]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r98944,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
17  *    must display the following acknowledgement:
18  *      This product includes software developed by the University of
19  *      California, Berkeley and its contributors.
20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
22  *    without specific prior written permission.
23  *
24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
34  * SUCH DAMAGE.
35  *
36  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
37  * $FreeBSD$
38  */
39
40 /*
41  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
42  * All rights reserved.
43  *
44  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
45  *
46  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
47  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
48  * notice and this permission notice appear in all copies of the
49  * software, derivative works or modified versions, and any portions
50  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
51  *
52  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
53  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
54  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
55  *
56  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
57  *
58  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
59  *  School of Computer Science
60  *  Carnegie Mellon University
61  *  Pittsburgh PA 15213-3890
62  *
63  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
64  * rights to redistribute these changes.
65  */
66
67 /*
68  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
69  *
70  *      - a pageq mutex is required when adding or removing a page from a
71  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
72  *        busy state of a page.
73  *
74  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
75  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
76  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
77  *
78  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
79  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
80  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
81  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
82  *
83  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
84  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
85  *        is different from the object's main mutex.
86  *
87  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
88  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
89  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
90  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
91  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
92  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
93  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
94  *
95  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
96  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
97  *      and free queues are actually arrays already. 
98  */
99
100 /*
101  *      Resident memory management module.
102  */
103
104 #include <sys/param.h>
105 #include <sys/systm.h>
106 #include <sys/lock.h>
107 #include <sys/malloc.h>
108 #include <sys/mutex.h>
109 #include <sys/proc.h>
110 #include <sys/vmmeter.h>
111 #include <sys/vnode.h>
112
113 #include <vm/vm.h>
114 #include <vm/vm_param.h>
115 #include <vm/vm_kern.h>
116 #include <vm/vm_object.h>
117 #include <vm/vm_page.h>
118 #include <vm/vm_pageout.h>
119 #include <vm/vm_pager.h>
120 #include <vm/vm_extern.h>
121 #include <vm/uma.h>
122 #include <vm/uma_int.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128 static struct mtx vm_page_buckets_mtx;
129 static struct vm_page **vm_page_buckets; /* Array of buckets */
130 static int vm_page_bucket_count;        /* How big is array? */
131 static int vm_page_hash_mask;           /* Mask for hash function */
132
133 vm_page_t vm_page_array = 0;
134 int vm_page_array_size = 0;
135 long first_page = 0;
136 int vm_page_zero_count = 0;
137
138 /*
139  *      vm_set_page_size:
140  *
141  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
142  *      size.  Must be called before any use of page-size
143  *      dependent functions.
144  */
145 void
146 vm_set_page_size(void)
147 {
148         if (cnt.v_page_size == 0)
149                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
150         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
151                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
152 }
153
154 /*
155  *      vm_page_startup:
156  *
157  *      Initializes the resident memory module.
158  *
159  *      Allocates memory for the page cells, and
160  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
161  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
162  */
163 vm_offset_t
164 vm_page_startup(vm_offset_t starta, vm_offset_t enda, vm_offset_t vaddr)
165 {
166         vm_offset_t mapped;
167         struct vm_page **bucket;
168         vm_size_t npages, page_range;
169         vm_offset_t new_end;
170         int i;
171         vm_offset_t pa;
172         int nblocks;
173         vm_offset_t last_pa;
174
175         /* the biggest memory array is the second group of pages */
176         vm_offset_t end;
177         vm_offset_t biggestone, biggestsize;
178
179         vm_offset_t total;
180         vm_size_t bootpages;
181
182         total = 0;
183         biggestsize = 0;
184         biggestone = 0;
185         nblocks = 0;
186         vaddr = round_page(vaddr);
187
188         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
189                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
190                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
191         }
192
193         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
194                 vm_size_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
195
196                 if (size > biggestsize) {
197                         biggestone = i;
198                         biggestsize = size;
199                 }
200                 ++nblocks;
201                 total += size;
202         }
203
204         end = phys_avail[biggestone+1];
205
206         /*
207          * Initialize the queue headers for the free queue, the active queue
208          * and the inactive queue.
209          */
210         vm_pageq_init();
211
212         /*
213          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory allocator
214          */
215         bootpages = UMA_BOOT_PAGES * UMA_SLAB_SIZE;
216         new_end = end - bootpages;
217         new_end = trunc_page(new_end);
218         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
219             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
220         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
221         uma_startup((caddr_t)mapped);
222
223         end = new_end;
224
225         /*
226          * Allocate (and initialize) the hash table buckets.
227          *
228          * The number of buckets MUST BE a power of 2, and the actual value is
229          * the next power of 2 greater than the number of physical pages in
230          * the system.  
231          *
232          * We make the hash table approximately 2x the number of pages to
233          * reduce the chain length.  This is about the same size using the 
234          * singly-linked list as the 1x hash table we were using before 
235          * using TAILQ but the chain length will be smaller.
236          *
237          * Note: This computation can be tweaked if desired.
238          */
239         if (vm_page_bucket_count == 0) {
240                 vm_page_bucket_count = 1;
241                 while (vm_page_bucket_count < atop(total))
242                         vm_page_bucket_count <<= 1;
243         }
244         vm_page_bucket_count <<= 1;
245         vm_page_hash_mask = vm_page_bucket_count - 1;
246
247         /*
248          * Validate these addresses.
