]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Two out of three times that vm_page_find_least() is called, it's going to
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_pagequeues[]), regardless of other locks or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
71  *                hold more than one page queue lock at a time.
72  *
73  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
74  *                locks in any order.
75  *
76  *      - The object mutex is held when inserting or removing
77  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
78  *
79  */
80
81 /*
82  *      Resident memory management module.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 #include "opt_vm.h"
89
90 #include <sys/param.h>
91 #include <sys/systm.h>
92 #include <sys/lock.h>
93 #include <sys/kernel.h>
94 #include <sys/limits.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/msgbuf.h>
97 #include <sys/mutex.h>
98 #include <sys/proc.h>
99 #include <sys/sysctl.h>
100 #include <sys/vmmeter.h>
101 #include <sys/vnode.h>
102
103 #include <vm/vm.h>
104 #include <vm/pmap.h>
105 #include <vm/vm_param.h>
106 #include <vm/vm_kern.h>
107 #include <vm/vm_object.h>
108 #include <vm/vm_page.h>
109 #include <vm/vm_pageout.h>
110 #include <vm/vm_pager.h>
111 #include <vm/vm_phys.h>
112 #include <vm/vm_radix.h>
113 #include <vm/vm_reserv.h>
114 #include <vm/vm_extern.h>
115 #include <vm/uma.h>
116 #include <vm/uma_int.h>
117
118 #include <machine/md_var.h>
119
120 /*
121  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
122  *      page structure.
123  */
124
125 struct vm_pagequeue vm_pagequeues[PQ_COUNT] = {
126         [PQ_INACTIVE] = {
127                 .pq_pl = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(
128                     vm_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_pl),
129                 .pq_cnt = &cnt.v_inactive_count,
130                 .pq_name = "vm inactive pagequeue"
131         },
132         [PQ_ACTIVE] = {
133                 .pq_pl = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(
134                     vm_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_pl),
135                 .pq_cnt = &cnt.v_active_count,
136                 .pq_name = "vm active pagequeue"
137         }
138 };
139 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
140
141 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
142
143 vm_page_t vm_page_array;
144 long vm_page_array_size;
145 long first_page;
146 int vm_page_zero_count;
147
148 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
149 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
150 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
151         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
152
153 static int pa_tryrelock_restart;
154 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
155     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
156
157 static uma_zone_t fakepg_zone;
158
159 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
160 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
161 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
162 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
163
164 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
165
166 static void
167 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
168 {
169
170         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
171             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM); 
172 }
173
174 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
175 #if PAGE_SIZE == 32768
176 #ifdef CTASSERT
177 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
178 #endif
179 #endif
180
181 /*
182  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
183  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
184  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
185  * the virtual to physical mapping has changed.
186  */
187 int
188 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
189 {
190         vm_paddr_t lockpa;
191
192         lockpa = *locked;
193         *locked = pa;
194         if (lockpa) {
195                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
196                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
197                         return (0);
198                 PA_UNLOCK(lockpa);
199         }
200         if (PA_TRYLOCK(pa))
201                 return (0);
202         PMAP_UNLOCK(pmap);
203         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
204         PA_LOCK(pa);
205         PMAP_LOCK(pmap);
206         return (EAGAIN);
207 }
208
209 /*
210  *      vm_set_page_size:
211  *
212  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
213  *      size.  Must be called before any use of page-size
214  *      dependent functions.
215  */
216 void
217 vm_set_page_size(void)
218 {
219         if (cnt.v_page_size == 0)
220                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
221         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
222                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
223 }
224
225 /*
226  *      vm_page_blacklist_lookup:
227  *
228  *      See if a physical address in this page has been listed
229  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
230  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
231  *      encountered then the rest of the string is skipped.
232  */
233 static int
234 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
235 {
236         vm_paddr_t bad;
237         char *cp, *pos;
238
239         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
240                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
241                 if (*cp != '\0') {
242                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
243                                 cp++;
244                                 if (cp == pos)
245                                         continue;
246                         } else
247                                 break;
248                 }
249                 if (pa == trunc_page(bad))
250                         return (1);
251         }
252         return (0);
253 }
254
255 /*
256  *      vm_page_startup:
257  *
258  *      Initializes the resident memory module.
259  *
260  *      Allocates memory for the page cells, and
261  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
262  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
263  */
264 vm_offset_t
265 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
266 {
267         vm_offset_t mapped;
268         vm_paddr_t page_range;
269         vm_paddr_t new_end;
270         int i;
271         vm_paddr_t pa;
272         vm_paddr_t last_pa;
273         char *list;
274
275         /* the biggest memory array is the second group of pages */
276         vm_paddr_t end;
277         vm_paddr_t biggestsize;
278         vm_paddr_t low_water, high_water;
279         int biggestone;
280
281         biggestsize = 0;
282         biggestone = 0;
283         vaddr = round_page(vaddr);
284
285         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
286                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
287                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
288         }
289
290         low_water = phys_avail[0];
291         high_water = phys_avail[1];
292
293         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
294                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
295
296                 if (size > biggestsize) {
297                         biggestone = i;
298                         biggestsize = size;
299                 }
300                 if (phys_avail[i] < low_water)
301                         low_water = phys_avail[i];
302                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
303                         high_water = phys_avail[i + 1];
304         }
305
306 #ifdef XEN
307         low_water = 0;
308 #endif  
309
310         end = phys_avail[biggestone+1];
311
312         /*
313          * Initialize the page and queue locks.
314          */
315         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
316         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
317                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
318         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
319                 vm_pagequeue_init_lock(&vm_pagequeues[i]);
320
321         /*
322          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
323          * allocator.
324          */
325         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
326         new_end = trunc_page(new_end);
327         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
328             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
329         bzero((void *)mapped, end - new_end);
330         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
331
332 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__) || \
333     defined(__mips__)
334         /*
335          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
336          * needs to be included in a minidump.
337          *
338          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
339          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
340          *
341          * However, i386 still needs this workspace internally within the
342          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
343          * included should the sf_buf code decide to use them.
344          */
345         last_pa = 0;
346         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
347                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
348                         last_pa = dump_avail[i + 1];
349         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
350         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
351         new_end -= vm_page_dump_size;
352         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
353             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
354         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
355 #endif
356 #ifdef __amd64__
357         /*
358          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
359          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
360          * through the direct map, they are not automatically included.
361          */
362         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
363         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
364         while (pa < last_pa) {
365                 dump_add_page(pa);
366                 pa += PAGE_SIZE;
367         }
368 #endif
369         /*
370          * Compute the number of pages of memory that will be available for
371          * use (taking into account the overhead of a page structure per
372          * page).
373          */
374         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
375 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
376         page_range = 0;
377         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
378                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
379 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
380         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
381 #else
382 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
383 #endif
384         end = new_end;
385
386         /*
387          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
388          */
389         vaddr += PAGE_SIZE;
390
391         /*
392          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
393          * queue.
394          */
395         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
396         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
397             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
398         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
399 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
400         /*
401          * Allocate memory for the reservation management system's data
402          * structures.
