m);
2360 }
2361
2362 vm_page_t
2363 vm_page_alloc_freelist_domain(int domain, int freelist, int req)
2364 {
2365         struct vm_domain *vmd;
2366         vm_page_t m;
2367         u_int flags;
2368
2369         m = NULL;
2370         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2371 again:
2372         if (vm_domain_allocate(vmd, req, 1)) {
2373                 vm_domain_free_lock(vmd);
2374                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(domain, freelist,
2375                     VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2376                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2377                 if (m == NULL)
2378                         vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
2379         }
2380         if (m == NULL) {
2381                 if (vm_domain_alloc_fail(vmd, NULL, req))
2382                         goto again;
2383                 return (NULL);
2384         }
2385         vm_page_dequeue(m);
2386         vm_page_alloc_check(m);
2387
2388         /*
2389          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2390          */
2391         m->a.flags = 0;
2392         flags = 0;
2393         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2394                 flags = PG_ZERO;
2395         m->flags &= flags;
2396         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2397                 /*
2398                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2399                  * not belong to an object.
2400                  */
2401                 vm_wire_add(1);
2402                 m->ref_count = 1;
2403         }
2404         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2405         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2406         return (m);
2407 }
2408
2409 static int
2410 vm_page_zone_import(void *arg, void **store, int cnt, int domain, int flags)
2411 {
2412         struct vm_domain *vmd;
2413         struct vm_pgcache *pgcache;
2414         int i;
2415
2416         pgcache = arg;
2417         vmd = VM_DOMAIN(pgcache->domain);
2418
2419         /*
2420          * The page daemon should avoid creating extra memory pressure since its
2421          * main purpose is to replenish the store of free pages.
2422          */
2423         if (vmd->vmd_severeset || curproc == pageproc ||
2424             !_vm_domain_allocate(vmd, VM_ALLOC_NORMAL, cnt))
2425                 return (0);
2426         domain = vmd->vmd_domain;
2427         vm_domain_free_lock(vmd);
2428         i = vm_phys_alloc_npages(domain, pgcache->pool, cnt,
2429             (vm_page_t *)store);
2430         vm_domain_free_unlock(vmd);
2431         if (cnt != i)
2432                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, cnt - i);
2433
2434         return (i);
2435 }
2436
2437 static void
2438 vm_page_zone_release(void *arg, void **store, int cnt)
2439 {
2440         struct vm_domain *vmd;
2441         struct vm_pgcache *pgcache;
2442         vm_page_t m;
2443         int i;
2444
2445         pgcache = arg;
2446         vmd = VM_DOMAIN(pgcache->domain);
2447         vm_domain_free_lock(vmd);
2448         for (i = 0; i < cnt; i++) {
2449                 m = (vm_page_t)store[i];
2450                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2451         }
2452         vm_domain_free_unlock(vmd);
2453         vm_domain_freecnt_inc(vmd, cnt);
2454 }
2455
2456 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2457 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2458 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2459
2460 /*
2461  *      vm_page_scan_contig:
2462  *
2463  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2464  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2465  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2466  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2467  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2468  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2469  *      multiple of "boundary".
2470  *
2471  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2472  *      structure within vm_page_array[].
2473  *
2474  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2475  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2476  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2477  */
2478 vm_page_t
2479 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2480     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2481 {
2482         struct mtx *m_mtx;
2483         vm_object_t object;
2484         vm_paddr_t pa;
2485         vm_page_t m, m_run;
2486 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2487         int level;
2488 #endif
2489         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2490
2491         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2492         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2493         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2494         m_run = NULL;
2495         run_len = 0;
2496         m_mtx = NULL;
2497         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2498                 KASSERT((m->flags & PG_MARKER) == 0,
2499                     ("page %p is PG_MARKER", m));
2500                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 || m->ref_count >= 1,
2501                     ("fictitious page %p has invalid ref count", m));
2502
2503                 /*
2504                  * If the current page would be the start of a run, check its
2505                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2506                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2507                  * terminate the scan or advance to the next page that
2508                  * satisfies the failed condition.
2509                  */
2510                 if (run_len == 0) {
2511                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2512                         if (m + npages > m_end)
2513                                 break;
2514                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2515                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2516                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2517                                 continue;
2518                         }
2519                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2520                             boundary) != 0) {
2521                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2522                                 continue;
2523                         }
2524                 } else
2525                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2526
2527                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2528                 m_inc = 1;
2529 retry:
2530                 if (vm_page_wired(m))
2531                         run_ext = 0;
2532 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2533                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2534                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2535                         run_ext = 0;
2536                         /* Advance to the end of the reservation. */
2537                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2538                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2539                             pa);
2540                 }
2541 #endif
2542                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2543                         /*
2544                          * The page is considered eligible for relocation if
2545                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2546                          * the page daemon.
2547                          */
2548                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2549                                 mtx_unlock(m_mtx);
2550                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2551                                 mtx_lock(m_mtx);
2552                                 if (m->object != object) {
2553                                         /*
2554                                          * The page may have been freed.
2555                                          */
2556                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2557                                         goto retry;
2558                                 }
2559                         }
2560                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2561                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2562                             object->type != OBJT_SWAP &&
2563                             object->type != OBJT_VNODE) {
2564                                 run_ext = 0;
2565 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2566                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2567                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2568                                 run_ext = 0;
2569                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2570                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2571                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2572                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2573 #endif
2574                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2575                             vm_page_queue(m) != PQ_NONE && !vm_page_busied(m) &&
2576                             !vm_page_wired(m)) {
2577                                 /*
2578                                  * The page is allocated but eligible for
2579                                  * relocation.  Extend the current run by one
2580                                  * page.
2581                                  */
2582                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2583                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2584                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2585                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2586                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2587                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2588                                 /* Don't care: PGA_NOSYNC. */
2589                                 run_ext = 1;
2590                         } else
2591                                 run_ext = 0;
2592                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2593 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2594                 } else if (level >= 0) {
2595                         /*
2596                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2597                          * other words, it is still free.  Extend the current
2598                          * run by one page.
2599                          */
2600                         run_ext = 1;
2601 #endif
2602                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2603                         /*
2604                          * The page is enqueued in the physical memory
2605                          * allocator's free page queues.  Moreover, it is the
2606                          * first page in a power-of-two-sized run of
2607                          * contiguous free pages.  Add these pages to the end
2608                          * of the current run, and jump ahead.
2609                          */
2610                         run_ext = 1 << order;
2611                         m_inc = 1 << order;
2612                 } else {
2613                         /*
2614                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2615                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2616                          * free page queues.  However, it is not the first
2617                          * page in a run of contiguous free pages.  (This case
2618                          * rarely occurs because the scan is performed in
2619                          * ascending order.) (2) It is not reserved, and it is
2620                          * transitioning from free to allocated.  (Conversely,
2621                          * the transition from allocated to free for managed
2622                          * pages is blocked by the page lock.) (3) It is
2623                          * allocated but not contained by an object and not
2624                          * wired, e.g., allocated by Xen's balloon driver.
2625                          */
2626                         run_ext = 0;
2627                 }
2628
2629                 /*
2630                  * Extend or reset the current run of pages.
2631                  */
2632                 if (run_ext > 0) {
2633                         if (run_len == 0)
2634                                 m_run = m;
2635                         run_len += run_ext;
2636                 } else {
2637                         if (run_len > 0) {
2638                                 m_run = NULL;
2639                                 run_len = 0;
2640                         }
2641                 }
2642         }
2643         if (m_mtx != NULL)
2644                 mtx_unlock(m_mtx);
2645         if (run_len >= npages)
2646                 return (m_run);
2647         return (NULL);
2648 }
2649
2650 /*
2651  *      vm_page_reclaim_run:
2652  *
2653  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2654  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2655  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2656  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2657  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2658  *      physical address above "high".
2659  *
2660  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2661  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2662  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2663  *      unsuccessful.
2664  *
2665  *      "req_class" must be an allocation class.
2666  */
2667 static int
2668 vm_page_reclaim_run(int req_class, int domain, u_long npages, vm_page_t m_run,
2669     vm_paddr_t high)
2670 {
2671         struct vm_domain *vmd;
2672         struct mtx *m_mtx;
2673         struct spglist free;
2674         vm_object_t object;
2675         vm_paddr_t pa;
2676         vm_page_t m, m_end, m_new;
2677         int error, order, req;
2678
2679         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2680             ("req_class is not an allocation class"));
2681         SLIST_INIT(&free);
2682         error = 0;
2683         m = m_run;
2684         m_end = m_run + npages;
2685         m_mtx = NULL;
2686         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2687                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2688                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2689
2690                 /*
2691                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2692                  */
2693                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2694 retry:
2695                 /*
2696                  * Racily check for wirings.  Races are handled below.
2697                  */
2698                 if (vm_page_wired(m))
2699                         error = EBUSY;
2700                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2701                         /*
2702                          * The page is relocated if and only if it could be
2703                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2704                          */
2705                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2706                                 mtx_unlock(m_mtx);
2707                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2708                                 mtx_lock(m_mtx);
2709                                 if (m->object != object) {
2710                                         /*
2711                                          * The page may have been freed.
2712                                          */
2713                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2714                                         goto retry;
2715                                 }
2716                         }
2717                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2718                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2719                             object->type != OBJT_SWAP &&
2720                             object->type != OBJT_VNODE)
2721                                 error = EINVAL;
2722                         else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2723                                 error = EINVAL;
2724                         else if (vm_page_queue(m) != PQ_NONE &&
2725                             vm_page_tryxbusy(m) != 0) {
2726                                 if (vm_page_wired(m)) {
2727                                         vm_page_xunbusy(m);
2728                                         error = EBUSY;
2729                                         goto unlock;
2730                                 }
2731                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2732                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2733                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2734                                 KASSERT(m->oflags == 0,
2735                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2736                                 /* Don't care: PGA_NOSYNC. */
2737                                 if (!vm_page_none_valid(m)) {
2738                                         /*
2739                                          * First, try to allocate a new page
2740                                          * that is above "high".  Failing
2741                                          * that, try to allocate a new page
2742                                          * that is below "m_run".  Allocate
2743                                          * the new page between the end of
2744                                          * "m_run" and "high" only as a last
2745                                          * resort.
2746                                          */
2747                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2748                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2749                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2750                                         if (trunc_page(high) !=
2751                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2752                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2753                                                     NULL, 0, req, 1,
2754                                                     round_page(high),
2755                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2756                                                     PAGE_SIZE, 0,
2757                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2758                                         } else
2759                                                 m_new = NULL;
2760                                         if (m_new == NULL) {
2761                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2762                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2763                                                     NULL, 0, req, 1,
2764                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2765                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2766                                         }
2767                                         if (m_new == NULL) {
2768                                                 pa += ptoa(npages);
2769                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2770                                                     NULL, 0, req, 1,
2771                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2772                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2773                                         }
2774                                         if (m_new == NULL) {
2775                                                 vm_page_xunbusy(m);
2776                                                 error = ENOMEM;
2777                                                 goto unlock;
2778                                         }
2779
2780                                         /*
2781                                          * Unmap the page and check for new
2782                                          * wirings that may have been acquired
2783                                          * through a pmap lookup.