249          */
250         new_end = end - vm_page_bucket_count * sizeof(struct vm_page *);
251         new_end = trunc_page(new_end);
252         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
253             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
254         bzero((caddr_t) mapped, end - new_end);
255
256         mtx_init(&vm_page_buckets_mtx, "vm page buckets mutex", NULL, MTX_SPIN);
257         vm_page_buckets = (struct vm_page **)mapped;
258         bucket = vm_page_buckets;
259         for (i = 0; i < vm_page_bucket_count; i++) {
260                 *bucket = NULL;
261                 bucket++;
262         }
263
264         /*
265          * Compute the number of pages of memory that will be available for
266          * use (taking into account the overhead of a page structure per
267          * page).
268          */
269         first_page = phys_avail[0] / PAGE_SIZE;
270         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE - first_page;
271         npages = (total - (page_range * sizeof(struct vm_page)) -
272             (end - new_end)) / PAGE_SIZE;
273         end = new_end;
274
275         /*
276          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
277          * queue.
278          */
279         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
280         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
281             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
282         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
283
284         /*
285          * Clear all of the page structures
286          */
287         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
288         vm_page_array_size = page_range;
289
290         /*
291          * Construct the free queue(s) in descending order (by physical
292          * address) so that the first 16MB of physical memory is allocated
293          * last rather than first.  On large-memory machines, this avoids
294          * the exhaustion of low physical memory before isa_dmainit has run.
295          */
296         cnt.v_page_count = 0;
297         cnt.v_free_count = 0;
298         for (i = 0; phys_avail[i + 1] && npages > 0; i += 2) {
299                 pa = phys_avail[i];
300                 if (i == biggestone)
301                         last_pa = new_end;
302                 else
303                         last_pa = phys_avail[i + 1];
304                 while (pa < last_pa && npages-- > 0) {
305                         vm_pageq_add_new_page(pa);
306                         pa += PAGE_SIZE;
307                 }
308         }
309         return (vaddr);
310 }
311
312 /*
313  *      vm_page_hash:
314  *
315  *      Distributes the object/offset key pair among hash buckets.
316  *
317  *      NOTE:  This macro depends on vm_page_bucket_count being a power of 2.
318  *      This routine may not block.
319  *
320  *      We try to randomize the hash based on the object to spread the pages
321  *      out in the hash table without it costing us too much.
322  */
323 static __inline int
324 vm_page_hash(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
325 {
326         int i = ((uintptr_t)object + pindex) ^ object->hash_rand;
327
328         return (i & vm_page_hash_mask);
329 }
330
331 void
332 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
333 {
334         GIANT_REQUIRED;
335         m->flags |= bits;
336
337
338 void
339 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
340 {
341         GIANT_REQUIRED;
342         m->flags &= ~bits;
343 }
344
345 void
346 vm_page_busy(vm_page_t m)
347 {
348         KASSERT((m->flags & PG_BUSY) == 0,
349             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
350         vm_page_flag_set(m, PG_BUSY);
351 }
352
353 /*
354  *      vm_page_flash:
355  *
356  *      wakeup anyone waiting for the page.
357  */
358 void
359 vm_page_flash(vm_page_t m)
360 {
361         if (m->flags & PG_WANTED) {
362                 vm_page_flag_clear(m, PG_WANTED);
363                 wakeup(m);
364         }
365 }
366
367 /*
368  *      vm_page_wakeup:
369  *
370  *      clear the PG_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
371  *      page.
372  *
373  */
374 void
375 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
376 {
377         KASSERT(m->flags & PG_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
378         vm_page_flag_clear(m, PG_BUSY);
379         vm_page_flash(m);
380 }
381
382 /*
383  *
384  *
385  */
386 void
387 vm_page_io_start(vm_page_t m)
388 {
389         GIANT_REQUIRED;
390         m->busy++;
391 }
392
393 void
394 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
395 {
396         GIANT_REQUIRED;
397         m->busy--;
398         if (m->busy == 0)
399                 vm_page_flash(m);
400 }
401
402 /*
403  * Keep page from being freed by the page daemon
404  * much of the same effect as wiring, except much lower
405  * overhead and should be used only for *very* temporary
406  * holding ("wiring").
407  */
408 void
409 vm_page_hold(vm_page_t mem)
410 {
411         GIANT_REQUIRED;
412         mem->hold_count++;
413 }
414
415 void
416 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
417 {
418         GIANT_REQUIRED;
419         --mem->hold_count;
420         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
421         if (mem->hold_count == 0 && mem->queue == PQ_HOLD)
422                 vm_page_free_toq(mem);
423 }
424
425 /*
426  *      vm_page_protect:
427  *
428  *      Reduce the protection of a page.  This routine never raises the
429  *      protection and therefore can be safely called if the page is already
430  *      at VM_PROT_NONE (it will be a NOP effectively ).
431  */
432 void
433 vm_page_protect(vm_page_t mem, int prot)
434 {
435         if (prot == VM_PROT_NONE) {
436                 if (mem->flags & (PG_WRITEABLE|PG_MAPPED)) {
437                         pmap_page_protect(mem, VM_PROT_NONE);
438                         vm_page_flag_clear(mem, PG_WRITEABLE|PG_MAPPED);
439                 }
440         } else if ((prot == VM_PROT_READ) && (mem->flags & PG_WRITEABLE)) {
441                 pmap_page_protect(mem, VM_PROT_READ);
442                 vm_page_flag_clear(mem, PG_WRITEABLE);
443         }
444 }
445 /*
446  *      vm_page_zero_fill:
447  *
448  *      Zero-fill the specified page.
449  *      Written as a standard pagein routine, to
450  *      be used by the zero-fill object.