403          */
404         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
405 #endif
406 #if defined(__amd64__) || defined(__mips__)
407         /*
408          * pmap_map on amd64 and mips can come out of the direct-map, not kvm
409          * like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to include
410          * this data.  This includes the vm_page_array and the early UMA
411          * bootstrap pages.
412          */
413         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
414                 dump_add_page(pa);
415 #endif  
416         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
417
418         /*
419          * Clear all of the page structures
420          */
421         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
422         for (i = 0; i < page_range; i++)
423                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
424         vm_page_array_size = page_range;
425
426         /*
427          * Initialize the physical memory allocator.
428          */
429         vm_phys_init();
430
431         /*
432          * Add every available physical page that is not blacklisted to
433          * the free lists.
434          */
435         cnt.v_page_count = 0;
436         cnt.v_free_count = 0;
437         list = getenv("vm.blacklist");
438         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
439                 pa = phys_avail[i];
440                 last_pa = phys_avail[i + 1];
441                 while (pa < last_pa) {
442                         if (list != NULL &&
443                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
444                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
445                                     (uintmax_t)pa);
446                         else
447                                 vm_phys_add_page(pa);
448                         pa += PAGE_SIZE;
449                 }
450         }
451         freeenv(list);
452 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
453         /*
454          * Initialize the reservation management system.
455          */
456         vm_reserv_init();
457 #endif
458         return (vaddr);
459 }
460
461 void
462 vm_page_reference(vm_page_t m)
463 {
464
465         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
466 }
467
468 void
469 vm_page_busy(vm_page_t m)
470 {
471
472         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
473         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
474             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
475         m->oflags |= VPO_BUSY;
476 }
477
478 /*
479  *      vm_page_flash:
480  *
481  *      wakeup anyone waiting for the page.
482  */
483 void
484 vm_page_flash(vm_page_t m)
485 {
486
487         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
488         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
489                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
490                 wakeup(m);
491         }
492 }
493
494 /*
495  *      vm_page_wakeup:
496  *
497  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
498  *      page.
499  *
500  */
501 void
502 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
503 {
504
505         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
506         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
507         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
508         vm_page_flash(m);
509 }
510
511 void
512 vm_page_io_start(vm_page_t m)
513 {
514
515         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
516         m->busy++;
517 }
518
519 void
520 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
521 {
522
523         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
524         KASSERT(m->busy > 0, ("vm_page_io_finish: page %p is not busy", m));
525         m->busy--;
526         if (m->busy == 0)
527                 vm_page_flash(m);
528 }
529
530 /*
531  * Keep page from being freed by the page daemon
532  * much of the same effect as wiring, except much lower
533  * overhead and should be used only for *very* temporary
534  * holding ("wiring").
535  */
536 void
537 vm_page_hold(vm_page_t mem)
538 {
539
540         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
541         mem->hold_count++;
542 }
543
544 void
545 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
546 {
547
548         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
549         --mem->hold_count;
550         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
551         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
552                 vm_page_free_toq(mem);
553 }
554
555 /*
556  *      vm_page_unhold_pages:
557  *
558  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
559  */ 
560 void
561 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
562 {
563         struct mtx *mtx, *new_mtx;
564
565         mtx = NULL;
566         for (; count != 0; count--) {
567                 /*
568                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
569                  */
570                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
571                 if (mtx != new_mtx) {
572                         if (mtx != NULL)
573                                 mtx_unlock(mtx);
574                         mtx = new_mtx;
575                         mtx_lock(mtx);
576                 }
577                 vm_page_unhold(*ma);
578                 ma++;
579         }
580         if (mtx != NULL)
581                 mtx_unlock(mtx);
582 }
583
584 vm_page_t
585 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
586 {
587         vm_page_t m;
588
589 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
590         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
591         if (m == NULL)
592                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
593         return (m);
594 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
595         long pi;
596
597         pi = atop(pa);
598         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
599                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
600                 return (m);
601         }
602         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
603 #else
604 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
605 #endif
606 }
607
608 /*
609  *      vm_page_getfake:
610  *
611  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
612  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
613  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
614  */
615 vm_page_t
616 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
617 {
618         vm_page_t m;
619
620         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
621         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
622         return (m);
623 }
624
625 void
626 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
627 {
628
629         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
630                 /*
631                  * The page's memattr might have changed since the
632                  * previous initialization.  Update the pmap to the
633                  * new memattr.
634                  */
635                 goto memattr;
636         }
637         m->phys_addr = paddr;
638         m->queue = PQ_NONE;
639         /* Fictitious pages don't use "segind". */
640         m->flags = PG_FICTITIOUS;
641         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
642         m->oflags = VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED;
643         m->wire_count = 1;
644 memattr:
645         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
646 }
647
648 /*
649  *      vm_page_putfake:
650  *
651  *      Release a fictitious page.
652  */
653 void
654 vm_page_putfake(vm_page_t m)
655 {
656
657         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
658         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
659             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
660         uma_zfree(fakepg_zone, m);
661 }
662
663 /*
664  *      vm_page_updatefake:
665  *
666  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
667  *      memory attribute.
668  */
669 void
670 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
671 {
672
673         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
674             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
675         m->phys_addr = paddr;
676         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
677 }
678
679 /*
680  *      vm_page_free:
681  *
682  *      Free a page.
683  */
684 void
685 vm_page_free(vm_page_t m)
686 {
687
688         m->flags &= ~PG_ZERO;
689         vm_page_free_toq(m);
690 }
691
692 /*
693  *      vm_page_free_zero:
694  *
695  *      Free a page to the zerod-pages queue
696  */
697 void
698 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
699 {
700
701         m->flags |= PG_ZERO;
702         vm_page_free_toq(m);
703 }
704
705 /*
706  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
707  * array which is not the request page.
708  */
709 void
710 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
711 {
712
713         if (m->valid != 0) {
714                 /*
715                  * Since the page is not the requested page, whether
716                  * it should be activated or deactivated is not
717                  * obvious.  Empirical results have shown that
718                  * deactivating the page is usually the best choice,
719                  * unless the page is wanted by another thread.
720                  */
721                 if (m->oflags & VPO_WANTED) {
722                         vm_page_lock(m);
723                         vm_page_activate(m);
724                         vm_page_unlock(m);
725                 } else {
726                         vm_page_lock(m);
727                         vm_page_deactivate(m);
728                         vm_page_unlock(m);
729                 }
730                 vm_page_wakeup(m);
731         } else {
732                 /*
733                  * Free the completely invalid page.  Such page state
734                  * occurs due to the short read operation which did
735                  * not covered our page at all, or in case when a read
736                  * error happens.
737                  */
738                 vm_page_lock(m);
739                 vm_page_free(m);
740                 vm_page_unlock(m);
741         }
742 }
743
744 /*
745  *      vm_page_sleep:
746  *
747  *      Sleep and release the page lock.
748  *
749  *      The object containing the given page must be locked.
750  */
751 void
752 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
753 {
754
755         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
756         if (mtx_owned(vm_page_lockptr(m)))
757                 vm_page_unlock(m);
758
759         /*
760          * It's possible that while we sleep, the page will get
761          * unbusied and freed.  If we are holding the object
762          * lock, we will assume we hold a reference to the object
763          * such that even if m->object changes, we can re-lock
764          * it.