2784                                          */
2785                                         if (object->ref_count != 0 &&
2786                                             !vm_page_try_remove_all(m)) {
2787                                                 vm_page_free(m_new);
2788                                                 error = EBUSY;
2789                                                 goto unlock;
2790                                         }
2791
2792                                         /*
2793                                          * Replace "m" with the new page.  For
2794                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2795                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2796                                          * as if vm_page_free() was called.
2797                                          */
2798                                         m_new->a.flags = m->a.flags &
2799                                             ~PGA_QUEUE_STATE_MASK;
2800                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2801                                             ("page %p is managed", m_new));
2802                                         m_new->oflags = 0;
2803                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2804                                         m_new->valid = m->valid;
2805                                         m_new->dirty = m->dirty;
2806                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2807                                         vm_page_dequeue(m);
2808                                         if (vm_page_replace_hold(m_new, object,
2809                                             m->pindex, m) &&
2810                                             vm_page_free_prep(m))
2811                                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m,
2812                                                     plinks.s.ss);
2813
2814                                         /*
2815                                          * The new page must be deactivated
2816                                          * before the object is unlocked.
2817                                          */
2818                                         vm_page_change_lock(m_new, &m_mtx);
2819                                         vm_page_deactivate(m_new);
2820                                 } else {
2821                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2822                                         vm_page_dequeue(m);
2823                                         if (vm_page_free_prep(m))
2824                                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m,
2825                                                     plinks.s.ss);
2826                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2827                                             ("page %p is dirty", m));
2828                                 }
2829                         } else
2830                                 error = EBUSY;
2831 unlock:
2832                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2833                 } else {
2834                         MPASS(vm_phys_domain(m) == domain);
2835                         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2836                         vm_domain_free_lock(vmd);
2837                         order = m->order;
2838                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2839                                 /*
2840                                  * The page is enqueued in the physical memory
2841                                  * allocator's free page queues.  Moreover, it
2842                                  * is the first page in a power-of-two-sized
2843                                  * run of contiguous free pages.  Jump ahead
2844                                  * to the last page within that run, and
2845                                  * continue from there.
2846                                  */
2847                                 m += (1 << order) - 1;
2848                         }
2849 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2850                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2851                                 order = 0;
2852 #endif
2853                         vm_domain_free_unlock(vmd);
2854                         if (order == VM_NFREEORDER)
2855                                 error = EINVAL;
2856                 }
2857         }
2858         if (m_mtx != NULL)
2859                 mtx_unlock(m_mtx);
2860         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2861                 int cnt;
2862
2863                 vmd = VM_DOMAIN(domain);
2864                 cnt = 0;
2865                 vm_domain_free_lock(vmd);
2866                 do {
2867                         MPASS(vm_phys_domain(m) == domain);
2868                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2869                         vm_phys_free_pages(m, 0);
2870                         cnt++;
2871                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2872                 vm_domain_free_unlock(vmd);
2873                 vm_domain_freecnt_inc(vmd, cnt);
2874         }
2875         return (error);
2876 }
2877
2878 #define NRUNS   16
2879
2880 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2881
2882 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2883
2884 #define MIN_RECLAIM     8
2885
2886 /*
2887  *      vm_page_reclaim_contig:
2888  *
2889  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2890  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2891  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2892  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2893  *      fail due to a shortage of free pages.  When reclamation fails, callers
2894  *      are expected to perform vm_wait() before retrying a failed allocation
2895  *      operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2896  *
2897  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2898  *
2899  *      allocation classes:
2900  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2901  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2902  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2903  *
2904  *      The optional allocation flags are ignored.
2905  *
2906  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2907  *      must be a power of two.
2908  */
2909 bool
2910 vm_page_reclaim_contig_domain(int domain, int req, u_long npages,
2911     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2912 {
2913         struct vm_domain *vmd;
2914         vm_paddr_t curr_low;
2915         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2916         u_long count, reclaimed;
2917         int error, i, options, req_class;
2918
2919         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2920         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2921         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2922         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2923
2924         /*
2925          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2926          */
2927         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2928                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2929
2930         /*
2931          * Return if the number of free pages cannot satisfy the requested
2932          * allocation.
2933          */
2934         vmd = VM_DOMAIN(domain);
2935         count = vmd->vmd_free_count;
2936         if (count < npages + vmd->vmd_free_reserved || (count < npages +
2937             vmd->vmd_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2938             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2939                 return (false);
2940
2941         /*
2942          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2943          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2944          */
2945         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2946                 /*
2947                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2948                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2949                  */
2950                 curr_low = low;
2951                 count = 0;
2952                 for (;;) {
2953                         m_run = vm_phys_scan_contig(domain, npages, curr_low,
2954                             high, alignment, boundary, options);
2955                         if (m_run == NULL)
2956                                 break;
2957                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2958                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2959                         count++;
2960                 }
2961
2962                 /*
2963                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2964                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2965                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2966                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2967                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2968                  */
2969                 reclaimed = 0;
2970                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2971                         count--;
2972                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2973                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, domain, npages,
2974                             m_run, high);
2975                         if (error == 0) {
2976                                 reclaimed += npages;
2977                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2978                                         return (true);
2979                         }
2980                 }
2981
2982                 /*
2983                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2984                  * the last scan had no restrictions.
2985                  */
2986                 if (options == VPSC_NORESERV)
2987                         options = VPSC_NOSUPER;
2988                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2989                         options = VPSC_ANY;
2990                 else if (options == VPSC_ANY)
2991                         return (reclaimed != 0);
2992         }
2993 }
2994
2995 bool
2996 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2997     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2998 {
2999         struct vm_domainset_iter di;
3000         int domain;
3001         bool ret;
3002
3003         vm_domainset_iter_page_init(&di, NULL, 0, &domain, &req);
3004         do {
3005                 ret = vm_page_reclaim_contig_domain(domain, req, npages, low,
3006                     high, alignment, boundary);
3007                 if (ret)
3008                         break;
3009         } while (vm_domainset_iter_page(&di, NULL, &domain) == 0);
3010
3011         return (ret);
3012 }
3013
3014 /*
3015  * Set the domain in the appropriate page level domainset.
3016  */
3017 void
3018 vm_domain_set(struct vm_domain *vmd)
3019 {
3020
3021         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3022         if (!vmd->vmd_minset && vm_paging_min(vmd)) {
3023                 vmd->vmd_minset = 1;
3024                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &vm_min_domains);
3025         }
3026         if (!vmd->vmd_severeset && vm_paging_severe(vmd)) {
3027                 vmd->vmd_severeset = 1;
3028                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &vm_severe_domains);
3029         }
3030         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3031 }
3032
3033 /*
3034  * Clear the domain from the appropriate page level domainset.
3035  */
3036 void
3037 vm_domain_clear(struct vm_domain *vmd)
3038 {
3039
3040         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3041         if (vmd->vmd_minset && !vm_paging_min(vmd)) {
3042                 vmd->vmd_minset = 0;
3043                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_min_domains);
3044                 if (vm_min_waiters != 0) {
3045                         vm_min_waiters = 0;
3046                         wakeup(&vm_min_domains);
3047                 }
3048         }
3049         if (vmd->vmd_severeset && !vm_paging_severe(vmd)) {
3050                 vmd->vmd_severeset = 0;
3051                 DOMAINSET_CLR(vmd->vmd_domain, &vm_severe_domains);
3052                 if (vm_severe_waiters != 0) {
3053                         vm_severe_waiters = 0;
3054                         wakeup(&vm_severe_domains);
3055                 }
3056         }
3057
3058         /*
3059          * If pageout daemon needs pages, then tell it that there are
3060          * some free.
3061          */
3062         if (vmd->vmd_pageout_pages_needed &&
3063             vmd->vmd_free_count >= vmd->vmd_pageout_free_min) {
3064                 wakeup(&vmd->vmd_pageout_pages_needed);
3065                 vmd->vmd_pageout_pages_needed = 0;
3066         }
3067
3068         /* See comments in vm_wait_doms(). */
3069         if (vm_pageproc_waiters) {
3070                 vm_pageproc_waiters = 0;
3071                 wakeup(&vm_pageproc_waiters);
3072         }
3073         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3074 }
3075
3076 /*
3077  * Wait for free pages to exceed the min threshold globally.
3078  */
3079 void
3080 vm_wait_min(void)
3081 {
3082
3083         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3084         while (vm_page_count_min()) {
3085                 vm_min_waiters++;
3086                 msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PVM, "vmwait", 0);
3087         }
3088         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3089 }
3090
3091 /*
3092  * Wait for free pages to exceed the severe threshold globally.
3093  */
3094 void
3095 vm_wait_severe(void)
3096 {
3097
3098         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3099         while (vm_page_count_severe()) {
3100                 vm_severe_waiters++;
3101                 msleep(&vm_severe_domains, &vm_domainset_lock, PVM,
3102                     "vmwait", 0);
3103         }
3104         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3105 }
3106
3107 u_int
3108 vm_wait_count(void)
3109 {
3110
3111         return (vm_severe_waiters + vm_min_waiters + vm_pageproc_waiters);
3112 }
3113
3114 void
3115 vm_wait_doms(const domainset_t *wdoms)
3116 {
3117
3118         /*
3119          * We use racey wakeup synchronization to avoid expensive global
3120          * locking for the pageproc when sleeping with a non-specific vm_wait.
3121          * To handle this, we only sleep for one tick in this instance.  It
3122          * is expected that most allocations for the pageproc will come from
3123          * kmem or vm_page_grab* which will use the more specific and
3124          * race-free vm_wait_domain().
3125          */
3126         if (curproc == pageproc) {
3127                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3128                 vm_pageproc_waiters++;
3129                 msleep(&vm_pageproc_waiters, &vm_domainset_lock, PVM | PDROP,
3130                     "pageprocwait", 1);
3131         } else {
3132                 /*
3133                  * XXX Ideally we would wait only until the allocation could
3134                  * be satisfied.  This condition can cause new allocators to
3135                  * consume all freed pages while old allocators wait.
3136                  */
3137                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3138                 if (vm_page_count_min_set(wdoms)) {
3139                         vm_min_waiters++;
3140                         msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock,
3141                             PVM | PDROP, "vmwait", 0);
3142                 } else
3143                         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3144         }
3145 }
3146
3147 /*
3148  *      vm_wait_domain:
3149  *
3150  *      Sleep until free pages are available for allocation.
3151  *      - Called in various places after failed memory allocations.