451  */
452 boolean_t
453 vm_page_zero_fill(vm_page_t m)
454 {
455         pmap_zero_page(m);
456         return (TRUE);
457 }
458
459 /*
460  *      vm_page_zero_fill_area:
461  *
462  *      Like vm_page_zero_fill but only fill the specified area.
463  */
464 boolean_t
465 vm_page_zero_fill_area(vm_page_t m, int off, int size)
466 {
467         pmap_zero_page_area(m, off, size);
468         return (TRUE);
469 }
470
471 /*
472  *      vm_page_copy:
473  *
474  *      Copy one page to another
475  */
476 void
477 vm_page_copy(vm_page_t src_m, vm_page_t dest_m)
478 {
479         pmap_copy_page(src_m, dest_m);
480         dest_m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
481 }
482
483 /*
484  *      vm_page_free:
485  *
486  *      Free a page
487  *
488  *      The clearing of PG_ZERO is a temporary safety until the code can be
489  *      reviewed to determine that PG_ZERO is being properly cleared on
490  *      write faults or maps.  PG_ZERO was previously cleared in
491  *      vm_page_alloc().
492  */
493 void
494 vm_page_free(vm_page_t m)
495 {
496         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
497         vm_page_free_toq(m);
498         vm_page_zero_idle_wakeup();
499 }
500
501 /*
502  *      vm_page_free_zero:
503  *
504  *      Free a page to the zerod-pages queue
505  */
506 void
507 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
508 {
509         vm_page_flag_set(m, PG_ZERO);
510         vm_page_free_toq(m);
511 }
512
513 /*
514  *      vm_page_sleep_busy:
515  *
516  *      Wait until page is no longer PG_BUSY or (if also_m_busy is TRUE)
517  *      m->busy is zero.  Returns TRUE if it had to sleep ( including if
518  *      it almost had to sleep and made temporary spl*() mods), FALSE
519  *      otherwise.
520  *
521  *      This routine assumes that interrupts can only remove the busy
522  *      status from a page, not set the busy status or change it from
523  *      PG_BUSY to m->busy or vise versa (which would create a timing
524  *      window).
525  */
526 int
527 vm_page_sleep_busy(vm_page_t m, int also_m_busy, const char *msg)
528 {
529         GIANT_REQUIRED;
530         if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy))  {
531                 int s = splvm();
532                 if ((m->flags & PG_BUSY) || (also_m_busy && m->busy)) {
533                         /*
534                          * Page is busy. Wait and retry.
535                          */
536                         vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
537                         tsleep(m, PVM, msg, 0);
538                 }
539                 splx(s);
540                 return (TRUE);
541                 /* not reached */
542         }
543         return (FALSE);
544 }
545 /*
546  *      vm_page_dirty:
547  *
548  *      make page all dirty
549  */
550 void
551 vm_page_dirty(vm_page_t m)
552 {
553         KASSERT(m->queue - m->pc != PQ_CACHE,
554             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
555         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
556 }
557
558 /*
559  *      vm_page_undirty:
560  *
561  *      Set page to not be dirty.  Note: does not clear pmap modify bits
562  */
563 void
564 vm_page_undirty(vm_page_t m)
565 {
566         m->dirty = 0;
567 }
568
569 /*
570  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
571  *
572  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
573  *
574  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
575  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
576  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
577  *      here so we *can't* do this anyway.
578  *
579  *      The object and page must be locked, and must be splhigh.
580  *      This routine may not block.
581  */
582 void
583 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
584 {
585         struct vm_page **bucket;
586
587         GIANT_REQUIRED;
588
589         if (m->object != NULL)
590                 panic("vm_page_insert: already inserted");
591
592         /*
593          * Record the object/offset pair in this page
594          */
595         m->object = object;
596         m->pindex = pindex;
597
598         /*
599          * Insert it into the object_object/offset hash table
600          */
601         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(object, pindex)];
602         mtx_lock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
603         m->hnext = *bucket;
604         *bucket = m;
605         mtx_unlock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
606
607         /*
608          * Now link into the object's list of backed pages.
609          */
610         TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
611         object->generation++;
612
613         /*
614          * show that the object has one more resident page.
615          */
616         object->resident_page_count++;
617
618         /*
619          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
620          * update the object's OBJ_WRITEABLE and OBJ_MIGHTBEDIRTY flags.
621          */
622         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
623                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
624 }
625
626 /*
627  *      vm_page_remove:
628  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
629  *
630  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
631  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
632  *      the backing store.
633  *
634  *      The object and page must be locked, and at splhigh.
635  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
636  *      This routine may not block.
637  */
638 void
639 vm_page_remove(vm_page_t m)
640 {
641         vm_object_t object;
642         vm_page_t *bucket;
643
644         GIANT_REQUIRED;
645
646         if (m->object == NULL)
647                 return;
648
649         if ((m->flags & PG_BUSY) == 0) {
650                 panic("vm_page_remove: page not busy");
651         }
652
653         /*
654          * Basically destroy the page.
655          */
656         vm_page_wakeup(m);
657
658         object = m->object;
659
660         /*
661          * Remove from the object_object/offset hash table.  The object
662          * must be on the hash queue, we will panic if it isn't
663          */
664         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(m->object, m->pindex)];
665         mtx_lock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
666         while (*bucket != m) {
667                 if (*bucket == NULL)
668                         panic("vm_page_remove(): page not found in hash");
669                 bucket = &(*bucket)->hnext;
670         }
671         *bucket = m->hnext;
672         m->hnext = NULL;
673         mtx_unlock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
674
675         /*
676          * Now remove from the object's list of backed pages.