765          */
766         m->oflags |= VPO_WANTED;
767         VM_OBJECT_SLEEP(m->object, m, PVM, msg, 0);
768 }
769
770 /*
771  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
772  *
773  *      Set all bits in the page's dirty field.
774  *
775  *      The object containing the specified page must be locked if the
776  *      call is made from the machine-independent layer.
777  *
778  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
779  *
780  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
781  */
782 void
783 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
784 {
785
786         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
787         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
788             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
789         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
790             ("vm_page_dirty: page is free!"));
791         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
792             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
793         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
794 }
795
796 /*
797  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
798  *
799  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
800  *
801  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
802  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
803  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to sleep
804  *      here so we *can't* do this anyway.
805  *
806  *      The object must be locked.
807  */
808 void
809 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
810 {
811         vm_page_t neighbor;
812
813         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
814         if (m->object != NULL)
815                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
816
817         /*
818          * Record the object/offset pair in this page
819          */
820         m->object = object;
821         m->pindex = pindex;
822
823         /*
824          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
825          */
826         if (object->resident_page_count == 0) {
827                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
828         } else {
829                 neighbor = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
830                 if (neighbor != NULL) {
831                         KASSERT(pindex < neighbor->pindex,
832                             ("vm_page_insert: offset %ju not minor than %ju",
833                             (uintmax_t)pindex, (uintmax_t)neighbor->pindex));
834                         TAILQ_INSERT_BEFORE(neighbor, m, listq);
835                 } else 
836                         TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
837         }
838         vm_radix_insert(&object->rtree, pindex, m);
839
840         /*
841          * Show that the object has one more resident page.
842          */
843         object->resident_page_count++;
844
845         /*
846          * Hold the vnode until the last page is released.
847          */
848         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
849                 vhold(object->handle);
850
851         /*
852          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
853          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
854          */
855         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
856                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
857 }
858
859 /*
860  *      vm_page_remove:
861  *
862  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
863  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
864  *      the backing store.
865  *
866  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
867  *
868  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
869  */
870 void
871 vm_page_remove(vm_page_t m)
872 {
873         vm_object_t object;
874
875         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
876                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
877         if ((object = m->object) == NULL)
878                 return;
879         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
880         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
881                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
882                 vm_page_flash(m);
883         }
884
885         /*
886          * Now remove from the object's list of backed pages.
887          */
888         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
889         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
890
891         /*
892          * And show that the object has one fewer resident page.
893          */
894         object->resident_page_count--;
895
896         /*
897          * The vnode may now be recycled.
898          */
899         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
900                 vdrop(object->handle);
901
902         m->object = NULL;
903 }
904
905 /*
906  *      vm_page_lookup:
907  *
908  *      Returns the page associated with the object/offset
909  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
910  *
911  *      The object must be locked.
912  */
913 vm_page_t
914 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
915 {
916
917         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
918         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
919 }
920
921 /*
922  *      vm_page_find_least:
923  *
924  *      Returns the page associated with the object with least pindex
925  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
926  *
927  *      The object must be locked.
928  */
929 vm_page_t
930 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
931 {
932         vm_page_t m;
933
934         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
935         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
936                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
937         return (m);
938 }
939
940 /*
941  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
942  * resident; if none is found, NULL is returned.
943  *
944  * The object must be locked.
945  */
946 vm_page_t
947 vm_page_next(vm_page_t m)
948 {
949         vm_page_t next;
950
951         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
952         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
953             next->pindex != m->pindex + 1)
954                 next = NULL;
955         return (next);
956 }
957
958 /*
959  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
960  * resident; if none is found, NULL is returned.
961  *
962  * The object must be locked.
963  */
964 vm_page_t
965 vm_page_prev(vm_page_t m)
966 {
967         vm_page_t prev;
968
969         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
970         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
971             prev->pindex != m->pindex - 1)
972                 prev = NULL;
973         return (prev);
974 }
975
976 /*
977  *      vm_page_rename:
978  *
979  *      Move the given memory entry from its
980  *      current object to the specified target object/offset.
981  *
982  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
983  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
984  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
985  *            moving the page from object A to B, and will then later move
986  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
987  *
988  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
989  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
990  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
991  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
992  *            on the cache.
993  *
994  *      The objects must be locked.  The page must be locked if it is managed.
995  */
996 void
997 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
998 {
999
1000         vm_page_remove(m);
1001         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
1002         vm_page_dirty(m);
1003 }
1004
1005 /*
1006  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1007  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1008  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1009  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1010  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1011  *      vnode's hold count is reduced. 
1012  */
1013 void
1014 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1015 {
1016         vm_page_t m;
1017         boolean_t empty;
1018
1019         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1020         if (vm_object_cache_is_empty(object)) {
1021                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1022                 return;
1023         }
1024         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1025                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1026                         break;
1027                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1028                 m->object = NULL;
1029                 m->valid = 0;
1030                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
1031                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
1032                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
1033                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
1034                 cnt.v_cache_count--;
1035                 cnt.v_free_count++;
1036         }
1037         empty = vm_object_cache_is_empty(object);
1038         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1039         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1040                 vdrop(object->handle);
1041 }
1042
1043 /*
1044  *      Returns the cached page that is associated with the given
1045  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1046  *
1047  *      The free page queue must be locked.
1048  */
1049 static inline vm_page_t
1050 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1051 {
1052
1053         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1054         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1055 }
1056
1057 /*
1058  *      Remove the given cached page from its containing object's
1059  *      collection of cached pages.
1060  *
1061  *      The free page queue must be locked.
1062  */
1063 static void
1064 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1065 {
1066
1067         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1068         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1069             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1070         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1071         m->object = NULL;
1072         cnt.v_cache_count--;
1073 }
1074
1075 /*
1076  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1077  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1078  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1079  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1080  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1081  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1082  *      correspond to offset zero in the new object.
1083  *
1084  *      The new object must be locked.
1085  */
1086 void
1087 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1088     vm_object_t new_object)
1089 {
1090         vm_page_t m;
1091
1092         /*
1093          * Insertion into an object's collection of cached pages
1094          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1095          * not.
1096          */
1097         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
1098         KASSERT(vm_object_cache_is_empty(new_object),
1099             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1100             new_object));
1101         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1102         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1103             offidxstart)) != NULL) {
1104                 /*
1105                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1106                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1107                  * cache to the new object's cache.
1108                  */
1109                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1110                         break;
1111                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1112                 vm_radix_insert(&new_object->cache, m->pindex - offidxstart, m);
1113                 /* Update the page's object and offset. */
1114                 m->object = new_object;
1115                 m->pindex -= offidxstart;
1116         }
1117         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1118 }
1119
1120 /*
1121  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1122  *      offset, and FALSE otherwise.
1123  *
1124  *      The object must be locked.
1125  */
1126 boolean_t
1127 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1128 {
1129         vm_page_t m;
1130
1131         /*
1132          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1133          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1134          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1135          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1136          * exist.
