]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Update our copy of the Linux dts files to be in sync with Linux 4.5-rc1. We
[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 regardless of other locks or the busy state of a page.
68  *
69  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
70  *                hold more than one page queue lock at a time.
71  *
72  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
73  *                locks in any order.
74  *
75  *      - The object lock is required when inserting or removing
76  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
77  *
78  */
79
80 /*
81  *      Resident memory management module.
82  */
83
84 #include <sys/cdefs.h>
85 __FBSDID("$FreeBSD$");
86
87 #include "opt_vm.h"
88
89 #include <sys/param.h>
90 #include <sys/systm.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <sys/kernel.h>
93 #include <sys/limits.h>
94 #include <sys/linker.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/mman.h>
97 #include <sys/msgbuf.h>
98 #include <sys/mutex.h>
99 #include <sys/proc.h>
100 #include <sys/rwlock.h>
101 #include <sys/sbuf.h>
102 #include <sys/sysctl.h>
103 #include <sys/vmmeter.h>
104 #include <sys/vnode.h>
105 #include <sys/taskqueue.h>
106
107 #include <vm/vm.h>
108 #include <vm/pmap.h>
109 #include <vm/vm_param.h>
110 #include <vm/vm_kern.h>
111 #include <vm/vm_object.h>
112 #include <vm/vm_page.h>
113 #include <vm/vm_pageout.h>
114 #include <vm/vm_pager.h>
115 #include <vm/vm_phys.h>
116 #include <vm/vm_radix.h>
117 #include <vm/vm_reserv.h>
118 #include <vm/vm_extern.h>
119 #include <vm/uma.h>
120 #include <vm/uma_int.h>
121
122 #include <machine/md_var.h>
123
124 /*
125  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
126  *      page structure.
127  */
128
129 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
130 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
131
132 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
133
134 vm_page_t vm_page_array;
135 long vm_page_array_size;
136 long first_page;
137 int vm_page_zero_count;
138
139 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
140 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
141     &boot_pages, 0,
142     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
143
144 static int pa_tryrelock_restart;
145 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
146     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
147
148 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
149 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
150 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
151     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
152
153 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
154 static int vm_pageout_pages_needed;
155
156 static uma_zone_t fakepg_zone;
157
158 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
159 static void vm_page_cache_turn_free(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(uint8_t queue, vm_page_t m);
162 static void vm_page_free_wakeup(void);
163 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
164 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
165     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
166 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
167     vm_page_t mpred);
168 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
169     vm_paddr_t high);
170
171 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
172
173 static void
174 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
175 {
176
177         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
178             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
179 }
180
181 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
182 #if PAGE_SIZE == 32768
183 #ifdef CTASSERT
184 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
185 #endif
186 #endif
187
188 /*
189  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
190  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
191  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
192  * the virtual to physical mapping has changed.
193  */
194 int
195 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
196 {
197         vm_paddr_t lockpa;
198
199         lockpa = *locked;
200         *locked = pa;
201         if (lockpa) {
202                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
203                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
204                         return (0);
205                 PA_UNLOCK(lockpa);
206         }
207         if (PA_TRYLOCK(pa))
208                 return (0);
209         PMAP_UNLOCK(pmap);
210         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
211         PA_LOCK(pa);
212         PMAP_LOCK(pmap);
213         return (EAGAIN);
214 }
215
216 /*
217  *      vm_set_page_size:
218  *
219  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
220  *      size.  Must be called before any use of page-size
221  *      dependent functions.
222  */
223 void
224 vm_set_page_size(void)
225 {
226         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
227                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
228         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
229                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
230 }
231
232 /*
233  *      vm_page_blacklist_next:
234  *
235  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
236  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
237  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
238  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
239  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
240  */
241 static vm_paddr_t
242 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
243 {
244         vm_paddr_t bad;
245         char *cp, *pos;
246
247         if (list == NULL || *list == NULL)
248                 return (0);
249         if (**list =='\0') {
250                 *list = NULL;
251                 return (0);
252         }
253
254         /*
255          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
256          * the kenv and we know it's null-terminated.
257          */
258         if (end == NULL)
259                 end = *list + strlen(*list);
260
261         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
262         if (*end != '\0') {
263                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
264                         *end = '\0';
265                 else {
266                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
267                         *list = NULL;
268                         return (0);
269                 }
270         }
271
272         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
273                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
274                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
275                         if (bad == 0) {
276                                 if (++cp < end)
277                                         continue;
278                                 else
279                                         break;
280                         }
281                 } else
282                         break;
283                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
284                         *list = NULL;
285                 else
286                         *list = cp;
287                 return (trunc_page(bad));
288         }
289         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
290         *list = NULL;
291         return (0);
292 }
293
294 /*
295  *      vm_page_blacklist_check:
296  *
297  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
298  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
299  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
300  */
301 static void
302 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
303 {
304         vm_paddr_t pa;
305         vm_page_t m;
306         char *next;
307         int ret;
308
309         next = list;
310         while (next != NULL) {
311                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
312                         continue;
313                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
314                 if (m == NULL)
315                         continue;
316                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
317                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
318                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
319                 if (ret == TRUE) {
320                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
321                         if (bootverbose)
322                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
323                                     (uintmax_t)pa);
324                 }
325         }
326 }
327
328 /*
329  *      vm_page_blacklist_load:
330  *
331  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
332  *      plain text file provided by the user via the loader directive
333  *      of the same name.