677          */
678         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
679
680         /*
681          * And show that the object has one fewer resident page.
682          */
683         object->resident_page_count--;
684         object->generation++;
685
686         m->object = NULL;
687 }
688
689 /*
690  *      vm_page_lookup:
691  *
692  *      Returns the page associated with the object/offset
693  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
694  *
695  *      The object must be locked.  No side effects.
696  *      This routine may not block.
697  *      This is a critical path routine
698  */
699 vm_page_t
700 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
701 {
702         vm_page_t m;
703         struct vm_page **bucket;
704
705         /*
706          * Search the hash table for this object/offset pair
707          */
708         bucket = &vm_page_buckets[vm_page_hash(object, pindex)];
709         mtx_lock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
710         for (m = *bucket; m != NULL; m = m->hnext)
711                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
712                         break;
713         mtx_unlock_spin(&vm_page_buckets_mtx);
714         return (m);
715 }
716
717 /*
718  *      vm_page_rename:
719  *
720  *      Move the given memory entry from its
721  *      current object to the specified target object/offset.
722  *
723  *      The object must be locked.
724  *      This routine may not block.
725  *
726  *      Note: this routine will raise itself to splvm(), the caller need not. 
727  *
728  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
729  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
730  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
731  *            moving the page from object A to B, and will then later move
732  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
733  *
734  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
735  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
736  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
737  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
738  *            on the cache.
739  */
740 void
741 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
742 {
743         int s;
744
745         s = splvm();
746         vm_page_remove(m);
747         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
748         if (m->queue - m->pc == PQ_CACHE)
749                 vm_page_deactivate(m);
750         vm_page_dirty(m);
751         splx(s);
752 }
753
754 /*
755  *      vm_page_select_cache:
756  *
757  *      Find a page on the cache queue with color optimization.  As pages
758  *      might be found, but not applicable, they are deactivated.  This
759  *      keeps us from using potentially busy cached pages.
760  *
761  *      This routine must be called at splvm().
762  *      This routine may not block.
763  */
764 static vm_page_t
765 vm_page_select_cache(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
766 {
767         vm_page_t m;
768
769         GIANT_REQUIRED;
770         while (TRUE) {
771                 m = vm_pageq_find(
772                     PQ_CACHE,
773                     (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK,
774                     FALSE
775                 );
776                 if (m && ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy ||
777                                m->hold_count || m->wire_count)) {
778                         vm_page_deactivate(m);
779                         continue;
780                 }
781                 return m;
782         }
783 }
784
785 /*
786  *      vm_page_select_free:
787  *
788  *      Find a free or zero page, with specified preference. 
789  *
790  *      This routine must be called at splvm().
791  *      This routine may not block.
792  */
793 static __inline vm_page_t
794 vm_page_select_free(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, boolean_t prefer_zero)
795 {
796         vm_page_t m;
797
798         m = vm_pageq_find(
799                 PQ_FREE,
800                 (pindex + object->pg_color) & PQ_L2_MASK,
801                 prefer_zero
802         );
803         return (m);
804 }
805
806 /*
807  *      vm_page_alloc:
808  *
809  *      Allocate and return a memory cell associated
810  *      with this VM object/offset pair.
811  *
812  *      page_req classes:
813  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
814  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
815  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
816  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
817  *
818  *      This routine may not block.
819  *
820  *      Additional special handling is required when called from an
821  *      interrupt (VM_ALLOC_INTERRUPT).  We are not allowed to mess with
822  *      the page cache in this case.
823  */
824 vm_page_t
825 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int page_req)
826 {
827         vm_page_t m = NULL;
828         boolean_t prefer_zero;
829         int s;
830
831         GIANT_REQUIRED;
832
833         KASSERT(!vm_page_lookup(object, pindex),
834                 ("vm_page_alloc: page already allocated"));
835
836         prefer_zero = (page_req & VM_ALLOC_ZERO) != 0 ? TRUE : FALSE;
837         page_req &= ~VM_ALLOC_ZERO;
838
839         /*
840          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
841          */
842         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
843                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
844         };
845
846         s = splvm();
847
848 loop:
849         if (cnt.v_free_count > cnt.v_free_reserved) {
850                 /*
851                  * Allocate from the free queue if there are plenty of pages
852                  * in it.
853                  */
854
855                 m = vm_page_select_free(object, pindex, prefer_zero);
856         } else if (
857             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
858              cnt.v_cache_count == 0 && 
859              cnt.v_free_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
860             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT && cnt.v_free_count > 0)
861         ) {
862                 /*
863                  * Interrupt or system, dig deeper into the free list.
864                  */
865                 m = vm_page_select_free(object, pindex, FALSE);
866         } else if (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT) {
867                 /*
868                  * Allocatable from cache (non-interrupt only).  On success,
869                  * we must free the page and try again, thus ensuring that
870                  * cnt.v_*_free_min counters are replenished.
871                  */
872                 m = vm_page_select_cache(object, pindex);
873                 if (m == NULL) {
874                         splx(s);
875 #if defined(DIAGNOSTIC)
876                         if (cnt.v_cache_count > 0)
877                                 printf("vm_page_alloc(NORMAL): missing pages on cache queue: %d\n", cnt.v_cache_count);
878 #endif
879                         vm_pageout_deficit++;
880                         pagedaemon_wakeup();
881                         return (NULL);
882                 }
883                 KASSERT(m->dirty == 0, ("Found dirty cache page %p", m));
884                 vm_page_busy(m);
885                 vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
886                 vm_page_free(m);
887                 goto loop;
888         } else {
889                 /*
890                  * Not allocatable from cache from interrupt, give up.