1137          */
1138         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1139         if (vm_object_cache_is_empty(object))
1140                 return (FALSE);
1141         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1142         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1143         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1144         return (m != NULL);
1145 }
1146
1147 /*
1148  *      vm_page_alloc:
1149  *
1150  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1151  *      object and offset pair.  By default, this page has the flag VPO_BUSY
1152  *      set.
1153  *
1154  *      The caller must always specify an allocation class.
1155  *
1156  *      allocation classes:
1157  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1158  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1159  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1160  *
1161  *      optional allocation flags:
1162  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1163  *                              intends to allocate
1164  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1165  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1166  *                              is cached
1167  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the flag VPO_BUSY on the page
1168  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1169  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1170  *                              should not have the flag VPO_BUSY set
1171  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1172  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1173  *
1174  *      This routine may not sleep.
1175  */
1176 vm_page_t
1177 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1178 {
1179         struct vnode *vp = NULL;
1180         vm_object_t m_object;
1181         vm_page_t m;
1182         int flags, req_class;
1183
1184         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0),
1185             ("vm_page_alloc: inconsistent object/req"));
1186         if (object != NULL)
1187                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1188
1189         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1190
1191         /*
1192          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1193          */
1194         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1195                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1196
1197         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1198         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1199             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1200             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1201             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1202             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1203                 /*
1204                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1205                  * exceeds the minimum for the request class.
1206                  */
1207                 if (object != NULL &&
1208                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1209                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1210                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1211                                 return (NULL);
1212                         }
1213                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1214                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1215 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1216                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1217 #else
1218                         else
1219 #endif
1220                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1221                                     " from the free queue", m);
1222                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1223                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1224                         return (NULL);
1225 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1226                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1227                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED ||
1228                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1229 #else
1230                 } else {
1231 #endif
1232                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1233                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1234 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1235                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1236                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1237                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1238                                     0);
1239                         }
1240 #endif
1241                 }
1242         } else {
1243                 /*
1244                  * Not allocatable, give up.
1245                  */
1246                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1247                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1248                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1249                 pagedaemon_wakeup();
1250                 return (NULL);
1251         }
1252
1253         /*
1254          *  At this point we had better have found a good page.
1255          */
1256         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1257         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1258             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1259         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1260         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1261         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1262         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1263         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1264             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1265             pmap_page_get_memattr(m)));
1266         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1267                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1268                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1269                 KASSERT(m->valid != 0,
1270                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1271                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1272                         cnt.v_reactivated++;
1273                 else
1274                         m->valid = 0;
1275                 m_object = m->object;
1276                 vm_page_cache_remove(m);
1277                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1278                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1279                         vp = m_object->handle;
1280         } else {
1281                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1282                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1283                 KASSERT(m->valid == 0,
1284                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1285                 cnt.v_free_count--;
1286         }
1287
1288         /*
1289          * Only the PG_ZERO flag is inherited.  The PG_CACHED or PG_FREE flag
1290          * must be cleared before the free page queues lock is released.
1291          */
1292         flags = 0;
1293         if (m->flags & PG_ZERO) {
1294                 vm_page_zero_count--;
1295                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1296                         flags = PG_ZERO;
1297         }
1298         if (req & VM_ALLOC_NODUMP)
1299                 flags |= PG_NODUMP;
1300         m->flags = flags;
1301         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1302         m->aflags = 0;
1303         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1304             VPO_UNMANAGED : 0;
1305         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ)) == 0)
1306                 m->oflags |= VPO_BUSY;
1307         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1308                 /*
1309                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1310                  * page is inserted into the object.
1311                  */
1312                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1313                 m->wire_count = 1;
1314         }
1315         m->act_count = 0;
1316
1317         if (object != NULL) {
1318                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1319                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1320                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1321                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1322                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1323         } else
1324                 m->pindex = pindex;
1325
1326         /*
1327          * The following call to vdrop() must come after the above call
1328          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1329          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1330          * temporarily become zero.
1331          */
1332         if (vp != NULL)
1333                 vdrop(vp);
1334
1335         /*
1336          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1337          * we would be nearly out of memory.
1338          */
1339         if (vm_paging_needed())
1340                 pagedaemon_wakeup();
1341
1342         return (m);
1343 }
1344
1345 /*
1346  *      vm_page_alloc_contig:
1347  *
1348  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1349  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1350  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1351  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1352  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1353  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1354  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1355  *      and "boundary" must be a power of two.
1356  *
1357  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1358  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1359  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1360  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1361  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1362  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1363  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1364  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1365  *
1366  *      The caller must always specify an allocation class.
1367  *
1368  *      allocation classes:
1369  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1370  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1371  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1372  *
1373  *      optional allocation flags:
1374  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the flag VPO_BUSY on the page
1375  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1376  *                              should not have the flag VPO_BUSY set
1377  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1378  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1379  *
1380  *      This routine may not sleep.
1381  */
1382 vm_page_t
1383 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1384     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1385     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1386 {
1387         struct vnode *drop;
1388         vm_page_t deferred_vdrop_list, m, m_ret;
1389         u_int flags, oflags;
1390         int req_class;
1391
1392         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0),
1393             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object/req"));
1394         if (object != NULL) {
1395                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1396                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1397                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1398                     object));
1399         }
1400         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1401         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1402
1403         /*
1404          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1405          */
1406         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1407                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1408
1409         deferred_vdrop_list = NULL;
1410         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1411         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages +
1412             cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1413             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages +
1414             cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1415             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count >= npages)) {
1416 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1417 retry:
1418                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1419                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1420                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1421 #endif
1422                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1423                             alignment, boundary);
1424         } else {
1425                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1426                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1427                 pagedaemon_wakeup();
1428                 return (NULL);
1429         }
1430         if (m_ret != NULL)
1431                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1432                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1433                         if (drop != NULL) {
1434                                 /*
1435                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1436                                  *
1437                                  * Once the pages are removed from the free
1438                                  * page list, "pageq" can be safely abused to
1439                                  * construct a short-lived list of vnodes.