334  */
335 static void
336 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
337 {
338         void *mod;
339         u_char *ptr;
340         u_int len;
341
342         mod = NULL;
343         ptr = NULL;
344
345         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
346         if (mod != NULL) {
347                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
348                 len = preload_fetch_size(mod);
349         }
350         *list = ptr;
351         if (ptr != NULL)
352                 *end = ptr + len;
353         else
354                 *end = NULL;
355         return;
356 }
357
358 static int
359 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
360 {
361         vm_page_t m;
362         struct sbuf sbuf;
363         int error, first;
364
365         first = 1;
366         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
367         if (error != 0)
368                 return (error);
369         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
370         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
371                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
372                     (uintmax_t)m->phys_addr);
373                 first = 0;
374         }
375         error = sbuf_finish(&sbuf);
376         sbuf_delete(&sbuf);
377         return (error);
378 }
379
380 static void
381 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
382 {
383         struct vm_pagequeue *pq;
384         int i;
385
386         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
387             "vm inactive pagequeue";
388         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
389             &vm_cnt.v_inactive_count;
390         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
391             "vm active pagequeue";
392         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
393             &vm_cnt.v_active_count;
394         vmd->vmd_page_count = 0;
395         vmd->vmd_free_count = 0;
396         vmd->vmd_segs = 0;
397         vmd->vmd_oom = FALSE;
398         vmd->vmd_pass = 0;
399         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
400                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
401                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
402                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
403                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
404         }
405 }
406
407 /*
408  *      vm_page_startup:
409  *
410  *      Initializes the resident memory module.
411  *
412  *      Allocates memory for the page cells, and
413  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
414  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
415  */
416 vm_offset_t
417 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
418 {
419         vm_offset_t mapped;
420         vm_paddr_t page_range;
421         vm_paddr_t new_end;
422         int i;
423         vm_paddr_t pa;
424         vm_paddr_t last_pa;
425         char *list, *listend;
426         vm_paddr_t end;
427         vm_paddr_t biggestsize;
428         vm_paddr_t low_water, high_water;
429         int biggestone;
430
431         biggestsize = 0;
432         biggestone = 0;
433         vaddr = round_page(vaddr);
434
435         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
436                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
437                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
438         }
439
440         low_water = phys_avail[0];
441         high_water = phys_avail[1];
442
443         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
444                 if (vm_phys_segs[i].start < low_water)
445                         low_water = vm_phys_segs[i].start;
446                 if (vm_phys_segs[i].end > high_water)
447                         high_water = vm_phys_segs[i].end;
448         }
449         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
450                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
451
452                 if (size > biggestsize) {
453                         biggestone = i;
454                         biggestsize = size;
455                 }
456                 if (phys_avail[i] < low_water)
457                         low_water = phys_avail[i];
458                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
459                         high_water = phys_avail[i + 1];
460         }
461
462         end = phys_avail[biggestone+1];
463
464         /*
465          * Initialize the page and queue locks.
466          */
467         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
468         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
469                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
470         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
471                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
472
473         /*
474          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
475          * allocator.
476          *
477          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
478          * manually fetch the value.
479          */
480         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
481         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
482         new_end = trunc_page(new_end);
483         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
484             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
485         bzero((void *)mapped, end - new_end);
486         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
487
488 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
489     defined(__i386__) || defined(__mips__)
490         /*
491          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
492          * needs to be included in a minidump.
493          *
494          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
495          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
496          *
497          * However, i386 still needs this workspace internally within the
498          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
499          * included should the sf_buf code decide to use them.
500          */
501         last_pa = 0;
502         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
503                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
504                         last_pa = dump_avail[i + 1];
505         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
506         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
507         new_end -= vm_page_dump_size;
508         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
509             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
510         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
511 #endif
512 #ifdef __amd64__
513         /*
514          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
515          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
516          * through the direct map, they are not automatically included.
517          */
518         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
519         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
520         while (pa < last_pa) {
521                 dump_add_page(pa);
522                 pa += PAGE_SIZE;
523         }
524 #endif
525         /*
526          * Compute the number of pages of memory that will be available for
527          * use (taking into account the overhead of a page structure per
528          * page).
529          */
530         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
531 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
532         page_range = 0;
533         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
534                 page_range += atop(vm_phys_segs[i].end -
535                     vm_phys_segs[i].start);
536         }
537         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
538                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
539 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
540         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
541 #else
542 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
543 #endif
544         end = new_end;
545
546         /*
547          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
548          */
549         vaddr += PAGE_SIZE;
550
551         /*
552          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
553          * queue.
554          */
555         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
556         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
557             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
558         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
559 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
560         /*
561          * Allocate memory for the reservation management system's data
562          * structures.
563          */
564         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
565 #endif
566 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
567         /*
568          * pmap_map on arm64, amd64, and mips can come out of the direct-map,
569          * not kvm like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to
570          * include this data.  This includes the vm_page_array and the early
571          * UMA bootstrap pages.
572          */
573         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
574                 dump_add_page(pa);
575 #endif
576         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
577
578         /*
579          * Add physical memory segments corresponding to the available
580          * physical pages.