891                  */
892                 splx(s);
893                 vm_pageout_deficit++;
894                 pagedaemon_wakeup();
895                 return (NULL);
896         }
897
898         /*
899          *  At this point we had better have found a good page.
900          */
901
902         KASSERT(
903             m != NULL,
904             ("vm_page_alloc(): missing page on free queue\n")
905         );
906
907         /*
908          * Remove from free queue
909          */
910
911         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
912
913         /*
914          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
915          */
916         if (m->flags & PG_ZERO) {
917                 vm_page_zero_count--;
918                 m->flags = PG_ZERO | PG_BUSY;
919         } else {
920                 m->flags = PG_BUSY;
921         }
922         m->wire_count = 0;
923         m->hold_count = 0;
924         m->act_count = 0;
925         m->busy = 0;
926         m->valid = 0;
927         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: free/cache page %p was dirty", m));
928
929         /*
930          * vm_page_insert() is safe prior to the splx().  Note also that
931          * inserting a page here does not insert it into the pmap (which
932          * could cause us to block allocating memory).  We cannot block 
933          * anywhere.
934          */
935         vm_page_insert(m, object, pindex);
936
937         /*
938          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
939          * we would be nearly out of memory.
940          */
941         if (vm_paging_needed())
942                 pagedaemon_wakeup();
943
944         splx(s);
945         return (m);
946 }
947
948 /*
949  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
950  *
951  *      Block until free pages are available for allocation
952  *      - Called in various places before memory allocations.
953  */
954 void
955 vm_wait(void)
956 {
957         int s;
958
959         s = splvm();
960         if (curproc == pageproc) {
961                 vm_pageout_pages_needed = 1;
962                 tsleep(&vm_pageout_pages_needed, PSWP, "VMWait", 0);
963         } else {
964                 if (!vm_pages_needed) {
965                         vm_pages_needed = 1;
966                         wakeup(&vm_pages_needed);
967                 }
968                 tsleep(&cnt.v_free_count, PVM, "vmwait", 0);
969         }
970         splx(s);
971 }
972
973 /*
974  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
975  *
976  *      Block until free pages are available for allocation
977  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
978  *        can be easily tracked.
979  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
980  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
981  *        this balance without careful testing first.
982  */
983 void
984 vm_waitpfault(void)
985 {
986         int s;
987
988         s = splvm();
989         if (!vm_pages_needed) {
990                 vm_pages_needed = 1;
991                 wakeup(&vm_pages_needed);
992         }
993         tsleep(&cnt.v_free_count, PUSER, "pfault", 0);
994         splx(s);
995 }
996
997 /*
998  *      vm_page_activate:
999  *
1000  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1001  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1002  *      mess with it.
1003  *
1004  *      The page queues must be locked.
1005  *      This routine may not block.
1006  */
1007 void
1008 vm_page_activate(vm_page_t m)
1009 {
1010         int s;
1011
1012         GIANT_REQUIRED;
1013         s = splvm();
1014         if (m->queue != PQ_ACTIVE) {
1015                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1016                         cnt.v_reactivated++;
1017                 vm_pageq_remove(m);
1018                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1019                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1020                                 m->act_count = ACT_INIT;
1021                         vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1022                 }
1023         } else {
1024                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1025                         m->act_count = ACT_INIT;
1026         }
1027         splx(s);
1028 }
1029
1030 /*
1031  *      vm_page_free_wakeup:
1032  *
1033  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1034  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1035  *      queues.
1036  *
1037  *      This routine may not block.
1038  *      This routine must be called at splvm()
1039  */
1040 static __inline void
1041 vm_page_free_wakeup(void)
1042 {
1043         /*
1044          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1045          * some free.
1046          */
1047         if (vm_pageout_pages_needed &&
1048             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1049                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1050                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1051         }
1052         /*
1053          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1054          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1055          * lots of memory. this process will swapin processes.
1056          */
1057         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1058                 vm_pages_needed = 0;
1059                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1060         }
1061 }
1062
1063 /*
1064  *      vm_page_free_toq:
1065  *
1066  *      Returns the given page to the PQ_FREE list,
1067  *      disassociating it with any VM object.
1068  *
1069  *      Object and page must be locked prior to entry.
1070  *      This routine may not block.
1071  */
1072
1073 void
1074 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1075 {
1076         int s;
1077         struct vpgqueues *pq;
1078         vm_object_t object = m->object;
1079
1080         GIANT_REQUIRED;
1081         s = splvm();
1082         cnt.v_tfree++;
1083
1084         if (m->busy || ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)) {
1085                 printf(
1086                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), PG_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1087                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->flags & PG_BUSY) ? 1 : 0,
1088                     m->hold_count);
1089                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_FREE)
1090                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1091                 else
1092                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1093         }
1094
1095         /*
1096          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1097          * the page here because we do not want to call the pager's
1098          * callback routine until after we've put the page on the
1099          * appropriate free queue.
1100          */
1101         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1102         vm_page_remove(m);
1103
1104         /*
1105          * If fictitious remove object association and
1106          * return, otherwise delay object association removal.