3152  */
3153 void
3154 vm_wait_domain(int domain)
3155 {
3156         struct vm_domain *vmd;
3157         domainset_t wdom;
3158
3159         vmd = VM_DOMAIN(domain);
3160         vm_domain_free_assert_unlocked(vmd);
3161
3162         if (curproc == pageproc) {
3163                 mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3164                 if (vmd->vmd_free_count < vmd->vmd_pageout_free_min) {
3165                         vmd->vmd_pageout_pages_needed = 1;
3166                         msleep(&vmd->vmd_pageout_pages_needed,
3167                             &vm_domainset_lock, PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
3168                 } else
3169                         mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3170         } else {
3171                 if (pageproc == NULL)
3172                         panic("vm_wait in early boot");
3173                 DOMAINSET_ZERO(&wdom);
3174                 DOMAINSET_SET(vmd->vmd_domain, &wdom);
3175                 vm_wait_doms(&wdom);
3176         }
3177 }
3178
3179 /*
3180  *      vm_wait:
3181  *
3182  *      Sleep until free pages are available for allocation in the
3183  *      affinity domains of the obj.  If obj is NULL, the domain set
3184  *      for the calling thread is used.
3185  *      Called in various places after failed memory allocations.
3186  */
3187 void
3188 vm_wait(vm_object_t obj)
3189 {
3190         struct domainset *d;
3191
3192         d = NULL;
3193
3194         /*
3195          * Carefully fetch pointers only once: the struct domainset
3196          * itself is ummutable but the pointer might change.
3197          */
3198         if (obj != NULL)
3199                 d = obj->domain.dr_policy;
3200         if (d == NULL)
3201                 d = curthread->td_domain.dr_policy;
3202
3203         vm_wait_doms(&d->ds_mask);
3204 }
3205
3206 /*
3207  *      vm_domain_alloc_fail:
3208  *
3209  *      Called when a page allocation function fails.  Informs the
3210  *      pagedaemon and performs the requested wait.  Requires the
3211  *      domain_free and object lock on entry.  Returns with the
3212  *      object lock held and free lock released.  Returns an error when
3213  *      retry is necessary.
3214  *
3215  */
3216 static int
3217 vm_domain_alloc_fail(struct vm_domain *vmd, vm_object_t object, int req)
3218 {
3219
3220         vm_domain_free_assert_unlocked(vmd);
3221
3222         atomic_add_int(&vmd->vmd_pageout_deficit,
3223             max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
3224         if (req & (VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL)) {
3225                 if (object != NULL) 
3226                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3227                 vm_wait_domain(vmd->vmd_domain);
3228                 if (object != NULL) 
3229                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3230                 if (req & VM_ALLOC_WAITOK)
3231                         return (EAGAIN);
3232         }
3233
3234         return (0);
3235 }
3236
3237 /*
3238  *      vm_waitpfault:
3239  *
3240  *      Sleep until free pages are available for allocation.
3241  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
3242  *        can be easily tracked.
3243  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
3244  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
3245  *        this balance without careful testing first.
3246  */
3247 void
3248 vm_waitpfault(struct domainset *dset, int timo)
3249 {
3250
3251         /*
3252          * XXX Ideally we would wait only until the allocation could
3253          * be satisfied.  This condition can cause new allocators to
3254          * consume all freed pages while old allocators wait.
3255          */
3256         mtx_lock(&vm_domainset_lock);
3257         if (vm_page_count_min_set(&dset->ds_mask)) {
3258                 vm_min_waiters++;
3259                 msleep(&vm_min_domains, &vm_domainset_lock, PUSER | PDROP,
3260                     "pfault", timo);
3261         } else
3262                 mtx_unlock(&vm_domainset_lock);
3263 }
3264
3265 static struct vm_pagequeue *
3266 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
3267 {
3268
3269         uint8_t queue;
3270
3271         if ((queue = atomic_load_8(&m->a.queue)) == PQ_NONE)
3272                 return (NULL);
3273         return (&vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[queue]);
3274 }
3275
3276 static inline void
3277 vm_pqbatch_process_page(struct vm_pagequeue *pq, vm_page_t m)
3278 {
3279         struct vm_domain *vmd;
3280         uint16_t qflags;
3281
3282         CRITICAL_ASSERT(curthread);
3283         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
3284
3285         /*
3286          * The page daemon is allowed to set m->a.queue = PQ_NONE without
3287          * the page queue lock held.  In this case it is about to free the page,
3288          * which must not have any queue state.
3289          */
3290         qflags = atomic_load_16(&m->a.flags);
3291         KASSERT(pq == vm_page_pagequeue(m) ||
3292             (qflags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0,
3293             ("page %p doesn't belong to queue %p but has aflags %#x",
3294             m, pq, qflags));
3295
3296         if ((qflags & PGA_DEQUEUE) != 0) {
3297                 if (__predict_true((qflags & PGA_ENQUEUED) != 0))
3298                         vm_pagequeue_remove(pq, m);
3299                 vm_page_dequeue_complete(m);
3300                 counter_u64_add(queue_ops, 1);
3301         } else if ((qflags & (PGA_REQUEUE | PGA_REQUEUE_HEAD)) != 0) {
3302                 if ((qflags & PGA_ENQUEUED) != 0)
3303                         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3304                 else {
3305                         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3306                         vm_page_aflag_set(m, PGA_ENQUEUED);
3307                 }
3308
3309                 /*
3310                  * Give PGA_REQUEUE_HEAD precedence over PGA_REQUEUE.
3311                  * In particular, if both flags are set in close succession,
3312                  * only PGA_REQUEUE_HEAD will be applied, even if it was set
3313                  * first.
3314                  */
3315                 if ((qflags & PGA_REQUEUE_HEAD) != 0) {
3316                         KASSERT(m->a.queue == PQ_INACTIVE,
3317                             ("head enqueue not supported for page %p", m));
3318                         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
3319                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vmd->vmd_inacthead, m, plinks.q);
3320                 } else
3321                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3322
3323                 vm_page_aflag_clear(m, qflags & (PGA_REQUEUE |
3324                     PGA_REQUEUE_HEAD));
3325                 counter_u64_add(queue_ops, 1);
3326         } else {
3327                 counter_u64_add(queue_nops, 1);
3328         }
3329 }
3330
3331 static void
3332 vm_pqbatch_process(struct vm_pagequeue *pq, struct vm_batchqueue *bq,
3333     uint8_t queue)
3334 {
3335         vm_page_t m;
3336         int i;
3337
3338         for (i = 0; i < bq->bq_cnt; i++) {
3339                 m = bq->bq_pa[i];
3340                 if (__predict_false(m->a.queue != queue))
3341                         continue;
3342                 vm_pqbatch_process_page(pq, m);
3343         }
3344         vm_batchqueue_init(bq);
3345 }
3346
3347 /*
3348  *      vm_page_pqbatch_submit:         [ internal use only ]
3349  *
3350  *      Enqueue a page in the specified page queue's batched work queue.
3351  *      The caller must have encoded the requested operation in the page
3352  *      structure's a.flags field.
3353  */
3354 void
3355 vm_page_pqbatch_submit(vm_page_t m, uint8_t queue)
3356 {
3357         struct vm_batchqueue *bq;
3358         struct vm_pagequeue *pq;
3359         int domain;
3360
3361         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3362             ("page %p is unmanaged", m));
3363         KASSERT(mtx_owned(vm_page_lockptr(m)) || m->object == NULL,
3364             ("missing synchronization for page %p", m));
3365         KASSERT(queue < PQ_COUNT, ("invalid queue %d", queue));
3366
3367         domain = vm_phys_domain(m);
3368         pq = &vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
3369
3370         critical_enter();
3371         bq = DPCPU_PTR(pqbatch[domain][queue]);
3372         if (vm_batchqueue_insert(bq, m)) {
3373                 critical_exit();
3374                 return;
3375         }
3376         critical_exit();
3377         vm_pagequeue_lock(pq);
3378         critical_enter();
3379         bq = DPCPU_PTR(pqbatch[domain][queue]);
3380         vm_pqbatch_process(pq, bq, queue);
3381
3382         /*
3383          * The page may have been logically dequeued before we acquired the
3384          * page queue lock.  In this case, since we either hold the page lock
3385          * or the page is being freed, a different thread cannot be concurrently
3386          * enqueuing the page.
3387          */
3388         if (__predict_true(m->a.queue == queue))
3389                 vm_pqbatch_process_page(pq, m);
3390         else {
3391                 KASSERT(m->a.queue == PQ_NONE,
3392                     ("invalid queue transition for page %p", m));
3393                 KASSERT((m->a.flags & PGA_ENQUEUED) == 0,
3394                     ("page %p is enqueued with invalid queue index", m));
3395         }
3396         vm_pagequeue_unlock(pq);
3397         critical_exit();
3398 }
3399
3400 /*
3401  *      vm_page_pqbatch_drain:          [ internal use only ]
3402  *
3403  *      Force all per-CPU page queue batch queues to be drained.  This is
3404  *      intended for use in severe memory shortages, to ensure that pages
3405  *      do not remain stuck in the batch queues.
3406  */
3407 void
3408 vm_page_pqbatch_drain(void)
3409 {
3410         struct thread *td;
3411         struct vm_domain *vmd;
3412         struct vm_pagequeue *pq;
3413         int cpu, domain, queue;
3414
3415         td = curthread;
3416         CPU_FOREACH(cpu) {
3417                 thread_lock(td);
3418                 sched_bind(td, cpu);
3419                 thread_unlock(td);
3420
3421                 for (domain = 0; domain < vm_ndomains; domain++) {
3422                         vmd = VM_DOMAIN(domain);
3423                         for (queue = 0; queue < PQ_COUNT; queue++) {
3424                                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[queue];
3425                                 vm_pagequeue_lock(pq);
3426                                 critical_enter();
3427                                 vm_pqbatch_process(pq,
3428                                     DPCPU_PTR(pqbatch[domain][queue]), queue);
3429                                 critical_exit();
3430                                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3431                         }
3432                 }
3433         }
3434         thread_lock(td);
3435         sched_unbind(td);
3436         thread_unlock(td);
3437 }
3438
3439 /*
3440  * Complete the logical removal of a page from a page queue.  We must be
3441  * careful to synchronize with the page daemon, which may be concurrently
3442  * examining the page with only the page lock held.  The page must not be
3443  * in a state where it appears to be logically enqueued.
3444  */
3445 static void
3446 vm_page_dequeue_complete(vm_page_t m)
3447 {
3448
3449         m->a.queue = PQ_NONE;
3450         atomic_thread_fence_rel();
3451         vm_page_aflag_clear(m, PGA_QUEUE_STATE_MASK);
3452 }
3453
3454 /*
3455  *      vm_page_dequeue_deferred:       [ internal use only ]
3456  *
3457  *      Request removal of the given page from its current page
3458  *      queue.  Physical removal from the queue may be deferred
3459  *      indefinitely.
3460  *
3461  *      The page must be locked.
3462  */
3463 void
3464 vm_page_dequeue_deferred(vm_page_t m)
3465 {
3466         uint8_t queue;
3467
3468         vm_page_assert_locked(m);
3469
3470         if ((queue = vm_page_queue(m)) == PQ_NONE)
3471                 return;
3472
3473         /*
3474          * Set PGA_DEQUEUE if it is not already set to handle a concurrent call
3475          * to vm_page_dequeue_deferred_free().  In particular, avoid modifying
3476          * the page's queue state once vm_page_dequeue_deferred_free() has been
3477          * called.  In the event of a race, two batch queue entries for the page
3478          * will be created, but the second will have no effect.