581          */
582         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
583                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
584
585         /*
586          * Clear all of the page structures
587          */
588         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
589         for (i = 0; i < page_range; i++)
590                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
591         vm_page_array_size = page_range;
592
593         /*
594          * Initialize the physical memory allocator.
595          */
596         vm_phys_init();
597
598         /*
599          * Add every available physical page that is not blacklisted to
600          * the free lists.
601          */
602         vm_cnt.v_page_count = 0;
603         vm_cnt.v_free_count = 0;
604         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
605                 pa = phys_avail[i];
606                 last_pa = phys_avail[i + 1];
607                 while (pa < last_pa) {
608                         vm_phys_add_page(pa);
609                         pa += PAGE_SIZE;
610                 }
611         }
612
613         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
614         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
615         vm_page_blacklist_check(list, listend);
616
617         list = kern_getenv("vm.blacklist");
618         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
619
620         freeenv(list);
621 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
622         /*
623          * Initialize the reservation management system.
624          */
625         vm_reserv_init();
626 #endif
627         return (vaddr);
628 }
629
630 void
631 vm_page_reference(vm_page_t m)
632 {
633
634         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
635 }
636
637 /*
638  *      vm_page_busy_downgrade:
639  *
640  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
641  */
642 void
643 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
644 {
645         u_int x;
646
647         vm_page_assert_xbusied(m);
648
649         for (;;) {
650                 x = m->busy_lock;
651                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
652                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
653                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1) | x))
654                         break;
655         }
656 }
657
658 /*
659  *      vm_page_sbusied:
660  *
661  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
662  */
663 int
664 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
665 {
666         u_int x;
667
668         x = m->busy_lock;
669         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
670 }
671
672 /*
673  *      vm_page_sunbusy:
674  *
675  *      Shared unbusy a page.
676  */
677 void
678 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
679 {
680         u_int x;
681
682         vm_page_assert_sbusied(m);
683
684         for (;;) {
685                 x = m->busy_lock;
686                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
687                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
688                             x - VPB_ONE_SHARER))
689                                 break;
690                         continue;
691                 }
692                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
693                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
694                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
695                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
696                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
697                                 break;
698                         continue;
699                 }
700                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
701                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
702
703                 vm_page_lock(m);
704                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
705                         vm_page_unlock(m);
706                         continue;
707                 }
708                 wakeup(m);
709                 vm_page_unlock(m);
710                 break;
711         }
712 }
713
714 /*
715  *      vm_page_busy_sleep:
716  *
717  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
718  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
719  *
720  *      The given page must be locked.
721  */
722 void
723 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg)
724 {
725         u_int x;
726
727         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
728
729         x = m->busy_lock;
730         if (x == VPB_UNBUSIED) {
731                 vm_page_unlock(m);
732                 return;
733         }
734         if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
735             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS)) {
736                 vm_page_unlock(m);
737                 return;
738         }
739         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
740 }
741
742 /*
743  *      vm_page_trysbusy:
744  *
745  *      Try to shared busy a page.
746  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
747  *      The operation never sleeps.
748  */
749 int
750 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
751 {
752         u_int x;
753
754         for (;;) {
755                 x = m->busy_lock;
756                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
757                         return (0);
758                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
759                         return (1);
760         }
761 }
762
763 /*
764  *      vm_page_xunbusy_hard:
765  *
766  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
767  *      It is assumed that the waiters bit is on.
768  */
769 void
770 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
771 {
772
773         vm_page_assert_xbusied(m);
774
775         vm_page_lock(m);
776         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
777         wakeup(m);
778         vm_page_unlock(m);
779 }
780
781 /*
782  *      vm_page_flash:
783  *
784  *      Wakeup anyone waiting for the page.
785  *      The ownership bits do not change.
786  *
787  *      The given page must be locked.
788  */
789 void
790 vm_page_flash(vm_page_t m)
791 {
792         u_int x;
793
794         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
795
796         for (;;) {
797                 x = m->busy_lock;
798                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
799                         return;
800                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
801                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
802                         break;
803         }
804         wakeup(m);
805 }
806
807 /*
808  * Keep page from being freed by the page daemon
809  * much of the same effect as wiring, except much lower
810  * overhead and should be used only for *very* temporary
811  * holding ("wiring").
812  */
813 void
814 vm_page_hold(vm_page_t mem)
815 {
816
817         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
818         mem->hold_count++;
819 }
820
821 void
822 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
823 {
824
825         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
826         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
827         --mem->hold_count;
828         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
829                 vm_page_free_toq(mem);
830 }
831
832 /*
833  *      vm_page_unhold_pages:
834  *
835  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
836  */
837 void
838 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
839 {
840         struct mtx *mtx, *new_mtx;
841
842         mtx = NULL;
843         for (; count != 0; count--) {
844                 /*
845                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
846                  */
847                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
848                 if (mtx != new_mtx) {
849                         if (mtx != NULL)
850                                 mtx_unlock(mtx);
851                         mtx = new_mtx;
852                         mtx_lock(mtx);
853                 }
854                 vm_page_unhold(*ma);
855                 ma++;
856         }
857         if (mtx != NULL)
858                 mtx_unlock(mtx);
859 }
860
861 vm_page_t
862 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
863 {
864         vm_page_t m;
865
866 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
867         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
868         if (m == NULL)
869                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
870         return (m);
871 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
872         long pi;
873
874         pi = atop(pa);
875         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
876                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
877                 return (m);
878         }
879         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
880 #else
881 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
882 #endif
883 }
884
885 /*
886  *      vm_page_getfake:
887  *
888  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
889  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
890  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
891  */
892 vm_page_t
893 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
894 {
895         vm_page_t m;
896
897         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
898         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
899         return (m);
900 }
901
902 void
903 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
904 {
905
906         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
907                 /*
908                  * The page's memattr might have changed since the
909                  * previous initialization.  Update the pmap to the
910                  * new memattr.