1107          */
1108         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1109                 splx(s);
1110                 return;
1111         }
1112
1113         m->valid = 0;
1114         vm_page_undirty(m);
1115
1116         if (m->wire_count != 0) {
1117                 if (m->wire_count > 1) {
1118                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1119                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1120                 }
1121                 panic("vm_page_free: freeing wired page\n");
1122         }
1123
1124         /*
1125          * If we've exhausted the object's resident pages we want to free
1126          * it up.
1127          */
1128         if (object && 
1129             (object->type == OBJT_VNODE) &&
1130             ((object->flags & OBJ_DEAD) == 0)
1131         ) {
1132                 struct vnode *vp = (struct vnode *)object->handle;
1133
1134                 if (vp && VSHOULDFREE(vp))
1135                         vfree(vp);
1136         }
1137
1138         /*
1139          * Clear the UNMANAGED flag when freeing an unmanaged page.
1140          */
1141         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1142                 m->flags &= ~PG_UNMANAGED;
1143         } else {
1144 #ifdef __alpha__
1145                 pmap_page_is_free(m);
1146 #endif
1147         }
1148
1149         if (m->hold_count != 0) {
1150                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1151                 m->queue = PQ_HOLD;
1152         } else
1153                 m->queue = PQ_FREE + m->pc;
1154         pq = &vm_page_queues[m->queue];
1155         pq->lcnt++;
1156         ++(*pq->cnt);
1157
1158         /*
1159          * Put zero'd pages on the end ( where we look for zero'd pages
1160          * first ) and non-zerod pages at the head.
1161          */
1162         if (m->flags & PG_ZERO) {
1163                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pl, m, pageq);
1164                 ++vm_page_zero_count;
1165         } else {
1166                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pl, m, pageq);
1167         }
1168         vm_page_free_wakeup();
1169         splx(s);
1170 }
1171
1172 /*
1173  *      vm_page_unmanage:
1174  *
1175  *      Prevent PV management from being done on the page.  The page is
1176  *      removed from the paging queues as if it were wired, and as a 
1177  *      consequence of no longer being managed the pageout daemon will not
1178  *      touch it (since there is no way to locate the pte mappings for the
1179  *      page).  madvise() calls that mess with the pmap will also no longer
1180  *      operate on the page.
1181  *
1182  *      Beyond that the page is still reasonably 'normal'.  Freeing the page
1183  *      will clear the flag.
1184  *
1185  *      This routine is used by OBJT_PHYS objects - objects using unswappable
1186  *      physical memory as backing store rather then swap-backed memory and
1187  *      will eventually be extended to support 4MB unmanaged physical 
1188  *      mappings.
1189  */
1190 void
1191 vm_page_unmanage(vm_page_t m)
1192 {
1193         int s;
1194
1195         s = splvm();
1196         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1197                 if (m->wire_count == 0)
1198                         vm_pageq_remove(m);
1199         }
1200         vm_page_flag_set(m, PG_UNMANAGED);
1201         splx(s);
1202 }
1203
1204 /*
1205  *      vm_page_wire:
1206  *
1207  *      Mark this page as wired down by yet
1208  *      another map, removing it from paging queues
1209  *      as necessary.
1210  *
1211  *      The page queues must be locked.
1212  *      This routine may not block.
1213  */
1214 void
1215 vm_page_wire(vm_page_t m)
1216 {
1217         int s;
1218
1219         /*
1220          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1221          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1222          * it is already off the queues).
1223          */
1224         s = splvm();
1225         if (m->wire_count == 0) {
1226                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1227                         vm_pageq_remove(m);
1228                 cnt.v_wire_count++;
1229         }
1230         m->wire_count++;
1231         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1232         splx(s);
1233         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1234 }
1235
1236 /*
1237  *      vm_page_unwire:
1238  *
1239  *      Release one wiring of this page, potentially
1240  *      enabling it to be paged again.
1241  *
1242  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1243  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1244  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1245  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1246  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1247  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1248  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1249  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1250  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1251  *      reused more quickly.
1252  *
1253  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1254  *      put clean pages on the cache queue.
1255  *
1256  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1257  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1258  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1259  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1260  *
1261  *      The page queues must be locked.
1262  *      This routine may not block.
1263  */
1264 void
1265 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1266 {
1267         int s;
1268
1269         s = splvm();
1270
1271         if (m->wire_count > 0) {
1272                 m->wire_count--;
1273                 if (m->wire_count == 0) {
1274                         cnt.v_wire_count--;
1275                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1276                                 ;
1277                         } else if (activate)
1278                                 vm_pageq_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1279                         else {
1280                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1281                                 vm_pageq_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1282                         }
1283                 }
1284         } else {
1285                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d\n", m->wire_count);
1286         }
1287         splx(s);
1288 }
1289
1290
1291 /*
1292  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1293  * any associated swap, the swap is deallocated.
1294  *
1295  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1296  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1297  * except without unmapping it from the process address space.
1298  *
1299  * This routine may not block.
1300  */
1301 static __inline void
1302 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1303 {
1304         int s;
1305
1306         GIANT_REQUIRED;
1307         /*
1308          * Ignore if already inactive.