3479          */
3480         if (vm_page_pqstate_cmpset(m, queue, queue, PGA_DEQUEUE, PGA_DEQUEUE))
3481                 vm_page_pqbatch_submit(m, queue);
3482 }
3483
3484 /*
3485  * A variant of vm_page_dequeue_deferred() that does not assert the page
3486  * lock and is only to be called from vm_page_free_prep().  Because the
3487  * page is being freed, we can assume that nothing other than the page
3488  * daemon is scheduling queue operations on this page, so we get for
3489  * free the mutual exclusion that is otherwise provided by the page lock.
3490  * To handle races, the page daemon must take care to atomically check
3491  * for PGA_DEQUEUE when updating queue state.
3492  */
3493 static void
3494 vm_page_dequeue_deferred_free(vm_page_t m)
3495 {
3496         uint8_t queue;
3497
3498         KASSERT(m->ref_count == 0, ("page %p has references", m));
3499
3500         for (;;) {
3501                 if ((m->a.flags & PGA_DEQUEUE) != 0)
3502                         return;
3503                 atomic_thread_fence_acq();
3504                 if ((queue = atomic_load_8(&m->a.queue)) == PQ_NONE)
3505                         return;
3506                 if (vm_page_pqstate_cmpset(m, queue, queue, PGA_DEQUEUE,
3507                     PGA_DEQUEUE)) {
3508                         vm_page_pqbatch_submit(m, queue);
3509                         break;
3510                 }
3511         }
3512 }
3513
3514 /*
3515  *      vm_page_dequeue:
3516  *
3517  *      Remove the page from whichever page queue it's in, if any.
3518  *      The page must either be locked or unallocated.  This constraint
3519  *      ensures that the queue state of the page will remain consistent
3520  *      after this function returns.
3521  */
3522 void
3523 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
3524 {
3525         struct vm_pagequeue *pq, *pq1;
3526         uint16_t aflags;
3527
3528         KASSERT(mtx_owned(vm_page_lockptr(m)) || m->ref_count == 0,
3529             ("page %p is allocated and unlocked", m));
3530
3531         for (pq = vm_page_pagequeue(m);; pq = pq1) {
3532                 if (pq == NULL) {
3533                         /*
3534                          * A thread may be concurrently executing
3535                          * vm_page_dequeue_complete().  Ensure that all queue
3536                          * state is cleared before we return.
3537                          */
3538                         aflags = atomic_load_16(&m->a.flags);
3539                         if ((aflags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0)
3540                                 return;
3541                         KASSERT((aflags & PGA_DEQUEUE) != 0,
3542                             ("page %p has unexpected queue state flags %#x",
3543                             m, aflags));
3544
3545                         /*
3546                          * Busy wait until the thread updating queue state is
3547                          * finished.  Such a thread must be executing in a
3548                          * critical section.
3549                          */
3550                         cpu_spinwait();
3551                         pq1 = vm_page_pagequeue(m);
3552                         continue;
3553                 }
3554                 vm_pagequeue_lock(pq);
3555                 if ((pq1 = vm_page_pagequeue(m)) == pq)
3556                         break;
3557                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3558         }
3559         KASSERT(pq == vm_page_pagequeue(m),
3560             ("%s: page %p migrated directly between queues", __func__, m));
3561         KASSERT((m->a.flags & PGA_DEQUEUE) != 0 ||
3562             mtx_owned(vm_page_lockptr(m)),
3563             ("%s: queued unlocked page %p", __func__, m));
3564
3565         if ((m->a.flags & PGA_ENQUEUED) != 0)
3566                 vm_pagequeue_remove(pq, m);
3567         vm_page_dequeue_complete(m);
3568         vm_pagequeue_unlock(pq);
3569 }
3570
3571 /*
3572  * Schedule the given page for insertion into the specified page queue.
3573  * Physical insertion of the page may be deferred indefinitely.
3574  */
3575 static void
3576 vm_page_enqueue(vm_page_t m, uint8_t queue)
3577 {
3578
3579         vm_page_assert_locked(m);
3580         KASSERT(m->a.queue == PQ_NONE &&
3581             (m->a.flags & PGA_QUEUE_STATE_MASK) == 0,
3582             ("%s: page %p is already enqueued", __func__, m));
3583         KASSERT(m->ref_count > 0,
3584             ("%s: page %p does not carry any references", __func__, m));
3585
3586         m->a.queue = queue;
3587         if ((m->a.flags & PGA_REQUEUE) == 0)
3588                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REQUEUE);
3589         vm_page_pqbatch_submit(m, queue);
3590 }
3591
3592 /*
3593  *      vm_page_requeue:                [ internal use only ]
3594  *
3595  *      Schedule a requeue of the given page.
3596  *
3597  *      The page must be locked.
3598  */
3599 void
3600 vm_page_requeue(vm_page_t m)
3601 {
3602
3603         vm_page_assert_locked(m);
3604         KASSERT(vm_page_queue(m) != PQ_NONE,
3605             ("%s: page %p is not logically enqueued", __func__, m));
3606         KASSERT(m->ref_count > 0,
3607             ("%s: page %p does not carry any references", __func__, m));
3608
3609         if ((m->a.flags & PGA_REQUEUE) == 0)
3610                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REQUEUE);
3611         vm_page_pqbatch_submit(m, atomic_load_8(&m->a.queue));
3612 }
3613
3614 /*
3615  *      vm_page_swapqueue:              [ internal use only ]
3616  *
3617  *      Move the page from one queue to another, or to the tail of its
3618  *      current queue, in the face of a possible concurrent call to
3619  *      vm_page_dequeue_deferred_free().
3620  */
3621 void
3622 vm_page_swapqueue(vm_page_t m, uint8_t oldq, uint8_t newq)
3623 {
3624         struct vm_pagequeue *pq;
3625         vm_page_t next;
3626         bool queued;
3627
3628         KASSERT(oldq < PQ_COUNT && newq < PQ_COUNT && oldq != newq,
3629             ("vm_page_swapqueue: invalid queues (%d, %d)", oldq, newq));
3630         vm_page_assert_locked(m);
3631
3632         pq = &vm_pagequeue_domain(m)->vmd_pagequeues[oldq];
3633         vm_pagequeue_lock(pq);
3634
3635         /*
3636          * The physical queue state might change at any point before the page
3637          * queue lock is acquired, so we must verify that we hold the correct
3638          * lock before proceeding.
3639          */
3640         if (__predict_false(m->a.queue != oldq)) {
3641                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3642                 return;
3643         }
3644
3645         /*
3646          * Once the queue index of the page changes, there is nothing
3647          * synchronizing with further updates to the physical queue state.
3648          * Therefore we must remove the page from the queue now in anticipation
3649          * of a successful commit, and be prepared to roll back.
3650          */
3651         if (__predict_true((m->a.flags & PGA_ENQUEUED) != 0)) {
3652                 next = TAILQ_NEXT(m, plinks.q);
3653                 TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3654                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_ENQUEUED);
3655                 queued = true;
3656         } else {
3657                 queued = false;
3658         }
3659
3660         /*
3661          * Atomically update the queue field and set PGA_REQUEUE while
3662          * ensuring that PGA_DEQUEUE has not been set.
3663          */
3664         if (__predict_false(!vm_page_pqstate_cmpset(m, oldq, newq, PGA_DEQUEUE,
3665             PGA_REQUEUE))) {
3666                 if (queued) {
3667                         vm_page_aflag_set(m, PGA_ENQUEUED);
3668                         if (next != NULL)
3669                                 TAILQ_INSERT_BEFORE(next, m, plinks.q);
3670                         else
3671                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3672                 }
3673                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3674                 return;
3675         }
3676         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
3677         vm_pagequeue_unlock(pq);
3678         vm_page_pqbatch_submit(m, newq);
3679 }
3680
3681 /*
3682  *      vm_page_free_prep:
3683  *
3684  *      Prepares the given page to be put on the free list,
3685  *      disassociating it from any VM object. The caller may return
3686  *      the page to the free list only if this function returns true.
3687  *
3688  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3689  *      managed.
3690  */
3691 static bool
3692 vm_page_free_prep(vm_page_t m)
3693 {
3694
3695         /*
3696          * Synchronize with threads that have dropped a reference to this
3697          * page.
3698          */
3699         atomic_thread_fence_acq();
3700
3701         if (vm_page_sbusied(m))
3702                 panic("vm_page_free_prep: freeing shared busy page %p", m);
3703
3704 #if defined(DIAGNOSTIC) && defined(PHYS_TO_DMAP)
3705         if (PMAP_HAS_DMAP && (m->flags & PG_ZERO) != 0) {
3706                 uint64_t *p;
3707                 int i;
3708                 p = (uint64_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3709                 for (i = 0; i < PAGE_SIZE / sizeof(uint64_t); i++, p++)
3710                         KASSERT(*p == 0, ("vm_page_free_prep %p PG_ZERO %d %jx",
3711                             m, i, (uintmax_t)*p));
3712         }
3713 #endif
3714         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3715                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3716                     ("vm_page_free_prep: freeing mapped page %p", m));
3717                 KASSERT((m->a.flags & (PGA_EXECUTABLE | PGA_WRITEABLE)) == 0,
3718                     ("vm_page_free_prep: mapping flags set in page %p", m));
3719         } else {
3720                 KASSERT(m->a.queue == PQ_NONE,
3721                     ("vm_page_free_prep: unmanaged page %p is queued", m));
3722         }
3723         VM_CNT_INC(v_tfree);
3724
3725         if (m->object != NULL) {
3726                 KASSERT(((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) ==
3727                     ((m->object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0),
3728                     ("vm_page_free_prep: managed flag mismatch for page %p",
3729                     m));
3730                 vm_page_object_remove(m);
3731
3732                 /*
3733                  * The object reference can be released without an atomic
3734                  * operation.
3735                  */
3736                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3737                     m->ref_count == VPRC_OBJREF,
3738                     ("vm_page_free_prep: page %p has unexpected ref_count %u",
3739                     m, m->ref_count));
3740                 m->object = NULL;
3741                 m->ref_count -= VPRC_OBJREF;
3742                 vm_page_xunbusy(m);
3743         }
3744
3745         if (vm_page_xbusied(m))
3746                 panic("vm_page_free_prep: freeing exclusive busy page %p", m);
3747
3748         /*
3749          * If fictitious remove object association and
3750          * return.
3751          */
3752         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3753                 KASSERT(m->ref_count == 1,
3754                     ("fictitious page %p is referenced", m));
3755                 KASSERT(m->a.queue == PQ_NONE,
3756                     ("fictitious page %p is queued", m));
3757                 return (false);
3758         }
3759
3760         /*
3761          * Pages need not be dequeued before they are returned to the physical
3762          * memory allocator, but they must at least be marked for a deferred
3763          * dequeue.
3764          */
3765         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3766                 vm_page_dequeue_deferred_free(m);
3767
3768         m->valid = 0;
3769         vm_page_undirty(m);
3770
3771         if (m->ref_count != 0)
3772                 panic("vm_page_free_prep: page %p has references", m);
3773
3774         /*
3775          * Restore the default memory attribute to the page.