911                  */
912                 goto memattr;
913         }
914         m->phys_addr = paddr;
915         m->queue = PQ_NONE;
916         /* Fictitious pages don't use "segind". */
917         m->flags = PG_FICTITIOUS;
918         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
919         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
920         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
921         m->wire_count = 1;
922         pmap_page_init(m);
923 memattr:
924         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
925 }
926
927 /*
928  *      vm_page_putfake:
929  *
930  *      Release a fictitious page.
931  */
932 void
933 vm_page_putfake(vm_page_t m)
934 {
935
936         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
937         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
938             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
939         uma_zfree(fakepg_zone, m);
940 }
941
942 /*
943  *      vm_page_updatefake:
944  *
945  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
946  *      memory attribute.
947  */
948 void
949 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
950 {
951
952         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
953             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
954         m->phys_addr = paddr;
955         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
956 }
957
958 /*
959  *      vm_page_free:
960  *
961  *      Free a page.
962  */
963 void
964 vm_page_free(vm_page_t m)
965 {
966
967         m->flags &= ~PG_ZERO;
968         vm_page_free_toq(m);
969 }
970
971 /*
972  *      vm_page_free_zero:
973  *
974  *      Free a page to the zerod-pages queue
975  */
976 void
977 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
978 {
979
980         m->flags |= PG_ZERO;
981         vm_page_free_toq(m);
982 }
983
984 /*
985  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
986  * array which was optionally read ahead or behind.
987  */
988 void
989 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
990 {
991
992         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
993         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
994
995         /*
996          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
997          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
998          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
999          * unless the page is wanted by another thread.
1000          */
1001         vm_page_lock(m);
1002         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1003                 vm_page_activate(m);
1004         else
1005                 vm_page_deactivate(m);
1006         vm_page_unlock(m);
1007         vm_page_xunbusy(m);
1008 }
1009
1010 /*
1011  *      vm_page_sleep_if_busy:
1012  *
1013  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1014  *      Returns TRUE if the thread slept.
1015  *
1016  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1017  *      be locked.
1018  */
1019 int
1020 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1021 {
1022         vm_object_t obj;
1023
1024         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1025         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1026
1027         if (vm_page_busied(m)) {
1028                 /*
1029                  * The page-specific object must be cached because page
1030                  * identity can change during the sleep, causing the
1031                  * re-lock of a different object.
1032                  * It is assumed that a reference to the object is already
1033                  * held by the callers.
1034                  */
1035                 obj = m->object;
1036                 vm_page_lock(m);
1037                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1038                 vm_page_busy_sleep(m, msg);
1039                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1040                 return (TRUE);
1041         }
1042         return (FALSE);
1043 }
1044
1045 /*
1046  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1047  *
1048  *      Set all bits in the page's dirty field.
1049  *
1050  *      The object containing the specified page must be locked if the
1051  *      call is made from the machine-independent layer.
1052  *
1053  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1054  *
1055  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1056  */
1057 void
1058 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1059 {
1060
1061         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
1062         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1063             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
1064         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1065             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1066         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1067 }
1068
1069 /*
1070  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1071  *
1072  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1073  *
1074  *      The object must be locked.
1075  */
1076 int
1077 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1078 {
1079         vm_page_t mpred;
1080
1081         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1082         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1083         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1084 }
1085
1086 /*
1087  *      vm_page_insert_after:
1088  *
1089  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1090  *
1091  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1092  *      the specified object.
1093  *
1094  *      The object must be locked.
1095  */
1096 static int
1097 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1098     vm_page_t mpred)
1099 {
1100         vm_pindex_t sidx;
1101         vm_object_t sobj;
1102         vm_page_t msucc;
1103
1104         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1105         KASSERT(m->object == NULL,
1106             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1107         if (mpred != NULL) {
1108                 KASSERT(mpred->object == object,
1109                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1110                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1111                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1112                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1113         } else
1114                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1115         if (msucc != NULL)
1116                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1117                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1118
1119         /*
1120          * Record the object/offset pair in this page
1121          */
1122         sobj = m->object;
1123         sidx = m->pindex;
1124         m->object = object;
1125         m->pindex = pindex;
1126
1127         /*
1128          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1129          */
1130         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1131                 m->object = sobj;
1132                 m->pindex = sidx;
1133                 return (1);
1134         }
1135         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1136         return (0);
1137 }
1138
1139 /*
1140  *      vm_page_insert_radixdone:
1141  *
1142  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1143  *      radix trie hooking.
1144  *
1145  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1146  *      specified object.
1147  *
1148  *      The object must be locked.