1309          */
1310         if (m->queue == PQ_INACTIVE)
1311                 return;
1312
1313         s = splvm();
1314         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1315                 if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1316                         cnt.v_reactivated++;
1317                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1318                 vm_pageq_remove(m);
1319                 if (athead)
1320                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1321                 else
1322                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1323                 m->queue = PQ_INACTIVE;
1324                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt++;
1325                 cnt.v_inactive_count++;
1326         }
1327         splx(s);
1328 }
1329
1330 void
1331 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1332 {
1333     _vm_page_deactivate(m, 0);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * vm_page_try_to_cache:
1338  *
1339  * Returns 0 on failure, 1 on success
1340  */
1341 int
1342 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1343 {
1344         GIANT_REQUIRED;
1345
1346         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1347             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1348                 return (0);
1349         }
1350         vm_page_test_dirty(m);
1351         if (m->dirty)
1352                 return (0);
1353         vm_page_cache(m);
1354         return (1);
1355 }
1356
1357 /*
1358  * vm_page_try_to_free()
1359  *
1360  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1361  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1362  */
1363 int
1364 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1365 {
1366         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1367             (m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED))) {
1368                 return (0);
1369         }
1370         vm_page_test_dirty(m);
1371         if (m->dirty)
1372                 return (0);
1373         vm_page_busy(m);
1374         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1375         vm_page_free(m);
1376         return (1);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * vm_page_cache
1381  *
1382  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1383  *
1384  * This routine may not block.
1385  */
1386 void
1387 vm_page_cache(vm_page_t m)
1388 {
1389         int s;
1390
1391         GIANT_REQUIRED;
1392         if ((m->flags & (PG_BUSY|PG_UNMANAGED)) || m->busy || m->wire_count) {
1393                 printf("vm_page_cache: attempting to cache busy page\n");
1394                 return;
1395         }
1396         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE)
1397                 return;
1398
1399         /*
1400          * Remove all pmaps and indicate that the page is not
1401          * writeable or mapped.
1402          */
1403         vm_page_protect(m, VM_PROT_NONE);
1404         if (m->dirty != 0) {
1405                 panic("vm_page_cache: caching a dirty page, pindex: %ld",
1406                         (long)m->pindex);
1407         }
1408         s = splvm();
1409         vm_pageq_remove_nowakeup(m);
1410         vm_pageq_enqueue(PQ_CACHE + m->pc, m);
1411         vm_page_free_wakeup();
1412         splx(s);
1413 }
1414
1415 /*
1416  * vm_page_dontneed
1417  *
1418  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1419  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1420  *
1421  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1422  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1423  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1424  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1425  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1426  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1427  *
1428  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1429  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1430  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1431  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1432  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1433  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1434  *      often.
1435  */
1436 void
1437 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1438 {
1439         static int dnweight;
1440         int dnw;
1441         int head;
1442
1443         GIANT_REQUIRED;
1444         dnw = ++dnweight;
1445
1446         /*
1447          * occassionally leave the page alone
1448          */
1449         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1450             m->queue == PQ_INACTIVE || 
1451             m->queue - m->pc == PQ_CACHE
1452         ) {
1453                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1454                         --m->act_count;
1455                 return;
1456         }
1457
1458         if (m->dirty == 0)
1459                 vm_page_test_dirty(m);
1460
1461         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1462                 /*
1463                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1464                  */
1465                 head = 0;
1466         } else {
1467                 /*
1468                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1469                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1470                  * at the head of the queue instead of the tail.
1471                  */
1472                 head = 1;
1473         }
1474         _vm_page_deactivate(m, head);
1475 }
1476
1477 /*
1478  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1479  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1480  * to be in the object.  If the page doesn't exist, allocate it.
1481  *
1482  * This routine may block.
1483  */
1484 vm_page_t
1485 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1486 {
1487         vm_page_t m;
1488         int s, generation;
1489
1490         GIANT_REQUIRED;
1491 retrylookup:
1492         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1493                 if (m->busy || (m->flags & PG_BUSY)) {
1494                         generation = object->generation;
1495
1496                         s = splvm();
1497                         while ((object->generation == generation) &&
1498                                         (m->busy || (m->flags & PG_BUSY))) {
1499                                 vm_page_flag_set(m, PG_WANTED | PG_REFERENCED);
1500                                 tsleep(m, PVM, "pgrbwt", 0);
1501                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0) {
1502                                         splx(s);
1503                                         return NULL;
1504                                 }
1505                         }
1506                         splx(s);
1507                         goto retrylookup;
1508                 } else {
1509                         vm_page_busy(m);
1510                         return m;
1511                 }
1512         }
1513
1514         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1515         if (m == NULL) {
1516                 VM_WAIT;
1517                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1518                         return NULL;
1519                 goto retrylookup;
1520         }
1521
1522         return m;
1523 }
1524
1525 /*
1526  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1527  * a page.  May not block.
1528  *
1529  * Inputs are required to range within a page.
1530  */
1531 __inline int
1532 vm_page_bits(int base, int size)
1533 {
1534         int first_bit;
1535         int last_bit;
1536
1537         KASSERT(
1538             base + size <= PAGE_SIZE,
1539             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1540         );
1541
1542         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1543                 return (0);
1544
1545         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1546         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1547
1548         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1549 }
1550
1551 /*
1552  *      vm_page_set_validclean:
1553  *
1554  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1555  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1556  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1557  *      such chunks will be zero'd.
1558  *
1559  *      This routine may not block.
1560  *
1561  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1562  */
1563 void
1564 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1565 {
1566         int pagebits;
1567         int frag;
1568         int endoff;
1569
1570         GIANT_REQUIRED;
1571         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1572                 return;
1573
1574         /*
1575          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1576          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1577          * first block.
1578          */
1579         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1580             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1581                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1582
1583         /*
1584          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1585          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1586          * the last block.
1587          */
1588         endoff = base + size;
1589         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1590             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1591                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1592                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1593
1594         /*
1595          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1596          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1597          * use this opportunity to clear the PG_NOSYNC flag.  If a process
1598          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1599          * be set again.