3776          */
3777         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3778                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3779
3780 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3781         /*
3782          * Determine whether the page belongs to a reservation.  If the page was
3783          * allocated from a per-CPU cache, it cannot belong to a reservation, so
3784          * as an optimization, we avoid the check in that case.
3785          */
3786         if ((m->flags & PG_PCPU_CACHE) == 0 && vm_reserv_free_page(m))
3787                 return (false);
3788 #endif
3789
3790         return (true);
3791 }
3792
3793 /*
3794  *      vm_page_free_toq:
3795  *
3796  *      Returns the given page to the free list, disassociating it
3797  *      from any VM object.
3798  *
3799  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3800  *      managed.
3801  */
3802 static void
3803 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
3804 {
3805         struct vm_domain *vmd;
3806         uma_zone_t zone;
3807
3808         if (!vm_page_free_prep(m))
3809                 return;
3810
3811         vmd = vm_pagequeue_domain(m);
3812         zone = vmd->vmd_pgcache[m->pool].zone;
3813         if ((m->flags & PG_PCPU_CACHE) != 0 && zone != NULL) {
3814                 uma_zfree(zone, m);
3815                 return;
3816         }
3817         vm_domain_free_lock(vmd);
3818         vm_phys_free_pages(m, 0);
3819         vm_domain_free_unlock(vmd);
3820         vm_domain_freecnt_inc(vmd, 1);
3821 }
3822
3823 /*
3824  *      vm_page_free_pages_toq:
3825  *
3826  *      Returns a list of pages to the free list, disassociating it
3827  *      from any VM object.  In other words, this is equivalent to
3828  *      calling vm_page_free_toq() for each page of a list of VM objects.
3829  *
3830  *      The objects must be locked.  The pages must be locked if it is
3831  *      managed.
3832  */
3833 void
3834 vm_page_free_pages_toq(struct spglist *free, bool update_wire_count)
3835 {
3836         vm_page_t m;
3837         int count;
3838
3839         if (SLIST_EMPTY(free))
3840                 return;
3841
3842         count = 0;
3843         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
3844                 count++;
3845                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
3846                 vm_page_free_toq(m);
3847         }
3848
3849         if (update_wire_count)
3850                 vm_wire_sub(count);
3851 }
3852
3853 /*
3854  * Mark this page as wired down, preventing reclamation by the page daemon
3855  * or when the containing object is destroyed.
3856  */
3857 void
3858 vm_page_wire(vm_page_t m)
3859 {
3860         u_int old;
3861
3862         KASSERT(m->object != NULL,
3863             ("vm_page_wire: page %p does not belong to an object", m));
3864         if (!vm_page_busied(m) && !vm_object_busied(m->object))
3865                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3866         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 ||
3867             VPRC_WIRE_COUNT(m->ref_count) >= 1,
3868             ("vm_page_wire: fictitious page %p has zero wirings", m));
3869
3870         old = atomic_fetchadd_int(&m->ref_count, 1);
3871         KASSERT(VPRC_WIRE_COUNT(old) != VPRC_WIRE_COUNT_MAX,
3872             ("vm_page_wire: counter overflow for page %p", m));
3873         if (VPRC_WIRE_COUNT(old) == 0)
3874                 vm_wire_add(1);
3875 }
3876
3877 /*
3878  * Attempt to wire a mapped page following a pmap lookup of that page.
3879  * This may fail if a thread is concurrently tearing down mappings of the page.
3880  * The transient failure is acceptable because it translates to the
3881  * failure of the caller pmap_extract_and_hold(), which should be then
3882  * followed by the vm_fault() fallback, see e.g. vm_fault_quick_hold_pages().
3883  */
3884 bool
3885 vm_page_wire_mapped(vm_page_t m)
3886 {
3887         u_int old;
3888
3889         old = m->ref_count;
3890         do {
3891                 KASSERT(old > 0,
3892                     ("vm_page_wire_mapped: wiring unreferenced page %p", m));
3893                 if ((old & VPRC_BLOCKED) != 0)
3894                         return (false);
3895         } while (!atomic_fcmpset_int(&m->ref_count, &old, old + 1));
3896
3897         if (VPRC_WIRE_COUNT(old) == 0)
3898                 vm_wire_add(1);
3899         return (true);
3900 }
3901
3902 /*
3903  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3904  * paged out.
3905  *
3906  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3907  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3908  * the page is added to the specified paging queue.  If the released wiring
3909  * represented the last reference to the page, the page is freed.
3910  *
3911  * A managed page must be locked.
3912  */
3913 void
3914 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3915 {
3916         u_int old;
3917         bool locked;
3918
3919         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
3920             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p", queue, m));
3921
3922         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0) {
3923                 if (vm_page_unwire_noq(m) && m->ref_count == 0)
3924                         vm_page_free(m);
3925                 return;
3926         }
3927
3928         /*
3929          * Update LRU state before releasing the wiring reference.
3930          * We only need to do this once since we hold the page lock.
3931          * Use a release store when updating the reference count to
3932          * synchronize with vm_page_free_prep().
3933          */
3934         old = m->ref_count;
3935         locked = false;
3936         do {
3937                 KASSERT(VPRC_WIRE_COUNT(old) > 0,
3938                     ("vm_page_unwire: wire count underflow for page %p", m));
3939                 if (!locked && VPRC_WIRE_COUNT(old) == 1) {
3940                         vm_page_lock(m);
3941                         locked = true;
3942                         if (queue == PQ_ACTIVE && vm_page_queue(m) == PQ_ACTIVE)
3943                                 vm_page_reference(m);
3944                         else
3945                                 vm_page_mvqueue(m, queue);
3946                 }
3947         } while (!atomic_fcmpset_rel_int(&m->ref_count, &old, old - 1));
3948
3949         /*
3950          * Release the lock only after the wiring is released, to ensure that
3951          * the page daemon does not encounter and dequeue the page while it is
3952          * still wired.
3953          */
3954         if (locked)
3955                 vm_page_unlock(m);
3956
3957         if (VPRC_WIRE_COUNT(old) == 1) {
3958                 vm_wire_sub(1);
3959                 if (old == 1)
3960                         vm_page_free(m);
3961         }
3962 }
3963
3964 /*
3965  * Unwire a page without (re-)inserting it into a page queue.  It is up
3966  * to the caller to enqueue, requeue, or free the page as appropriate.
3967  * In most cases involving managed pages, vm_page_unwire() should be used
3968  * instead.
3969  */
3970 bool
3971 vm_page_unwire_noq(vm_page_t m)
3972 {
3973         u_int old;
3974
3975         old = vm_page_drop(m, 1);
3976         KASSERT(VPRC_WIRE_COUNT(old) != 0,
3977             ("vm_page_unref: counter underflow for page %p", m));
3978         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 || VPRC_WIRE_COUNT(old) > 1,
3979             ("vm_page_unref: missing ref on fictitious page %p", m));
3980
3981         if (VPRC_WIRE_COUNT(old) > 1)
3982                 return (false);
3983         vm_wire_sub(1);
3984         return (true);
3985 }
3986
3987 /*
3988  * Ensure that the page is in the specified page queue.  If the page is
3989  * active or being moved to the active queue, ensure that its act_count is
3990  * at least ACT_INIT but do not otherwise mess with it.  Otherwise, ensure that
3991  * the page is at the tail of its page queue.
3992  *
3993  * The page may be wired.  The caller should release its wiring reference
3994  * before releasing the page lock, otherwise the page daemon may immediately
3995  * dequeue the page.
3996  *
3997  * A managed page must be locked.
3998  */
3999 static __always_inline void
4000 vm_page_mvqueue(vm_page_t m, const uint8_t nqueue)
4001 {
4002
4003         vm_page_assert_locked(m);
4004         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4005             ("vm_page_mvqueue: page %p is unmanaged", m));
4006         KASSERT(m->ref_count > 0,
4007             ("%s: page %p does not carry any references", __func__, m));
4008
4009         if (vm_page_queue(m) != nqueue) {
4010                 vm_page_dequeue(m);
4011                 vm_page_enqueue(m, nqueue);
4012         } else if (nqueue != PQ_ACTIVE) {
4013                 vm_page_requeue(m);
4014         }
4015
4016         if (nqueue == PQ_ACTIVE && m->a.act_count < ACT_INIT)
4017                 m->a.act_count = ACT_INIT;
4018 }
4019
4020 /*
4021  * Put the specified page on the active list (if appropriate).
4022  */
4023 void
4024 vm_page_activate(vm_page_t m)
4025 {
4026
4027         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_wired(m))
4028                 return;
4029         vm_page_mvqueue(m, PQ_ACTIVE);
4030 }
4031
4032 /*
4033  * Move the specified page to the tail of the inactive queue, or requeue
4034  * the page if it is already in the inactive queue.
4035  */
4036 void
4037 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
4038 {
4039
4040         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_wired(m))
4041                 return;
4042         vm_page_mvqueue(m, PQ_INACTIVE);
4043 }
4044
4045 /*
4046  * Move the specified page close to the head of the inactive queue,
4047  * bypassing LRU.  A marker page is used to maintain FIFO ordering.
4048  * As with regular enqueues, we use a per-CPU batch queue to reduce
4049  * contention on the page queue lock.
4050  */
4051 static void
4052 _vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
4053 {
4054
4055         vm_page_assert_locked(m);
4056
4057         if (!vm_page_inactive(m)) {
4058                 vm_page_dequeue(m);
4059                 m->a.queue = PQ_INACTIVE;
4060         }
4061         if ((m->a.flags & PGA_REQUEUE_HEAD) == 0)
4062                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REQUEUE_HEAD);
4063         vm_page_pqbatch_submit(m, PQ_INACTIVE);
4064 }
4065
4066 void
4067 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
4068 {
4069
4070         KASSERT(m->object != NULL,
4071             ("vm_page_deactivate_noreuse: page %p has no object", m));
4072
4073         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_wired(m))
4074                 _vm_page_deactivate_noreuse(m);
4075 }
4076
4077 /*
4078  * Put a page in the laundry, or requeue it if it is already there.
4079  */
4080 void
4081 vm_page_launder(vm_page_t m)
4082 {
4083
4084         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_wired(m))
4085                 return;
4086         vm_page_mvqueue(m, PQ_LAUNDRY);
4087 }
4088
4089 /*
4090  * Put a page in the PQ_UNSWAPPABLE holding queue.
4091  */
4092 void
4093 vm_page_unswappable(vm_page_t m)
4094 {
4095
4096         vm_page_assert_locked(m);
4097         KASSERT(!vm_page_wired(m) && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4098             ("page %p already unswappable", m));
4099
4100         vm_page_dequeue(m);
4101         vm_page_enqueue(m, PQ_UNSWAPPABLE);
4102 }
4103
4104 static void
4105 vm_page_release_toq(vm_page_t m, int flags)
4106 {
4107
4108         vm_page_assert_locked(m);
4109
4110         /*
4111          * Use a check of the valid bits to determine whether we should
4112          * accelerate reclamation of the page.  The object lock might not be
4113          * held here, in which case the check is racy.  At worst we will either
4114          * accelerate reclamation of a valid page and violate LRU, or
4115          * unnecessarily defer reclamation of an invalid page.