1149  */
1150 static void
1151 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1152 {
1153
1154         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1155         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1156             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1157         if (mpred != NULL) {
1158                 KASSERT(mpred->object == object,
1159                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1160                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1161                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1162         }
1163
1164         if (mpred != NULL)
1165                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1166         else
1167                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1168
1169         /*
1170          * Show that the object has one more resident page.
1171          */
1172         object->resident_page_count++;
1173
1174         /*
1175          * Hold the vnode until the last page is released.
1176          */
1177         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1178                 vhold(object->handle);
1179
1180         /*
1181          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1182          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1183          */
1184         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1185                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1186 }
1187
1188 /*
1189  *      vm_page_remove:
1190  *
1191  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
1192  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
1193  *      the backing store.
1194  *
1195  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1196  */
1197 void
1198 vm_page_remove(vm_page_t m)
1199 {
1200         vm_object_t object;
1201         boolean_t lockacq;
1202
1203         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1204                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1205         if ((object = m->object) == NULL)
1206                 return;
1207         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1208         if (vm_page_xbusied(m)) {
1209                 lockacq = FALSE;
1210                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 &&
1211                     !mtx_owned(vm_page_lockptr(m))) {
1212                         lockacq = TRUE;
1213                         vm_page_lock(m);
1214                 }
1215                 vm_page_flash(m);
1216                 atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
1217                 if (lockacq)
1218                         vm_page_unlock(m);
1219         }
1220
1221         /*
1222          * Now remove from the object's list of backed pages.
1223          */
1224         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1225         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1226
1227         /*
1228          * And show that the object has one fewer resident page.
1229          */
1230         object->resident_page_count--;
1231
1232         /*
1233          * The vnode may now be recycled.
1234          */
1235         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1236                 vdrop(object->handle);
1237
1238         m->object = NULL;
1239 }
1240
1241 /*
1242  *      vm_page_lookup:
1243  *
1244  *      Returns the page associated with the object/offset
1245  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1246  *
1247  *      The object must be locked.
1248  */
1249 vm_page_t
1250 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1251 {
1252
1253         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1254         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1255 }
1256
1257 /*
1258  *      vm_page_find_least:
1259  *
1260  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1261  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1262  *
1263  *      The object must be locked.
1264  */
1265 vm_page_t
1266 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1267 {
1268         vm_page_t m;
1269
1270         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1271         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1272                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1273         return (m);
1274 }
1275
1276 /*
1277  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1278  * resident; if none is found, NULL is returned.
1279  *
1280  * The object must be locked.
1281  */
1282 vm_page_t
1283 vm_page_next(vm_page_t m)
1284 {
1285         vm_page_t next;
1286
1287         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1288         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1289             next->pindex != m->pindex + 1)
1290                 next = NULL;
1291         return (next);
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1296  * resident; if none is found, NULL is returned.
1297  *
1298  * The object must be locked.
1299  */
1300 vm_page_t
1301 vm_page_prev(vm_page_t m)
1302 {
1303         vm_page_t prev;
1304
1305         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1306         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1307             prev->pindex != m->pindex - 1)
1308                 prev = NULL;
1309         return (prev);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1314  * pindex which must be already present in the object.
1315  *
1316  * The existing page must not be on a paging queue.
1317  */
1318 vm_page_t
1319 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1320 {
1321         vm_page_t mold;
1322
1323         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1324         KASSERT(mnew->object == NULL,
1325             ("vm_page_replace: page already in object"));
1326
1327         /*
1328          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1329          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1330          * dance.  Double check such functions for more comments.
1331          */
1332
1333         mnew->object = object;
1334         mnew->pindex = pindex;
1335         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1336         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1337             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1338
1339         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1340         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1341         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1342
1343         mold->object = NULL;
1344         vm_page_xunbusy(mold);
1345
1346         /*
1347          * The object's resident_page_count does not change because we have
1348          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1349          */
1350         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1351                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1352         return (mold);
1353 }
1354
1355 /*
1356  *      vm_page_rename:
1357  *
1358  *      Move the given memory entry from its
1359  *      current object to the specified target object/offset.
1360  *
1361  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1362  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1363  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1364  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1365  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1366  *
1367  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1368  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1369  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1370  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1371  *            on the cache.
1372  *
1373  *      The objects must be locked.
1374  */
1375 int
1376 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1377 {
1378         vm_page_t mpred;
1379         vm_pindex_t opidx;
1380
1381         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1382
1383         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1384         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1385             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1386
1387         /*
1388          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1389          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1390          * function.
1391          */
1392         opidx = m->pindex;
1393         m->pindex = new_pindex;
1394         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1395                 m->pindex = opidx;
1396                 return (1);
1397         }
1398
1399         /*
1400          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1401          * the listq iterator is tainted.
1402          */
1403         m->pindex = opidx;
1404         vm_page_lock(m);
1405         vm_page_remove(m);
1406
1407         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1408         m->pindex = new_pindex;
1409         m->object = new_object;
1410         vm_page_unlock(m);
1411         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1412         vm_page_dirty(m);
1413         return (0);
1414 }
1415
1416 /*
1417  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1418  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1419  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1420  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1421  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1422  *      vnode's hold count is reduced.