1440                                  */
1441                                 m->pageq.tqe_prev = (void *)drop;
1442                                 m->pageq.tqe_next = deferred_vdrop_list;
1443                                 deferred_vdrop_list = m;
1444                         }
1445                 }
1446         else {
1447 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1448                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1449                     boundary))
1450                         goto retry;
1451 #endif
1452         }
1453         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1454         if (m_ret == NULL)
1455                 return (NULL);
1456
1457         /*
1458          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1459          */
1460         flags = 0;
1461         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1462                 flags = PG_ZERO;
1463         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1464                 flags |= PG_NODUMP;
1465         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1466                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, npages);
1467         oflags = VPO_UNMANAGED;
1468         if (object != NULL) {
1469                 if ((req & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1470                         oflags |= VPO_BUSY;
1471                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1472                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1473                         memattr = object->memattr;
1474         }
1475         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1476                 m->aflags = 0;
1477                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1478                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1479                         m->wire_count = 1;
1480                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1481                 m->oflags = oflags;
1482                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1483                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1484                 if (object != NULL)
1485                         vm_page_insert(m, object, pindex);
1486                 else
1487                         m->pindex = pindex;
1488                 pindex++;
1489         }
1490         while (deferred_vdrop_list != NULL) {
1491                 vdrop((struct vnode *)deferred_vdrop_list->pageq.tqe_prev);
1492                 deferred_vdrop_list = deferred_vdrop_list->pageq.tqe_next;
1493         }
1494         if (vm_paging_needed())
1495                 pagedaemon_wakeup();
1496         return (m_ret);
1497 }
1498
1499 /*
1500  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1501  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1502  *
1503  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1504  *
1505  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1506  */
1507 static struct vnode *
1508 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1509 {
1510         struct vnode *drop;
1511         vm_object_t m_object;
1512
1513         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1514             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1515             m, m->queue));
1516         KASSERT(m->wire_count == 0,
1517             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1518         KASSERT(m->hold_count == 0,
1519             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1520         KASSERT(m->busy == 0,
1521             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1522         KASSERT(m->dirty == 0,
1523             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1524         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1525             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1526             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1527         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1528         drop = NULL;
1529         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1530                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1531                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
1532                 m->valid = 0;
1533                 m_object = m->object;
1534                 vm_page_cache_remove(m);
1535                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1536                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1537                         drop = m_object->handle;
1538         } else {
1539                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1540                     ("vm_page_alloc_init: page %p is not free", m));
1541                 KASSERT(m->valid == 0,
1542                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
1543                 cnt.v_free_count--;
1544                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1545                         vm_page_zero_count--;
1546         }
1547         /* Don't clear the PG_ZERO flag; we'll need it later. */
1548         m->flags &= PG_ZERO;
1549         return (drop);
1550 }
1551
1552 /*
1553  *      vm_page_alloc_freelist:
1554  *
1555  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
1556  *
1557  *      The caller must always specify an allocation class.
1558  *
1559  *      allocation classes:
1560  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1561  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1562  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1563  *
1564  *      optional allocation flags:
1565  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1566  *                              intends to allocate
1567  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1568  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1569  *
1570  *      This routine may not sleep.
1571  */
1572 vm_page_t
1573 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
1574 {
1575         struct vnode *drop;
1576         vm_page_t m;
1577         u_int flags;
1578         int req_class;
1579
1580         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1581
1582         /*
1583          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1584          */
1585         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1586                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1587
1588         /*
1589          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
1590          */
1591         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1592         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1593             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1594             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1595             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1596             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0))
1597                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1598         else {
1599                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1600                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1601                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1602                 pagedaemon_wakeup();
1603                 return (NULL);
1604         }
1605         if (m == NULL) {
1606                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1607                 return (NULL);
1608         }
1609         drop = vm_page_alloc_init(m);
1610         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1611
1612         /*
1613          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1614          */
1615         m->aflags = 0;
1616         flags = 0;
1617         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1618                 flags = PG_ZERO;
1619         m->flags &= flags;
1620         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1621                 /*
1622                  * The page lock is not required for wiring a page that does
1623                  * not belong to an object.
1624                  */
1625                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1626                 m->wire_count = 1;
1627         }
1628         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1629         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1630         if (drop != NULL)
1631                 vdrop(drop);
1632         if (vm_paging_needed())
1633                 pagedaemon_wakeup();
1634         return (m);
1635 }
1636
1637 /*
1638  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1639  *
1640  *      Sleep until free pages are available for allocation.
1641  *      - Called in various places before memory allocations.
1642  */
1643 void
1644 vm_wait(void)
1645 {
1646
1647         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1648         if (curproc == pageproc) {
1649                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1650                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1651                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1652         } else {
1653                 if (!vm_pages_needed) {
1654                         vm_pages_needed = 1;
1655                         wakeup(&vm_pages_needed);
1656                 }
1657                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1658                     "vmwait", 0);
1659         }
1660 }
1661
1662 /*
1663  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1664  *
1665  *      Sleep until free pages are available for allocation.
1666  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1667  *        can be easily tracked.
1668  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1669  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1670  *        this balance without careful testing first.
1671  */
1672 void
1673 vm_waitpfault(void)
1674 {
1675
1676         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1677         if (!vm_pages_needed) {
1678                 vm_pages_needed = 1;
1679                 wakeup(&vm_pages_needed);
1680         }
1681         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1682             "pfault", 0);
1683 }
1684
1685 /*
1686  *      vm_page_dequeue:
1687  *
1688  *      Remove the given page from its current page queue.
1689  *
1690  *      The page must be locked.
1691  */
1692 void
1693 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
1694 {
1695         struct vm_pagequeue *pq;
1696
1697         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1698         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1699             ("vm_page_dequeue: page %p is not queued", m));
1700         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1701         vm_pagequeue_lock(pq);
1702         m->queue = PQ_NONE;
1703         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1704         (*pq->pq_cnt)--;
1705         vm_pagequeue_unlock(pq);
1706 }
1707
1708 /*
1709  *      vm_page_dequeue_locked:
1710  *
1711  *      Remove the given page from its current page queue.
1712  *
1713  *      The page and page queue must be locked.
1714  */
1715 void
1716 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
1717 {
1718         struct vm_pagequeue *pq;
1719
1720         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1721         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1722         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
1723         m->queue = PQ_NONE;
1724         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1725         (*pq->pq_cnt)--;
1726 }
1727
1728 /*
1729  *      vm_page_enqueue:
1730  *
1731  *      Add the given page to the specified page queue.
1732  *
1733  *      The page must be locked.
1734  */
1735 static void
1736 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1737 {
1738         struct vm_pagequeue *pq;
1739
1740         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1741         pq = &vm_pagequeues[queue];
1742         vm_pagequeue_lock(pq);
1743         m->queue = queue;
1744         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1745         ++*pq->pq_cnt;
1746         vm_pagequeue_unlock(pq);
1747 }
1748
1749 /*
1750  *      vm_page_requeue:
1751  *
1752  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
1753  *
1754  *      The page must be locked.
1755  */
1756 void
1757 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1758 {
1759         struct vm_pagequeue *pq;
1760
1761         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1762         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1763             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
1764         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1765         vm_pagequeue_lock(pq);
1766         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1767         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1768         vm_pagequeue_unlock(pq);
1769 }
1770
1771 /*
1772  *      vm_page_requeue_locked:
1773  *
1774  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
1775  *
1776  *      The page queue must be locked.
1777  */
1778 void
1779 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
1780 {
1781         struct vm_pagequeue *pq;
1782
1783         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
1784             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
1785         pq = &vm_pagequeues[m->queue];
1786         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
1787         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, pageq);
1788         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
1789 }
1790
1791 /*
1792  *      vm_page_activate:
1793  *
1794  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1795  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1796  *      mess with it.
1797  *
1798  *      The page must be locked.
1799  */
1800 void
1801 vm_page_activate(vm_page_t m)
1802 {
1803         int queue;
1804
1805         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1806         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1807         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
1808                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1809                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1810                                 m->act_count = ACT_INIT;
1811                         if (queue != PQ_NONE)
1812                                 vm_page_dequeue(m);
1813                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1814                 } else
1815                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
1816                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
1817         } else {
1818                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1819                         m->act_count = ACT_INIT;
1820         }
1821 }
1822
1823 /*
1824  *      vm_page_free_wakeup:
1825  *
1826  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1827  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1828  *      queues.