1600          *
1601          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1602          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1603          * the range.
1604          */
1605         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1606         m->valid |= pagebits;
1607 #if 0   /* NOT YET */
1608         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1609                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1610                 base += frag;
1611                 size -= frag;
1612                 if (size < 0)
1613                         size = 0;
1614         }
1615         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
1616 #endif
1617         m->dirty &= ~pagebits;
1618         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
1619                 pmap_clear_modify(m);
1620                 vm_page_flag_clear(m, PG_NOSYNC);
1621         }
1622 }
1623
1624 #if 0
1625
1626 void
1627 vm_page_set_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1628 {
1629         m->dirty |= vm_page_bits(base, size);
1630 }
1631
1632 #endif
1633
1634 void
1635 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
1636 {
1637         GIANT_REQUIRED;
1638         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
1639 }
1640
1641 /*
1642  *      vm_page_set_invalid:
1643  *
1644  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
1645  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
1646  *
1647  *      May not block.
1648  */
1649 void
1650 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
1651 {
1652         int bits;
1653
1654         GIANT_REQUIRED;
1655         bits = vm_page_bits(base, size);
1656         m->valid &= ~bits;
1657         m->dirty &= ~bits;
1658         m->object->generation++;
1659 }
1660
1661 /*
1662  * vm_page_zero_invalid()
1663  *
1664  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
1665  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
1666  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
1667  *      page so user code sees what it expects.
1668  *
1669  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
1670  *      into memory and the file's size is not page aligned.
1671  */
1672 void
1673 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
1674 {
1675         int b;
1676         int i;
1677
1678         /*
1679          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
1680          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
1681          * valid bit may be set ) have already been zerod by
1682          * vm_page_set_validclean().
1683          */
1684         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
1685                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
1686                     (m->valid & (1 << i))
1687                 ) {
1688                         if (i > b) {
1689                                 pmap_zero_page_area(m, 
1690                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
1691                         }
1692                         b = i + 1;
1693                 }
1694         }
1695
1696         /*
1697          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
1698          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
1699          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
1700          */
1701         if (setvalid)
1702                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1703 }
1704
1705 /*
1706  *      vm_page_is_valid:
1707  *
1708  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
1709  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
1710  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
1711  *
1712  *      May not block.
1713  */
1714 int
1715 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1716 {
1717         int bits = vm_page_bits(base, size);
1718
1719         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
1720                 return 1;
1721         else
1722                 return 0;
1723 }
1724
1725 /*
1726  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
1727  */
1728 void
1729 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
1730 {
1731         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
1732                 vm_page_dirty(m);
1733         }
1734 }
1735
1736 int so_zerocp_fullpage = 0;
1737
1738 void
1739 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
1740 {
1741         vm_page_t mnew;
1742         vm_object_t object;
1743         vm_pindex_t pindex;
1744
1745         object = m->object;
1746         pindex = m->pindex;
1747         vm_page_busy(m);
1748
1749  retry_alloc:
1750         vm_page_remove(m);
1751         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
1752         if (mnew == NULL) {
1753                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1754                 VM_WAIT;
1755                 goto retry_alloc;
1756         }
1757
1758         if (m->cow == 0) {
1759                 /* 
1760                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
1761                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
1762                  * the way they were 
1763                  */
1764                 vm_page_busy(mnew);
1765                 vm_page_free(mnew);
1766                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1767         } else { /* clear COW & copy page */
1768                 if (so_zerocp_fullpage) {
1769                         mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1770                 } else {
1771                         vm_page_copy(m, mnew);
1772                 }
1773                 vm_page_dirty(mnew);
1774                 vm_page_flag_clear(mnew, PG_BUSY);
1775         }
1776         vm_page_wakeup(m); /*unbusy the page */
1777 }
1778
1779 void 
1780 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
1781 {
1782
1783         /* XXX KDM find out if giant is required here. */
1784         GIANT_REQUIRED;
1785         if (m->cow) {
1786                 atomic_subtract_int(&m->cow, 1);
1787                 /* 
1788                  * let vm_fault add back write permission  lazily
1789                  */
1790         } 
1791         /*
1792          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
1793          */ 
1794 }
1795
1796 void
1797 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
1798 {
1799         /* XXX KDM find out if giant is required here */
1800         GIANT_REQUIRED;
1801         atomic_add_int(&m->cow, 1);
1802         vm_page_protect(m, VM_PROT_READ);
1803 }
1804
1805 #include "opt_ddb.h"
1806 #ifdef DDB
1807 #include <sys/kernel.h>
1808
1809 #include <ddb/ddb.h>
1810
1811 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
1812 {
1813         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
1814         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
1815         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
1816         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
1817         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
1818         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
1819         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
1820         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
1821         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
1822         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
1823 }
1824
1825 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
1826 {
1827         int i;
1828         db_printf("PQ_FREE:");
1829         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1830                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_FREE + i].lcnt);
1831         }
1832         db_printf("\n");
1833                 
1834         db_printf("PQ_CACHE:");
1835         for (i = 0; i < PQ_L2_SIZE; i++) {
1836                 db_printf(" %d", vm_page_queues[PQ_CACHE + i].lcnt);
1837         }
1838         db_printf("\n");
1839
1840         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
1841                 vm_page_queues[PQ_ACTIVE].lcnt,
1842                 vm_page_queues[PQ_INACTIVE].lcnt);
1843 }
1844 #endif /* DDB */