1423  */
1424 void
1425 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1426 {
1427         vm_page_t m;
1428         boolean_t empty;
1429
1430         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1431         if (__predict_false(vm_radix_is_empty(&object->cache))) {
1432                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1433                 return;
1434         }
1435         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1436                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1437                         break;
1438                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1439                 vm_page_cache_turn_free(m);
1440         }
1441         empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
1442         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1443         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1444                 vdrop(object->handle);
1445 }
1446
1447 /*
1448  *      Returns the cached page that is associated with the given
1449  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1450  *
1451  *      The free page queue must be locked.
1452  */
1453 static inline vm_page_t
1454 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1455 {
1456
1457         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1458         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1459 }
1460
1461 /*
1462  *      Remove the given cached page from its containing object's
1463  *      collection of cached pages.
1464  *
1465  *      The free page queue must be locked.
1466  */
1467 static void
1468 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1469 {
1470
1471         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1472         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1473             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1474         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1475         m->object = NULL;
1476         vm_cnt.v_cache_count--;
1477 }
1478
1479 /*
1480  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1481  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1482  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1483  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1484  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1485  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1486  *      correspond to offset zero in the new object.
1487  *
1488  *      The new object must be locked.
1489  */
1490 void
1491 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1492     vm_object_t new_object)
1493 {
1494         vm_page_t m;
1495
1496         /*
1497          * Insertion into an object's collection of cached pages
1498          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1499          * not.
1500          */
1501         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1502         KASSERT(vm_radix_is_empty(&new_object->cache),
1503             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1504             new_object));
1505         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1506         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1507             offidxstart)) != NULL) {
1508                 /*
1509                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1510                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1511                  * cache to the new object's cache.
1512                  */
1513                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1514                         break;
1515                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1516                 /* Update the page's object and offset. */
1517                 m->object = new_object;
1518                 m->pindex -= offidxstart;
1519                 if (vm_radix_insert(&new_object->cache, m))
1520                         vm_page_cache_turn_free(m);
1521         }
1522         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1523 }
1524
1525 /*
1526  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1527  *      offset, and FALSE otherwise.
1528  *
1529  *      The object must be locked.
1530  */
1531 boolean_t
1532 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1533 {
1534         vm_page_t m;
1535
1536         /*
1537          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1538          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1539          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1540          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1541          * exist.
1542          */
1543         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1544         if (__predict_true(vm_object_cache_is_empty(object)))
1545                 return (FALSE);
1546         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1547         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1548         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1549         return (m != NULL);
1550 }
1551
1552 /*
1553  *      vm_page_alloc:
1554  *
1555  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1556  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1557  *
1558  *      The caller must always specify an allocation class.
1559  *
1560  *      allocation classes:
1561  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1562  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1563  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1564  *
1565  *      optional allocation flags:
1566  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1567  *                              intends to allocate
1568  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1569  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1570  *                              is cached
1571  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1572  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1573  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1574  *                              should not be exclusive busy
1575  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1576  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1577  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1578  *
1579  *      This routine may not sleep.
1580  */
1581 vm_page_t
1582 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1583 {
1584         struct vnode *vp = NULL;
1585         vm_object_t m_object;
1586         vm_page_t m, mpred;
1587         int flags, req_class;
1588
1589         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1590         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1591             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1592             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1593             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1594             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1595             req));
1596         if (object != NULL)
1597                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1598
1599         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1600
1601         /*
1602          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1603          */
1604         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1605                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1606
1607         if (object != NULL) {
1608                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1609                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1610                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1611         }
1612
1613         /*
1614          * The page allocation request can came from consumers which already
1615          * hold the free page queue mutex, like vm_page_insert() in
1616          * vm_page_cache().
1617          */
1618         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
1619         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1620             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1621             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1622             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1623             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0)) {
1624                 /*
1625                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1626                  * exceeds the minimum for the request class.
1627                  */
1628                 if (object != NULL &&
1629                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1630                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1631                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1632                                 return (NULL);
1633                         }
1634                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1635                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1636 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1637                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1638 #else
1639                         else
1640 #endif
1641                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1642                                     " from the free queue", m);
1643                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1644                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1645                         return (NULL);
1646 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1647                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1648                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1649                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL) {
1650 #else
1651                 } else {
1652 #endif
1653                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1654                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1655 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1656                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1657                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1658                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1659                                     0);
1660                         }
1661 #endif
1662                 }
1663         } else {
1664                 /*
1665                  * Not allocatable, give up.
1666                  */
1667                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1668                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1669                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1670                 pagedaemon_wakeup();
1671                 return (NULL);
1672         }
1673
1674         /*
1675          *  At this point we had better have found a good page.
1676          */
1677         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1678         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1679             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1680         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1681         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1682         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1683             ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1684         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1685         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1686             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1687             pmap_page_get_memattr(m)));
1688         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1689                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1690                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1691                 KASSERT(m->valid != 0,
1692                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1693                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1694                         vm_cnt.v_reactivated++;
1695                 else
1696                         m->valid = 0;
1697                 m_object = m->object;
1698                 vm_page_cache_remove(m);
1699                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1700                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1701                         vp = m_object->handle;
1702         } else {
1703                 KASSERT(m->valid == 0,
1704                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1705                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1706                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1707                         vm_page_zero_count--;
1708         }
1709         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1710
1711         /*
1712          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1713          */
1714         flags = 0;
1715         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1716                 flags = PG_ZERO;
1717         flags &= m->flags;
1718         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1719                 flags |= PG_NODUMP;
1720         m->flags = flags;
1721         m->aflags = 0;
1722         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1723             VPO_UNMANAGED : 0;
1724         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1725         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1726                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1727         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1728                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1729         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1730                 /*
1731                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1732                  * page is inserted into the object.