1829  *
1830  *      The page queues must be locked.
1831  */
1832 static inline void
1833 vm_page_free_wakeup(void)
1834 {
1835
1836         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1837         /*
1838          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1839          * some free.
1840          */
1841         if (vm_pageout_pages_needed &&
1842             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1843                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1844                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1845         }
1846         /*
1847          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1848          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1849          * lots of memory. this process will swapin processes.
1850          */
1851         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1852                 vm_pages_needed = 0;
1853                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1854         }
1855 }
1856
1857 /*
1858  *      vm_page_free_toq:
1859  *
1860  *      Returns the given page to the free list,
1861  *      disassociating it with any VM object.
1862  *
1863  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1864  */
1865 void
1866 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1867 {
1868
1869         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
1870                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1871                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1872                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1873         } else
1874                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1875                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
1876         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1877
1878         if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1879                 panic("vm_page_free: freeing free page %p", m);
1880         else if (m->busy != 0)
1881                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
1882
1883         /*
1884          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1885          * the page here because we do not want to call the pager's
1886          * callback routine until after we've put the page on the
1887          * appropriate free queue.
1888          */
1889         vm_page_remque(m);
1890         vm_page_remove(m);
1891
1892         /*
1893          * If fictitious remove object association and
1894          * return, otherwise delay object association removal.
1895          */
1896         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1897                 return;
1898         }
1899
1900         m->valid = 0;
1901         vm_page_undirty(m);
1902
1903         if (m->wire_count != 0)
1904                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
1905         if (m->hold_count != 0) {
1906                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1907                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
1908                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
1909                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
1910         } else {
1911                 /*
1912                  * Restore the default memory attribute to the page.
1913                  */
1914                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1915                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1916
1917                 /*
1918                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1919                  * cache/free page queues.
1920                  */
1921                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1922                 m->flags |= PG_FREE;
1923                 cnt.v_free_count++;
1924 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1925                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1926 #else
1927                 if (TRUE)
1928 #endif
1929                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1930                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1931                         ++vm_page_zero_count;
1932                 else
1933                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1934                 vm_page_free_wakeup();
1935                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1936         }
1937 }
1938
1939 /*
1940  *      vm_page_wire:
1941  *
1942  *      Mark this page as wired down by yet
1943  *      another map, removing it from paging queues
1944  *      as necessary.
1945  *
1946  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
1947  *
1948  *      The page must be locked.
1949  */
1950 void
1951 vm_page_wire(vm_page_t m)
1952 {
1953
1954         /*
1955          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1956          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1957          * it is already off the queues).
1958          */
1959         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1960         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1961                 KASSERT(m->wire_count == 1,
1962                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
1963                     m));
1964                 return;
1965         }
1966         if (m->wire_count == 0) {
1967                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
1968                     m->queue == PQ_NONE,
1969                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
1970                 vm_page_remque(m);
1971                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1972         }
1973         m->wire_count++;
1974         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1975 }
1976
1977 /*
1978  * vm_page_unwire:
1979  *
1980  * Release one wiring of the specified page, potentially enabling it to be
1981  * paged again.  If paging is enabled, then the value of the parameter
1982  * "activate" determines to which queue the page is added.  If "activate" is
1983  * non-zero, then the page is added to the active queue.  Otherwise, it is
1984  * added to the inactive queue.
1985  *
1986  * However, unless the page belongs to an object, it is not enqueued because
1987  * it cannot be paged out.
1988  *
1989  * If a page is fictitious, then its wire count must alway be one.
1990  *
1991  * A managed page must be locked.
1992  */
1993 void
1994 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1995 {
1996
1997         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1998                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1999         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2000                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2001             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
2002                 return;
2003         }
2004         if (m->wire_count > 0) {
2005                 m->wire_count--;
2006                 if (m->wire_count == 0) {
2007                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2008                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2009                             m->object == NULL)
2010                                 return;
2011                         if (!activate)
2012                                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2013                         vm_page_enqueue(activate ? PQ_ACTIVE : PQ_INACTIVE, m);
2014                 }
2015         } else
2016                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
2017 }
2018
2019 /*
2020  * Move the specified page to the inactive queue.
2021  *
2022  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
2023  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
2024  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
2025  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
2026  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
2027  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
2028  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
2029  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
2030  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
2031  * reused more quickly.
2032  *
2033  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
2034  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
2035  * except without unmapping it from the process address space.
2036  *
2037  * The page must be locked.
2038  */
2039 static inline void
2040 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
2041 {
2042         struct vm_pagequeue *pq;
2043         int queue;
2044
2045         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2046
2047         /*
2048          * Ignore if already inactive.
2049          */
2050         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE)
2051                 return;
2052         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2053                 if (queue != PQ_NONE)
2054                         vm_page_dequeue(m);
2055                 m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
2056                 pq = &vm_pagequeues[PQ_INACTIVE];
2057                 vm_pagequeue_lock(pq);
2058                 m->queue = PQ_INACTIVE;
2059                 if (athead)
2060                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pq->pq_pl, m, pageq);
2061                 else
2062                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, pageq);
2063                 cnt.v_inactive_count++;
2064                 vm_pagequeue_unlock(pq);
2065         }
2066 }
2067
2068 /*
2069  * Move the specified page to the inactive queue.
2070  *
2071  * The page must be locked.
2072  */
2073 void
2074 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
2075 {
2076
2077         _vm_page_deactivate(m, 0);
2078 }
2079
2080 /*
2081  * vm_page_try_to_cache:
2082  *
2083  * Returns 0 on failure, 1 on success
2084  */
2085 int
2086 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
2087 {
2088
2089         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2090         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2091         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2092             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2093                 return (0);
2094         pmap_remove_all(m);
2095         if (m->dirty)
2096                 return (0);
2097         vm_page_cache(m);
2098         return (1);
2099 }
2100
2101 /*
2102  * vm_page_try_to_free()
2103  *
2104  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
2105  *      1 is returned on success, 0 on failure.
2106  */
2107 int
2108 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
2109 {
2110
2111         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2112         if (m->object != NULL)
2113                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2114         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
2115             (m->oflags & (VPO_BUSY | VPO_UNMANAGED)) != 0)
2116                 return (0);
2117         pmap_remove_all(m);
2118         if (m->dirty)
2119                 return (0);
2120         vm_page_free(m);
2121         return (1);
2122 }
2123
2124 /*
2125  * vm_page_cache
2126  *
2127  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
2128  *
2129  * The object and page must be locked.
2130  */
2131 void
2132 vm_page_cache(vm_page_t m)
2133 {
2134         vm_object_t object;
2135         int old_empty_cache;
2136
2137         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2138         object = m->object;
2139         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2140         if ((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) || m->busy ||
2141             m->hold_count || m->wire_count)
2142                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
2143         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2144             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
2145         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
2146         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
2147             (object->type == OBJT_SWAP &&
2148             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
2149                 /*
2150                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
2151                  * default object or swap object but without a backing
2152                  * store must be zero filled.
2153                  */
2154                 vm_page_free(m);
2155                 return;
2156         }
2157         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
2158             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
2159         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
2160
2161         /*
2162          * Remove the page from the paging queues.