4116          *
4117          * If we were asked to not cache the page, place it near the head of the
4118          * inactive queue so that is reclaimed sooner.
4119          */
4120         if ((flags & (VPR_TRYFREE | VPR_NOREUSE)) != 0 || m->valid == 0)
4121                 _vm_page_deactivate_noreuse(m);
4122         else if (vm_page_active(m))
4123                 vm_page_reference(m);
4124         else
4125                 vm_page_mvqueue(m, PQ_INACTIVE);
4126 }
4127
4128 /*
4129  * Unwire a page and either attempt to free it or re-add it to the page queues.
4130  */
4131 void
4132 vm_page_release(vm_page_t m, int flags)
4133 {
4134         vm_object_t object;
4135         u_int old;
4136         bool locked;
4137
4138         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4139             ("vm_page_release: page %p is unmanaged", m));
4140
4141         if ((flags & VPR_TRYFREE) != 0) {
4142                 for (;;) {
4143                         object = (vm_object_t)atomic_load_ptr(&m->object);
4144                         if (object == NULL)
4145                                 break;
4146                         /* Depends on type-stability. */
4147                         if (vm_page_busied(m) || !VM_OBJECT_TRYWLOCK(object))
4148                                 break;
4149                         if (object == m->object) {
4150                                 vm_page_release_locked(m, flags);
4151                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
4152                                 return;
4153                         }
4154                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
4155                 }
4156         }
4157
4158         /*
4159          * Update LRU state before releasing the wiring reference.
4160          * Use a release store when updating the reference count to
4161          * synchronize with vm_page_free_prep().
4162          */
4163         old = m->ref_count;
4164         locked = false;
4165         do {
4166                 KASSERT(VPRC_WIRE_COUNT(old) > 0,
4167                     ("vm_page_unwire: wire count underflow for page %p", m));
4168                 if (!locked && VPRC_WIRE_COUNT(old) == 1) {
4169                         vm_page_lock(m);
4170                         locked = true;
4171                         vm_page_release_toq(m, flags);
4172                 }
4173         } while (!atomic_fcmpset_rel_int(&m->ref_count, &old, old - 1));
4174
4175         /*
4176          * Release the lock only after the wiring is released, to ensure that
4177          * the page daemon does not encounter and dequeue the page while it is
4178          * still wired.
4179          */
4180         if (locked)
4181                 vm_page_unlock(m);
4182
4183         if (VPRC_WIRE_COUNT(old) == 1) {
4184                 vm_wire_sub(1);
4185                 if (old == 1)
4186                         vm_page_free(m);
4187         }
4188 }
4189
4190 /* See vm_page_release(). */
4191 void
4192 vm_page_release_locked(vm_page_t m, int flags)
4193 {
4194
4195         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4196         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4197             ("vm_page_release_locked: page %p is unmanaged", m));
4198
4199         if (vm_page_unwire_noq(m)) {
4200                 if ((flags & VPR_TRYFREE) != 0 &&
4201                     (m->object->ref_count == 0 || !pmap_page_is_mapped(m)) &&
4202                     m->dirty == 0 && vm_page_tryxbusy(m)) {
4203                         vm_page_free(m);
4204                 } else {
4205                         vm_page_lock(m);
4206                         vm_page_release_toq(m, flags);
4207                         vm_page_unlock(m);
4208                 }
4209         }
4210 }
4211
4212 static bool
4213 vm_page_try_blocked_op(vm_page_t m, void (*op)(vm_page_t))
4214 {
4215         u_int old;
4216
4217         KASSERT(m->object != NULL && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4218             ("vm_page_try_blocked_op: page %p has no object", m));
4219         KASSERT(vm_page_busied(m),
4220             ("vm_page_try_blocked_op: page %p is not busy", m));
4221         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4222
4223         old = m->ref_count;
4224         do {
4225                 KASSERT(old != 0,
4226                     ("vm_page_try_blocked_op: page %p has no references", m));
4227                 if (VPRC_WIRE_COUNT(old) != 0)
4228                         return (false);
4229         } while (!atomic_fcmpset_int(&m->ref_count, &old, old | VPRC_BLOCKED));
4230
4231         (op)(m);
4232
4233         /*
4234          * If the object is read-locked, new wirings may be created via an
4235          * object lookup.
4236          */
4237         old = vm_page_drop(m, VPRC_BLOCKED);
4238         KASSERT(!VM_OBJECT_WOWNED(m->object) ||
4239             old == (VPRC_BLOCKED | VPRC_OBJREF),
4240             ("vm_page_try_blocked_op: unexpected refcount value %u for %p",
4241             old, m));
4242         return (true);
4243 }
4244
4245 /*
4246  * Atomically check for wirings and remove all mappings of the page.
4247  */
4248 bool
4249 vm_page_try_remove_all(vm_page_t m)
4250 {
4251
4252         return (vm_page_try_blocked_op(m, pmap_remove_all));
4253 }
4254
4255 /*
4256  * Atomically check for wirings and remove all writeable mappings of the page.
4257  */
4258 bool
4259 vm_page_try_remove_write(vm_page_t m)
4260 {
4261
4262         return (vm_page_try_blocked_op(m, pmap_remove_write));
4263 }
4264
4265 /*
4266  * vm_page_advise
4267  *
4268  *      Apply the specified advice to the given page.
4269  *
4270  *      The object and page must be locked.
4271  */
4272 void
4273 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
4274 {
4275
4276         vm_page_assert_locked(m);
4277         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4278         if (advice == MADV_FREE)
4279                 /*
4280                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
4281                  * without first paging it out.  MADV_FREE pages are often
4282                  * quickly reused by malloc(3), so we do not do anything that
4283                  * would result in a page fault on a later access.
4284                  */
4285                 vm_page_undirty(m);
4286         else if (advice != MADV_DONTNEED) {
4287                 if (advice == MADV_WILLNEED)
4288                         vm_page_activate(m);
4289                 return;
4290         }
4291
4292         /*
4293          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
4294          * immediately reactivate the page.
4295          */
4296         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
4297
4298         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
4299                 vm_page_dirty(m);
4300
4301         /*
4302          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
4303          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
4304          * the page will be reused quickly.  Dirty pages not already in the
4305          * laundry are moved there.
4306          */
4307         if (m->dirty == 0)
4308                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
4309         else if (!vm_page_in_laundry(m))
4310                 vm_page_launder(m);
4311 }
4312
4313 static inline int
4314 vm_page_grab_pflags(int allocflags)
4315 {
4316         int pflags;
4317
4318         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0 ||
4319             (allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0,
4320             ("vm_page_grab_pflags: the pages must be busied or wired"));
4321         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
4322             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
4323             ("vm_page_grab_pflags: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY "
4324             "mismatch"));
4325         pflags = allocflags &
4326             ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL |
4327             VM_ALLOC_NOBUSY);
4328         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
4329                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
4330         if ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0)
4331                 pflags |= VM_ALLOC_SBUSY;
4332
4333         return (pflags);
4334 }
4335
4336 /*
4337  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
4338  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
4339  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
4340  * and then conditionally zero it.
4341  *
4342  * This routine may sleep.
4343  *
4344  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
4345  * and reacquired if the routine sleeps.
4346  */
4347 vm_page_t
4348 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
4349 {
4350         vm_page_t m;
4351         int pflags;
4352
4353         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4354         pflags = vm_page_grab_pflags(allocflags);
4355 retrylookup:
4356         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
4357                 if (!vm_page_acquire_flags(m, allocflags)) {
4358                         if (vm_page_busy_sleep_flags(object, m, "pgrbwt",
4359                             allocflags))
4360                                 goto retrylookup;
4361                         return (NULL);
4362                 }
4363                 goto out;
4364         }
4365         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOCREAT) != 0)
4366                 return (NULL);
4367         m = vm_page_alloc(object, pindex, pflags);
4368         if (m == NULL) {
4369                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
4370                         return (NULL);
4371                 goto retrylookup;
4372         }
4373         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
4374                 pmap_zero_page(m);
4375
4376 out:
4377         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) != 0) {
4378                 if ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0)
4379                         vm_page_sunbusy(m);
4380                 else
4381                         vm_page_xunbusy(m);
4382         }
4383         return (m);
4384 }
4385
4386 /*
4387  * Grab a page and make it valid, paging in if necessary.  Pages missing from
4388  * their pager are zero filled and validated.  If a VM_ALLOC_COUNT is supplied
4389  * and the page is not valid as many as VM_INITIAL_PAGEIN pages can be brought
4390  * in simultaneously.  Additional pages will be left on a paging queue but
4391  * will neither be wired nor busy regardless of allocflags.
4392  */
4393 int
4394 vm_page_grab_valid(vm_page_t *mp, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
4395 {
4396         vm_page_t m;
4397         vm_page_t ma[VM_INITIAL_PAGEIN];
4398         bool sleep, xbusy;
4399         int after, i, pflags, rv;
4400
4401         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
4402             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
4403             ("vm_page_grab_valid: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
4404         KASSERT((allocflags &
4405             (VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITFAIL | VM_ALLOC_ZERO)) == 0,
4406             ("vm_page_grab_valid: Invalid flags 0x%X", allocflags));
4407         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4408         pflags = allocflags & ~(VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY);
4409         pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
4410
4411 retrylookup:
4412         xbusy = false;
4413         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
4414                 /*
4415                  * If the page is fully valid it can only become invalid
4416                  * with the object lock held.  If it is not valid it can
4417                  * become valid with the busy lock held.  Therefore, we
4418                  * may unnecessarily lock the exclusive busy here if we
4419                  * race with I/O completion not using the object lock.
4420                  * However, we will not end up with an invalid page and a
4421                  * shared lock.