1733                  */
1734                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1735                 m->wire_count = 1;
1736         }
1737         m->act_count = 0;
1738
1739         if (object != NULL) {
1740                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1741                         /* See the comment below about hold count. */
1742                         if (vp != NULL)
1743                                 vdrop(vp);
1744                         pagedaemon_wakeup();
1745                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1746                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1747                                 m->wire_count = 0;
1748                         }
1749                         m->object = NULL;
1750                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1751                         vm_page_free(m);
1752                         return (NULL);
1753                 }
1754
1755                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1756                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1757                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1758                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1759         } else
1760                 m->pindex = pindex;
1761
1762         /*
1763          * The following call to vdrop() must come after the above call
1764          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1765          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1766          * temporarily become zero.
1767          */
1768         if (vp != NULL)
1769                 vdrop(vp);
1770
1771         /*
1772          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1773          * we would be nearly out of memory.
1774          */
1775         if (vm_paging_needed())
1776                 pagedaemon_wakeup();
1777
1778         return (m);
1779 }
1780
1781 static void
1782 vm_page_alloc_contig_vdrop(struct spglist *lst)
1783 {
1784
1785         while (!SLIST_EMPTY(lst)) {
1786                 vdrop((struct vnode *)SLIST_FIRST(lst)-> plinks.s.pv);
1787                 SLIST_REMOVE_HEAD(lst, plinks.s.ss);
1788         }
1789 }
1790
1791 /*
1792  *      vm_page_alloc_contig:
1793  *
1794  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1795  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1796  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1797  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1798  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1799  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1800  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1801  *      and "boundary" must be a power of two.
1802  *
1803  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1804  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1805  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1806  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1807  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1808  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1809  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1810  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1811  *
1812  *      The caller must always specify an allocation class.
1813  *
1814  *      allocation classes:
1815  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1816  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1817  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1818  *
1819  *      optional allocation flags:
1820  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1821  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1822  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1823  *                              should not be exclusive busy
1824  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1825  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1826  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1827  *
1828  *      This routine may not sleep.
1829  */
1830 vm_page_t
1831 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1832     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1833     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1834 {
1835         struct vnode *drop;
1836         struct spglist deferred_vdrop_list;
1837         vm_page_t m, m_tmp, m_ret;
1838         u_int flags;
1839         int req_class;
1840
1841         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1842             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1843             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1844             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1845             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1846             req));
1847         if (object != NULL) {
1848                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1849                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1850                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1851                     object));
1852         }
1853         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1854         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1855
1856         /*
1857          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1858          */
1859         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1860                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1861
1862         SLIST_INIT(&deferred_vdrop_list);
1863         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1864         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1865             vm_cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1866             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1867             vm_cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1868             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages)) {
1869 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1870 retry:
1871                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1872                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1873                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1874 #endif
1875                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1876                             alignment, boundary);
1877         } else {
1878                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1879                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1880                 pagedaemon_wakeup();
1881                 return (NULL);
1882         }
1883         if (m_ret != NULL)
1884                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1885                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1886                         if (drop != NULL) {
1887                                 /*
1888                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1889                                  */
1890                                 m->plinks.s.pv = drop;
1891                                 SLIST_INSERT_HEAD(&deferred_vdrop_list, m,
1892                                     plinks.s.ss);
1893                         }
1894                 }
1895         else {
1896 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1897                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1898                     boundary))
1899                         goto retry;
1900 #endif
1901         }
1902         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1903         if (m_ret == NULL)
1904                 return (NULL);
1905
1906         /*
1907          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1908          */
1909         flags = 0;
1910         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1911                 flags = PG_ZERO;
1912         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1913                 flags |= PG_NODUMP;
1914         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1915                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1916         if (object != NULL) {
1917                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1918                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1919                         memattr = object->memattr;
1920         }
1921         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1922                 m->aflags = 0;
1923                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1924                 m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1925                 if (object != NULL) {
1926                         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1927                                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1928                         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1929                                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1930                 }
1931                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1932                         m->wire_count = 1;
1933                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1934                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1935                 if (object != NULL) {
1936                         if (vm_page_insert(m, object, pindex)) {
1937                                 vm_page_alloc_contig_vdrop(
1938                                     &deferred_vdrop_list);
1939                                 if (vm_paging_needed())
1940                                         pagedaemon_wakeup();
1941                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1942                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
1943                                             npages);
1944                                 for (m_tmp = m, m = m_ret;
1945                                     m < &m_ret[npages]; m++) {
1946                                         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1947                                                 m->wire_count = 0;
1948                                         if (m >= m_tmp)
1949                                                 m->object = NULL;
1950                                         vm_page_free(m);
1951                                 }
1952                                 return (NULL);
1953                         }
1954                 } else
1955                         m->pindex = pindex;
1956                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1957                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1958                 pindex++;
1959         }
1960         vm_page_alloc_contig_vdrop(&deferred_vdrop_list);
1961         if (vm_paging_needed())
1962                 pagedaemon_wakeup();
1963         return (m_ret);
1964 }
1965
1966 /*
1967  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1968  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1969  *
1970  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1971  *
1972  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1973  */
1974 static struct vnode *
1975 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1976 {
1977         struct vnode *drop;
1978         vm_object_t m_object;
1979
1980         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1981             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1982             m, m->queue));
1983         KASSERT(m->wire_count == 0,
1984             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1985         KASSERT(m->hold_count == 0,
1986             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1987         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1988             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1989         KASSERT(m->dirty == 0,
1990             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1991         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1992             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1993             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1994         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1995         drop = NULL;
1996         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1997                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1998                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
1999                 m->valid = 0;
2000                 m_object = m->object;
2001                 vm_page_cache_remove(m);
2002                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
2003                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
2004                         drop = m_object->handle;
2005         } else {
2006                 KASSERT(m->valid == 0,
2007                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
2008                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2009                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2010                         vm_page_zero_count--;
2011         }
2012         return (drop);
2013 }
2014
2015 /*
2016  *      vm_page_alloc_freelist:
2017  *
2018  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2019  *
2020  *      The caller must always specify an allocation class.