2163          */
2164         vm_page_remque(m);
2165
2166         /*
2167          * Remove the page from the object's collection of resident
2168          * pages. 
2169          */
2170         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
2171         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
2172         object->resident_page_count--;
2173
2174         /*
2175          * Restore the default memory attribute to the page.
2176          */
2177         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2178                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2179
2180         /*
2181          * Insert the page into the object's collection of cached pages
2182          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
2183          */
2184         m->flags &= ~PG_ZERO;
2185         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2186         m->flags |= PG_CACHED;
2187         old_empty_cache = vm_object_cache_is_empty(object);
2188         cnt.v_cache_count++;
2189         vm_radix_insert(&object->cache, m->pindex, m);
2190 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2191         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
2192 #else
2193         if (TRUE) {
2194 #endif
2195                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
2196                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2197         }
2198         vm_page_free_wakeup();
2199         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2200
2201         /*
2202          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
2203          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
2204          * the object's only resident page.
2205          */
2206         if (object->type == OBJT_VNODE) {
2207                 if (old_empty_cache != 0 && object->resident_page_count != 0)
2208                         vhold(object->handle);
2209                 else if (old_empty_cache == 0 &&
2210                     object->resident_page_count == 0)
2211                         vdrop(object->handle);
2212         }
2213 }
2214
2215 /*
2216  * vm_page_dontneed
2217  *
2218  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
2219  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
2220  *
2221  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
2222  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
2223  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
2224  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
2225  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
2226  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
2227  *
2228  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
2229  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
2230  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
2231  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
2232  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
2233  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
2234  *      often.
2235  *
2236  *      The object and page must be locked.
2237  */
2238 void
2239 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
2240 {
2241         int dnw;
2242         int head;
2243
2244         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2245         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2246         dnw = PCPU_GET(dnweight);
2247         PCPU_INC(dnweight);
2248
2249         /*
2250          * Occasionally leave the page alone.
2251          */
2252         if ((dnw & 0x01F0) == 0 || m->queue == PQ_INACTIVE) {
2253                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
2254                         --m->act_count;
2255                 return;
2256         }
2257
2258         /*
2259          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
2260          * immediately reactivate the page.
2261          *
2262          * Perform the pmap_clear_reference() first.  Otherwise, a concurrent
2263          * pmap operation, such as pmap_remove(), could clear a reference in
2264          * the pmap and set PGA_REFERENCED on the page before the
2265          * pmap_clear_reference() had completed.  Consequently, the page would
2266          * appear referenced based upon an old reference that occurred before
2267          * this function ran.
2268          */
2269         pmap_clear_reference(m);
2270         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
2271
2272         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
2273                 vm_page_dirty(m);
2274
2275         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
2276                 /*
2277                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
2278                  */
2279                 head = 0;
2280         } else {
2281                 /*
2282                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
2283                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
2284                  * at the head of the queue instead of the tail.
2285                  */
2286                 head = 1;
2287         }
2288         _vm_page_deactivate(m, head);
2289 }
2290
2291 /*
2292  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
2293  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
2294  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
2295  * and then conditionally zero it.
2296  *
2297  * The caller must always specify the VM_ALLOC_RETRY flag.  This is intended
2298  * to facilitate its eventual removal.
2299  *
2300  * This routine may sleep.
2301  *
2302  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
2303  * and reacquired if the routine sleeps.
2304  */
2305 vm_page_t
2306 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
2307 {
2308         vm_page_t m;
2309
2310         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2311         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) != 0,
2312             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_RETRY is required"));
2313 retrylookup:
2314         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
2315                 if ((m->oflags & VPO_BUSY) != 0 ||
2316                     ((allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) == 0 && m->busy != 0)) {
2317                         /*
2318                          * Reference the page before unlocking and
2319                          * sleeping so that the page daemon is less
2320                          * likely to reclaim it.
2321                          */
2322                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2323                         vm_page_sleep(m, "pgrbwt");
2324                         goto retrylookup;
2325                 } else {
2326                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2327                                 vm_page_lock(m);
2328                                 vm_page_wire(m);
2329                                 vm_page_unlock(m);
2330                         }
2331                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
2332                                 vm_page_busy(m);
2333                         return (m);
2334                 }
2335         }
2336         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~(VM_ALLOC_RETRY |
2337             VM_ALLOC_IGN_SBUSY));
2338         if (m == NULL) {
2339                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2340                 VM_WAIT;
2341                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2342                 goto retrylookup;
2343         } else if (m->valid != 0)
2344                 return (m);
2345         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
2346                 pmap_zero_page(m);
2347         return (m);
2348 }
2349
2350 /*
2351  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
2352  *
2353  * Inputs are required to range within a page.
2354  */
2355 vm_page_bits_t
2356 vm_page_bits(int base, int size)
2357 {
2358         int first_bit;
2359         int last_bit;
2360
2361         KASSERT(
2362             base + size <= PAGE_SIZE,
2363             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
2364         );
2365
2366         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
2367                 return (0);
2368
2369         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
2370         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
2371
2372         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
2373             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
2374 }
2375
2376 /*
2377  *      vm_page_set_valid_range:
2378  *
2379  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
2380  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2381  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2382  *      such chunks will be zeroed.
2383  *
2384  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2385  */
2386 void
2387 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
2388 {
2389         int endoff, frag;
2390
2391         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2392         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2393                 return;
2394
2395         /*
2396          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2397          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2398          * first block.
2399          */
2400         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2401             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2402                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2403
2404         /*
2405          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2406          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2407          * the last block.
2408          */
2409         endoff = base + size;
2410         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2411             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2412                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2413                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2414
2415         /*
2416          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
2417          * is already dirty. 
2418          */
2419         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
2420             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
2421
2422         /*
2423          * Set valid bits inclusive of any overlap.
2424          */
2425         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
2426 }
2427
2428 /*
2429  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
2430  */
2431 static __inline void
2432 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
2433 {
2434         uintptr_t addr;
2435 #if PAGE_SIZE < 16384
2436         int shift;
2437 #endif
2438
2439         /*
2440          * If the object is locked and the page is neither VPO_BUSY nor
2441          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
2442          * set by a concurrent pmap operation.
2443          */
2444         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2445         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 && !pmap_page_is_write_mapped(m))
2446                 m->dirty &= ~pagebits;
2447         else {
2448                 /*
2449                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
2450                  * holding a distinguished lock.  The combination of
2451                  * the object's lock and an atomic operation suffice
2452                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
2453                  *
2454                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
2455                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
2456                  * alignment is needed. Only require existence of
2457                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
2458                  */
2459                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
2460 #if PAGE_SIZE == 32768
2461                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
2462 #elif PAGE_SIZE == 16384
2463                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
2464 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
2465                 /*
2466                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
2467                  * containing aligned word, to not depend on the existence
2468                  * of atomic_clear_{8, 16}.
2469                  */
2470                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
2471 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
2472                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
2473 #else
2474                 shift *= NBBY;
2475 #endif
2476                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
2477                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
2478 #endif          /* PAGE_SIZE */
2479         }
2480 }
2481
2482 /*
2483  *      vm_page_set_validclean:
2484  *
2485  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
2486  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
2487  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
2488  *      such chunks will be zero'd.