4422                  */
4423                 if (!vm_page_all_valid(m) ||
4424                     (allocflags & (VM_ALLOC_IGN_SBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0) {
4425                         sleep = !vm_page_tryxbusy(m);
4426                         xbusy = true;
4427                 } else
4428                         sleep = !vm_page_trysbusy(m);
4429                 if (sleep) {
4430                         (void)vm_page_busy_sleep_flags(object, m, "pgrbwt",
4431                             allocflags);
4432                         goto retrylookup;
4433                 }
4434                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOCREAT) != 0 &&
4435                    !vm_page_all_valid(m)) {
4436                         if (xbusy)
4437                                 vm_page_xunbusy(m);
4438                         else
4439                                 vm_page_sunbusy(m);
4440                         *mp = NULL;
4441                         return (VM_PAGER_FAIL);
4442                 }
4443                 if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
4444                         vm_page_wire(m);
4445                 if (vm_page_all_valid(m))
4446                         goto out;
4447         } else if ((allocflags & VM_ALLOC_NOCREAT) != 0) {
4448                 *mp = NULL;
4449                 return (VM_PAGER_FAIL);
4450         } else if ((m = vm_page_alloc(object, pindex, pflags)) != NULL) {
4451                 xbusy = true;
4452         } else {
4453                 goto retrylookup;
4454         }
4455
4456         vm_page_assert_xbusied(m);
4457         MPASS(xbusy);
4458         if (vm_pager_has_page(object, pindex, NULL, &after)) {
4459                 after = MIN(after, VM_INITIAL_PAGEIN);
4460                 after = MIN(after, allocflags >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT);
4461                 after = MAX(after, 1);
4462                 ma[0] = m;
4463                 for (i = 1; i < after; i++) {
4464                         if ((ma[i] = vm_page_next(ma[i - 1])) != NULL) {
4465                                 if (ma[i]->valid || !vm_page_tryxbusy(ma[i]))
4466                                         break;
4467                         } else {
4468                                 ma[i] = vm_page_alloc(object, m->pindex + i,
4469                                     VM_ALLOC_NORMAL);
4470                                 if (ma[i] == NULL)
4471                                         break;
4472                         }
4473                 }
4474                 after = i;
4475                 rv = vm_pager_get_pages(object, ma, after, NULL, NULL);
4476                 /* Pager may have replaced a page. */
4477                 m = ma[0];
4478                 if (rv != VM_PAGER_OK) {
4479                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
4480                                 vm_page_unwire_noq(m);
4481                         for (i = 0; i < after; i++) {
4482                                 if (!vm_page_wired(ma[i]))
4483                                         vm_page_free(ma[i]);
4484                                 else
4485                                         vm_page_xunbusy(ma[i]);
4486                         }
4487                         *mp = NULL;
4488                         return (rv);
4489                 }
4490                 for (i = 1; i < after; i++)
4491                         vm_page_readahead_finish(ma[i]);
4492                 MPASS(vm_page_all_valid(m));
4493         } else {
4494                 vm_page_zero_invalid(m, TRUE);
4495         }
4496 out:
4497         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) != 0) {
4498                 if (xbusy)
4499                         vm_page_xunbusy(m);
4500                 else
4501                         vm_page_sunbusy(m);
4502         }
4503         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0 && xbusy)
4504                 vm_page_busy_downgrade(m);
4505         *mp = m;
4506         return (VM_PAGER_OK);
4507 }
4508
4509 /*
4510  * Return the specified range of pages from the given object.  For each
4511  * page offset within the range, if a page already exists within the object
4512  * at that offset and it is busy, then wait for it to change state.  If,
4513  * instead, the page doesn't exist, then allocate it.
4514  *
4515  * The caller must always specify an allocation class.
4516  *
4517  * allocation classes:
4518  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
4519  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs the pages
4520  *
4521  * The caller must always specify that the pages are to be busied and/or
4522  * wired.
4523  *
4524  * optional allocation flags:
4525  *      VM_ALLOC_IGN_SBUSY      do not sleep on soft busy pages
4526  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
4527  *      VM_ALLOC_NOWAIT         do not sleep
4528  *      VM_ALLOC_SBUSY          set page to sbusy state
4529  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the pages
4530  *      VM_ALLOC_ZERO           zero and validate any invalid pages
4531  *
4532  * If VM_ALLOC_NOWAIT is not specified, this routine may sleep.  Otherwise, it
4533  * may return a partial prefix of the requested range.
4534  */
4535 int
4536 vm_page_grab_pages(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags,
4537     vm_page_t *ma, int count)
4538 {
4539         vm_page_t m, mpred;
4540         int pflags;
4541         int i;
4542
4543         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4544         KASSERT(((u_int)allocflags >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT) == 0,
4545             ("vm_page_grap_pages: VM_ALLOC_COUNT() is not allowed"));
4546
4547         pflags = vm_page_grab_pflags(allocflags);
4548         if (count == 0)
4549                 return (0);
4550
4551         i = 0;
4552 retrylookup:
4553         m = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex + i);
4554         if (m == NULL || m->pindex != pindex + i) {
4555                 mpred = m;
4556                 m = NULL;
4557         } else
4558                 mpred = TAILQ_PREV(m, pglist, listq);
4559         for (; i < count; i++) {
4560                 if (m != NULL) {
4561                         if (!vm_page_acquire_flags(m, allocflags)) {
4562                                 if (vm_page_busy_sleep_flags(object, m,
4563                                     "grbmaw", allocflags))
4564                                         goto retrylookup;
4565                                 break;
4566                         }
4567                 } else {
4568                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOCREAT) != 0)
4569                                 break;
4570                         m = vm_page_alloc_after(object, pindex + i,
4571                             pflags | VM_ALLOC_COUNT(count - i), mpred);
4572                         if (m == NULL) {
4573                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
4574                                         break;
4575                                 goto retrylookup;
4576                         }
4577                 }
4578                 if (vm_page_none_valid(m) &&
4579                     (allocflags & VM_ALLOC_ZERO) != 0) {
4580                         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
4581                                 pmap_zero_page(m);
4582                         vm_page_valid(m);
4583                 }
4584                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) != 0) {
4585                         if ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0)
4586                                 vm_page_sunbusy(m);
4587                         else
4588                                 vm_page_xunbusy(m);
4589                 }
4590                 ma[i] = mpred = m;
4591                 m = vm_page_next(m);
4592         }
4593         return (i);
4594 }
4595
4596 /*
4597  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
4598  *
4599  * Inputs are required to range within a page.
4600  */
4601 vm_page_bits_t
4602 vm_page_bits(int base, int size)
4603 {
4604         int first_bit;
4605         int last_bit;
4606
4607         KASSERT(
4608             base + size <= PAGE_SIZE,
4609             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
4610         );
4611
4612         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
4613                 return (0);
4614
4615         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
4616         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
4617
4618         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
4619             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
4620 }
4621
4622 void
4623 vm_page_bits_set(vm_page_t m, vm_page_bits_t *bits, vm_page_bits_t set)
4624 {
4625
4626 #if PAGE_SIZE == 32768
4627         atomic_set_64((uint64_t *)bits, set);
4628 #elif PAGE_SIZE == 16384
4629         atomic_set_32((uint32_t *)bits, set);
4630 #elif (PAGE_SIZE == 8192) && defined(atomic_set_16)
4631         atomic_set_16((uint16_t *)bits, set);
4632 #elif (PAGE_SIZE == 4096) && defined(atomic_set_8)
4633         atomic_set_8((uint8_t *)bits, set);
4634 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
4635         uintptr_t addr;
4636         int shift;
4637
4638         addr = (uintptr_t)bits;
4639         /*
4640          * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
4641          * containing aligned word, to not depend on the existence
4642          * of atomic_{set, clear}_{8, 16}.
4643          */
4644         shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
4645 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
4646         shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(vm_page_bits_t) - shift) * NBBY;
4647 #else
4648         shift *= NBBY;
4649 #endif
4650         addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
4651         atomic_set_32((uint32_t *)addr, set << shift);
4652 #endif          /* PAGE_SIZE */
4653 }
4654
4655 static inline void
4656 vm_page_bits_clear(vm_page_t m, vm_page_bits_t *bits, vm_page_bits_t clear)
4657 {
4658
4659 #if PAGE_SIZE == 32768
4660         atomic_clear_64((uint64_t *)bits, clear);
4661 #elif PAGE_SIZE == 16384
4662         atomic_clear_32((uint32_t *)bits, clear);
4663 #elif (PAGE_SIZE == 8192) && defined(atomic_clear_16)
4664         atomic_clear_16((uint16_t *)bits, clear);
4665 #elif (PAGE_SIZE == 4096) && defined(atomic_clear_8)
4666         atomic_clear_8((uint8_t *)bits, clear);
4667 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
4668         uintptr_t addr;
4669         int shift;
4670
4671         addr = (uintptr_t)bits;
4672         /*
4673          * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
4674          * containing aligned word, to not depend on the existence
4675          * of atomic_{set, clear}_{8, 16}.
4676          */
4677         shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
4678 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
4679         shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(vm_page_bits_t) - shift) * NBBY;
4680 #else
4681         shift *= NBBY;
4682 #endif
4683         addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
4684         atomic_clear_32((uint32_t *)addr, clear << shift);
4685 #endif          /* PAGE_SIZE */
4686 }
4687
4688 static inline vm_page_bits_t
4689 vm_page_bits_swap(vm_page_t m, vm_page_bits_t *bits, vm_page_bits_t newbits)
4690 {
4691 #if PAGE_SIZE == 32768
4692         uint64_t old;
4693
4694         old = *bits;
4695         while (atomic_fcmpset_64(bits, &old, newbits) == 0);
4696         return (old);
4697 #elif PAGE_SIZE == 16384
4698         uint32_t old;
4699
4700         old = *bits;
4701         while (atomic_fcmpset_32(bits, &old, newbits) == 0);
4702         return (old);
4703 #elif (PAGE_SIZE == 8192) && defined(atomic_fcmpset_16)
4704         uint16_t old;
4705
4706         old = *bits;
4707         while (atomic_fcmpset_16(bits, &old, newbits) == 0);
4708         return (old);
4709 #elif (PAGE_SIZE == 4096) && defined(atomic_fcmpset_8)
4710         uint8_t old;
4711
4712         old = *bits;
4713         while (atomic_fcmpset_8(bits, &old, newbits) == 0);
4714         return (old);
4715 #else           /* PAGE_SIZE <= 4096*/
4716         uintptr_t addr;
4717         uint32_t old, new, mask;
4718         int shift;
4719
4720         addr = (uintptr_t)bits;
4721         /*
4722          * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
4723          * containing aligned word, to not depend on the existence
4724          * of atomic_{set, swap, clear}_{8, 16}.
4725          */
4726         shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
4727 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
4728         shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(vm_page_bits_t) - shift) * NBBY;
4729 #else
4730         shift *= NBBY;
4731 #endif
4732         addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
4733         mask = VM_PAGE_BITS_ALL << shift;
4734
4735         old = *bits;
4736         do {
4737                 new = old & ~mask;
4738                 new |= newbits << shift;
4739         } while (atomic_fcmpset_32((uint32_t *)addr, &old, new) == 0);
4740         return (old >> shift);
4741 #endif          /* PAGE_SIZE */
4742 }
4743
4744 /*
4745  *      vm_page_set_valid_range:
4746  *
4747  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
4748  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
4749  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
4750  *      such chunks will be zeroed.
4751  *
4752  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
4753  */
4754 void
4755 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
4756 {
4757         int endoff, frag;
4758         vm_page_bits_t pagebits;
4759
4760         vm_page_assert_busied(m);
4761         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
4762                 return;
4763
4764         /*
4765          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
4766          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
4767          * first block.
4768          */
4769         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
4770             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4771                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
4772
4773         /*
4774          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
4775          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
4776          * the last block.
4777          */
4778         endoff = base + size;
4779         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
4780             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4781                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
4782                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
4783
4784         /*
4785          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
4786          * is already dirty.
4787          */
4788         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
4789             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
4790
4791         /*
4792          * Set valid bits inclusive of any overlap.
4793          */
4794         pagebits = vm_page_bits(base, size);
4795         if (vm_page_xbusied(m))
4796                 m->valid |= pagebits;
4797         else
4798                 vm_page_bits_set(m, &m->valid, pagebits);
4799 }
4800
4801 /*
4802  * Set the page dirty bits and free the invalid swap space if
4803  * present.  Returns the previous dirty bits.
4804  */
4805 vm_page_bits_t
4806 vm_page_set_dirty(vm_page_t m)
4807 {
4808         vm_page_bits_t old;
4809
4810         VM_PAGE_OBJECT_BUSY_ASSERT(m);
4811
4812         if (vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m)) {
4813                 old = m->dirty;
4814                 m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
4815         } else
4816                 old = vm_page_bits_swap(m, &m->dirty, VM_PAGE_BITS_ALL);
4817         if (old == 0 && (m->a.flags & PGA_SWAP_SPACE) != 0)
4818                 vm_pager_page_unswapped(m);
4819
4820         return (old);
4821 }
4822
4823 /*
4824  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
4825  */
4826 static __inline void
4827 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
4828 {
4829
4830         vm_page_assert_busied(m);
4831
4832         /*
4833          * If the page is xbusied and not write mapped we are the
4834          * only thread that can modify dirty bits.  Otherwise, The pmap
4835          * layer can call vm_page_dirty() without holding a distinguished
4836          * lock.  The combination of page busy and atomic operations
4837          * suffice to guarantee consistency of the page dirty field.
4838          */
4839         if (vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
4840                 m->dirty &= ~pagebits;
4841         else
4842                 vm_page_bits_clear(m, &m->dirty, pagebits);
4843 }
4844
4845 /*
4846  *      vm_page_set_validclean:
4847  *
4848  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
4849  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
4850  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
4851  *      such chunks will be zero'd.
4852  *
4853  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
4854  */
4855 void
4856 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
4857 {
4858         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
4859         int endoff, frag;
4860
4861         vm_page_assert_busied(m);
4862         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
4863                 return;
4864
4865         /*
4866          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
4867          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
4868          * first block.
4869          */
4870         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
4871             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4872                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
4873
4874         /*
4875          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
4876          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
4877          * the last block.
4878          */
4879         endoff = base + size;
4880         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
4881             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
4882                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
4883                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
4884
4885         /*
4886          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
4887          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
4888          * use this opportunity to clear the PGA_NOSYNC flag.  If a process
4889          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
4890          * be set again.
4891          *
4892          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
4893          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
4894          * the range.
4895          */
4896         oldvalid = m->valid;
4897         pagebits = vm_page_bits(base, size);
4898         if (vm_page_xbusied(m))
4899                 m->valid |= pagebits;
4900         else
4901                 vm_page_bits_set(m, &m->valid, pagebits);
4902 #if 0   /* NOT YET */
4903         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
4904                 frag = DEV_BSIZE - frag;
4905                 base += frag;
4906                 size -= frag;
4907                 if (size < 0)
4908                         size = 0;
4909         }
4910         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
4911 #endif
4912         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
4913                 /*
4914                  * The page can only be modified within the pmap if it is
4915                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
4916                  * fully valid.
4917                  */
4918                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
4919                         /*
4920                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
4921                          * a concurrent pmap operation, such as
4922                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
4923                          * pmap and set the dirty field on the page before
4924                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
4925                          * field was cleared here.
4926                          */
4927                         pmap_clear_modify(m);
4928                 m->dirty = 0;
4929                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_NOSYNC);
4930         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL && vm_page_xbusied(m))
4931                 m->dirty &= ~pagebits;
4932         else
4933                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
4934 }
4935
4936 void
4937 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
4938 {
4939
4940         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
4941 }
4942
4943 /*
4944  *      vm_page_set_invalid:
4945  *
4946  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
4947  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
4948  */
4949 void
4950 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
4951 {
4952         vm_page_bits_t bits;
4953         vm_object_t object;
4954
4955         /*
4956          * The object lock is required so that pages can't be mapped
4957          * read-only while we're in the process of invalidating them.
4958          */
4959         object = m->object;
4960         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4961         vm_page_assert_busied(m);
4962
4963         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
4964             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
4965                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
4966         else
4967                 bits = vm_page_bits(base, size);
4968         if (object->ref_count != 0 && vm_page_all_valid(m) && bits != 0)
4969                 pmap_remove_all(m);
4970         KASSERT((bits == 0 && vm_page_all_valid(m)) ||
4971             !pmap_page_is_mapped(m),
4972             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
4973         if (vm_page_xbusied(m)) {
4974                 m->valid &= ~bits;
4975                 m->dirty &= ~bits;
4976         } else {
4977                 vm_page_bits_clear(m, &m->valid, bits);
4978                 vm_page_bits_clear(m, &m->dirty, bits);
4979         }
4980 }
4981
4982 /*
4983  *      vm_page_invalid:
4984  *
4985  *      Invalidates the entire page.  The page must be busy, unmapped, and
4986  *      the enclosing object must be locked.  The object locks protects
4987  *      against concurrent read-only pmap enter which is done without
4988  *      busy.
4989  */
4990 void
4991 vm_page_invalid(vm_page_t m)
4992 {
4993
4994         vm_page_assert_busied(m);
4995         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
4996         MPASS(!pmap_page_is_mapped(m));
4997
4998         if (vm_page_xbusied(m))
4999                 m->valid = 0;
5000         else
5001                 vm_page_bits_clear(m, &m->valid, VM_PAGE_BITS_ALL);
5002 }
5003
5004 /*
5005  * vm_page_zero_invalid()
5006  *
5007  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
5008  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
5009  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
5010  *      page so user code sees what it expects.
5011  *
5012  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
5013  *      into memory and the file's size is not page aligned.
5014  */
5015 void
5016 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
5017 {
5018         int b;
5019         int i;
5020
5021         /*
5022          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
5023          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
5024          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
5025          * vm_page_set_validclean().
5026          */
5027         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
5028                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
5029                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
5030                         if (i > b) {
5031                                 pmap_zero_page_area(m,
5032                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
5033                         }
5034                         b = i + 1;
5035                 }
5036         }
5037
5038         /*
5039          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
5040          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
5041          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
5042          */
5043         if (setvalid)
5044                 vm_page_valid(m);
5045 }
5046
5047 /*
5048  *      vm_page_is_valid:
5049  *
5050  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
5051  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
5052  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
5053  *
5054  *      Some callers envoke this routine without the busy lock held and
5055  *      handle races via higher level locks.  Typical callers should
5056  *      hold a busy lock to prevent invalidation.
5057  */
5058 int
5059 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
5060 {
5061         vm_page_bits_t bits;
5062
5063         bits = vm_page_bits(base, size);
5064         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
5065 }
5066
5067 /*
5068  * Returns true if all of the specified predicates are true for the entire
5069  * (super)page and false otherwise.
5070  */
5071 bool
5072 vm_page_ps_test(vm_page_t m, int flags, vm_page_t skip_m)
5073 {
5074         vm_object_t object;
5075         int i, npages;
5076
5077         object = m->object;
5078         if (skip_m != NULL && skip_m->object != object)
5079                 return (false);
5080         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
5081         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
5082
5083         /*
5084          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
5085          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
5086          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
5087          */
5088         for (i = 0; i < npages; i++) {
5089                 /* Always test object consistency, including "skip_m". */
5090                 if (m[i].object != object)
5091                         return (false);
5092                 if (&m[i] == skip_m)
5093                         continue;
5094                 if ((flags & PS_NONE_BUSY) != 0 && vm_page_busied(&m[i]))
5095                         return (false);
5096                 if ((flags & PS_ALL_DIRTY) != 0) {
5097                         /*
5098                          * Calling vm_page_test_dirty() or pmap_is_modified()
5099                          * might stop this case from spuriously returning
5100                          * "false".  However, that would require a write lock
5101                          * on the object containing "m[i]".
5102                          */
5103                         if (m[i].dirty != VM_PAGE_BITS_ALL)
5104                                 return (false);
5105                 }
5106                 if ((flags & PS_ALL_VALID) != 0 &&
5107                     m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
5108                         return (false);
5109         }
5110         return (true);
5111 }
5112
5113 /*
5114  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
5115  */
5116 void
5117 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
5118 {
5119
5120         vm_page_assert_busied(m);
5121         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
5122                 vm_page_dirty(m);
5123 }
5124
5125 void
5126 vm_page_valid(vm_page_t m)
5127 {
5128
5129         vm_page_assert_busied(m);
5130         if (vm_page_xbusied(m))
5131                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
5132         else
5133                 vm_page_bits_set(m, &m->valid, VM_PAGE_BITS_ALL);
5134 }
5135
5136 void
5137 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
5138 {
5139
5140         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
5141 }
5142
5143 void
5144 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
5145 {
5146
5147         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
5148 }
5149
5150 int
5151 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
5152 {
5153
5154         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
5155 }
5156
5157 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
5158 void
5159 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
5160 {
5161
5162         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
5163 }
5164
5165 void
5166 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
5167 {
5168
5169         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
5170 }
5171 #endif
5172
5173 #ifdef INVARIANTS
5174 void
5175 vm_page_object_busy_assert(vm_page_t m)
5176 {
5177
5178         /*
5179          * Certain of the page's fields may only be modified by the
5180          * holder of a page or object busy.
5181          */
5182         if (m->object != NULL && !vm_page_busied(m))
5183                 VM_OBJECT_ASSERT_BUSY(m->object);
5184 }
5185
5186 void
5187 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint16_t bits)
5188 {
5189
5190         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
5191                 return;
5192
5193         /*
5194          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
5195          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
5196          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
5197          */
5198         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5199             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
5200         if (!vm_page_xbusied(m))
5201                 VM_OBJECT_ASSERT_BUSY(m->object);
5202 }
5203 #endif
5204
5205 #include "opt_ddb.h"
5206 #ifdef DDB
5207 #include <sys/kernel.h>
5208
5209 #include <ddb/ddb.h>
5210
5211 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
5212 {
5213
5214         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_free_count());
5215         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_inactive_count());
5216         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_active_count());
5217         db_printf("vm_cnt.v_laundry_count: %d\n", vm_laundry_count());
5218         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_wire_count());
5219         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
5220         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
5221         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
5222         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
5223 }
5224
5225 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
5226 {
5227         int dom;
5228
5229         db_printf("pq_free %d\n", vm_free_count());
5230         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
5231                 db_printf(
5232     "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pq_laund %d pq_unsw %d\n",
5233                     dom,
5234                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
5235                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
5236                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
5237                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
5238                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_cnt,
5239                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_cnt);
5240         }
5241 }
5242
5243 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
5244 {
5245         vm_page_t m;
5246         boolean_t phys, virt;
5247
5248         if (!have_addr) {
5249                 db_printf("show pginfo addr\n");
5250                 return;
5251         }
5252
5253         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
5254         virt = strchr(modif, 'v') != NULL;
5255         if (virt)
5256                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract(addr));
5257         else if (phys)
5258                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
5259         else
5260                 m = (vm_page_t)addr;
5261         db_printf(
5262     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d ref %u\n"
5263     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
5264             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
5265             m->a.queue, m->ref_count, m->a.flags, m->oflags,
5266             m->flags, m->a.act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
5267 }
5268 #endif /* DDB */