2489  *
2490  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
2491  */
2492 void
2493 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
2494 {
2495         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
2496         int endoff, frag;
2497
2498         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2499         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
2500                 return;
2501
2502         /*
2503          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
2504          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
2505          * first block.
2506          */
2507         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
2508             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2509                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
2510
2511         /*
2512          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
2513          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
2514          * the last block.
2515          */
2516         endoff = base + size;
2517         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
2518             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
2519                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
2520                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
2521
2522         /*
2523          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
2524          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
2525          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
2526          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
2527          * be set again.
2528          *
2529          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
2530          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
2531          * the range.
2532          */
2533         oldvalid = m->valid;
2534         pagebits = vm_page_bits(base, size);
2535         m->valid |= pagebits;
2536 #if 0   /* NOT YET */
2537         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
2538                 frag = DEV_BSIZE - frag;
2539                 base += frag;
2540                 size -= frag;
2541                 if (size < 0)
2542                         size = 0;
2543         }
2544         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2545 #endif
2546         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2547                 /*
2548                  * The page can only be modified within the pmap if it is
2549                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
2550                  * fully valid.
2551                  */
2552                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
2553                         /*
2554                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
2555                          * a concurrent pmap operation, such as
2556                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
2557                          * pmap and set the dirty field on the page before
2558                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
2559                          * field was cleared here.
2560                          */
2561                         pmap_clear_modify(m);
2562                 m->dirty = 0;
2563                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2564         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
2565                 m->dirty &= ~pagebits;
2566         else
2567                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
2568 }
2569
2570 void
2571 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2572 {
2573
2574         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
2575 }
2576
2577 /*
2578  *      vm_page_set_invalid:
2579  *
2580  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2581  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2582  */
2583 void
2584 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2585 {
2586         vm_page_bits_t bits;
2587
2588         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2589         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
2590             ("vm_page_set_invalid: page %p is busy", m));
2591         bits = vm_page_bits(base, size);
2592         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2593                 pmap_remove_all(m);
2594         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2595             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
2596         m->valid &= ~bits;
2597         m->dirty &= ~bits;
2598 }
2599
2600 /*
2601  * vm_page_zero_invalid()
2602  *
2603  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2604  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2605  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2606  *      page so user code sees what it expects.
2607  *
2608  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2609  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2610  */
2611 void
2612 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2613 {
2614         int b;
2615         int i;
2616
2617         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2618         /*
2619          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2620          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2621          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2622          * vm_page_set_validclean().
2623          */
2624         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2625                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2626                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
2627                         if (i > b) {
2628                                 pmap_zero_page_area(m, 
2629                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2630                         }
2631                         b = i + 1;
2632                 }
2633         }
2634
2635         /*
2636          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2637          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2638          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2639          */
2640         if (setvalid)
2641                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2642 }
2643
2644 /*
2645  *      vm_page_is_valid:
2646  *
2647  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2648  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2649  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2650  */
2651 int
2652 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2653 {
2654         vm_page_bits_t bits;
2655
2656         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2657         bits = vm_page_bits(base, size);
2658         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2659                 return 1;
2660         else
2661                 return 0;
2662 }
2663
2664 /*
2665  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
2666  */
2667 void
2668 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2669 {
2670
2671         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2672         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
2673                 vm_page_dirty(m);
2674 }
2675
2676 void
2677 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2678 {
2679
2680         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2681 }
2682
2683 void
2684 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2685 {
2686
2687         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
2688 }
2689
2690 int
2691 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
2692 {
2693
2694         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
2695 }
2696
2697 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
2698 void
2699 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
2700 {
2701
2702         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
2703 }
2704 #endif
2705
2706 int so_zerocp_fullpage = 0;
2707
2708 /*
2709  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2710  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2711  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2712  *
2713  *      The object containing the given page must have a non-zero
2714  *      paging-in-progress count and be locked.
2715  */
2716 void
2717 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2718 {
2719         vm_page_t mnew;
2720         vm_object_t object;
2721         vm_pindex_t pindex;
2722
2723         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2724         object = m->object;
2725         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2726         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2727             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2728             object)); 
2729         pindex = m->pindex;
2730
2731  retry_alloc:
2732         pmap_remove_all(m);
2733         vm_page_remove(m);
2734         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2735         if (mnew == NULL) {
2736                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2737                 vm_page_unlock(m);
2738                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2739                 VM_WAIT;
2740                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2741                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2742                         vm_page_lock(m);
2743                         goto retry_alloc;
2744                 } else {
2745                         /*
2746                          * Page disappeared during the wait.
2747                          */
2748                         return;
2749                 }
2750         }
2751
2752         if (m->cow == 0) {
2753                 /* 
2754                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2755                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2756                  * the way they were 
2757                  */
2758                 vm_page_unlock(m);
2759                 vm_page_lock(mnew);
2760                 vm_page_free(mnew);
2761                 vm_page_unlock(mnew);
2762                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2763         } else { /* clear COW & copy page */
2764                 if (!so_zerocp_fullpage)
2765                         pmap_copy_page(m, mnew);
2766                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2767                 vm_page_dirty(mnew);
2768                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2769                 m->wire_count = m->cow;
2770                 vm_page_unlock(m);
2771         }
2772 }
2773
2774 void 
2775 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2776 {
2777
2778         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2779         if (m->cow) {
2780                 m->cow--;
2781                 /* 
2782                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2783                  */
2784         } 
2785         /*
2786          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2787          */ 
2788 }
2789
2790 int
2791 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2792 {
2793
2794         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2795         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
2796             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
2797             m->cow == USHRT_MAX - 1 || !VM_OBJECT_TRYLOCK(m->object))
2798                 return (EBUSY);
2799         m->cow++;
2800         pmap_remove_write(m);
2801         VM_OBJECT_UNLOCK(m->object);
2802         return (0);
2803 }
2804
2805 #ifdef INVARIANTS
2806 void
2807 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
2808 {
2809
2810         /*
2811          * Certain of the page's fields may only be modified by the
2812          * holder of the containing object's lock or the setter of the
2813          * page's VPO_BUSY flag.  Unfortunately, the setter of the
2814          * VPO_BUSY flag is not recorded, and thus cannot be checked
2815          * here.
2816          */
2817         if (m->object != NULL && (m->oflags & VPO_BUSY) == 0)
2818                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2819 }
2820 #endif
2821
2822 #include "opt_ddb.h"
2823 #ifdef DDB
2824 #include <sys/kernel.h>
2825
2826 #include <ddb/ddb.h>
2827
2828 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2829 {
2830         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2831         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2832         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2833         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2834         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2835         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2836         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2837         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2838         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2839         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2840 }
2841
2842 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2843 {
2844                 
2845         db_printf("PQ_FREE:");
2846         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2847         db_printf("\n");
2848                 
2849         db_printf("PQ_CACHE:");
2850         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2851         db_printf("\n");
2852
2853         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2854                 *vm_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
2855                 *vm_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt);
2856 }
2857 #endif /* DDB */