2021  *
2022  *      allocation classes:
2023  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2024  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2025  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2026  *
2027  *      optional allocation flags:
2028  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2029  *                              intends to allocate
2030  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2031  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2032  *
2033  *      This routine may not sleep.
2034  */
2035 vm_page_t
2036 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
2037 {
2038         struct vnode *drop;
2039         vm_page_t m;
2040         u_int flags;
2041         int req_class;
2042
2043         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2044
2045         /*
2046          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2047          */
2048         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2049                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2050
2051         /*
2052          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2053          */
2054         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
2055         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2056             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2057             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2058             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2059             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0))
2060                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2061         else {
2062                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2063                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2064                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2065                 pagedaemon_wakeup();
2066                 return (NULL);
2067         }
2068         if (m == NULL) {
2069                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2070                 return (NULL);
2071         }
2072         drop = vm_page_alloc_init(m);
2073         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2074
2075         /*
2076          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2077          */
2078         m->aflags = 0;
2079         flags = 0;
2080         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2081                 flags = PG_ZERO;
2082         m->flags &= flags;
2083         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2084                 /*
2085                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2086                  * not belong to an object.
2087                  */
2088                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2089                 m->wire_count = 1;
2090         }
2091         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2092         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2093         if (drop != NULL)
2094                 vdrop(drop);
2095         if (vm_paging_needed())
2096                 pagedaemon_wakeup();
2097         return (m);
2098 }
2099
2100 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2101 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2102 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2103
2104 /*
2105  *      vm_page_scan_contig:
2106  *
2107  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2108  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2109  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2110  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2111  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2112  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2113  *      multiple of "boundary".
2114  *
2115  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2116  *      structure within vm_page_array[].
2117  *
2118  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2119  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2120  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2121  */
2122 vm_page_t
2123 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2124     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2125 {
2126         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2127         vm_object_t object;
2128         vm_paddr_t pa;
2129         vm_page_t m, m_run;
2130 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2131         int level;
2132 #endif
2133         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2134
2135         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2136         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2137         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2138         m_run = NULL;
2139         run_len = 0;
2140         m_mtx = NULL;
2141         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2142                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2143                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2144
2145                 /*
2146                  * If the current page would be the start of a run, check its
2147                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2148                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2149                  * terminate the scan or advance to the next page that
2150                  * satisfies the failed condition.
2151                  */
2152                 if (run_len == 0) {
2153                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2154                         if (m + npages > m_end)
2155                                 break;
2156                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2157                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2158                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2159                                 continue;
2160                         }
2161                         if (((pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1)) & ~(boundary -
2162                             1)) != 0) {
2163                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2164                                 continue;
2165                         }
2166                 } else
2167                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2168
2169                 /*
2170                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2171                  */
2172                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2173                 if (m_mtx != new_mtx) {
2174                         if (m_mtx != NULL)
2175                                 mtx_unlock(m_mtx);
2176                         m_mtx = new_mtx;
2177                         mtx_lock(m_mtx);
2178                 }
2179                 m_inc = 1;
2180 retry:
2181                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2182                         run_ext = 0;
2183 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2184                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2185                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2186                         run_ext = 0;
2187                         /* Advance to the end of the reservation. */
2188                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2189                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2190                             pa);
2191                 }
2192 #endif
2193                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2194                         /*
2195                          * The page is considered eligible for relocation if
2196                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2197                          * the page daemon.
2198                          */
2199                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2200                                 mtx_unlock(m_mtx);
2201                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2202                                 mtx_lock(m_mtx);
2203                                 if (m->object != object) {
2204                                         /*
2205                                          * The page may have been freed.
2206                                          */
2207                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2208                                         goto retry;
2209                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2210                                     m->hold_count != 0) {
2211                                         run_ext = 0;
2212                                         goto unlock;
2213                                 }
2214                         }
2215                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2216                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2217                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2218                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2219                             object->type != OBJT_SWAP &&
2220                             object->type != OBJT_VNODE)
2221                                 run_ext = 0;
2222                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2223                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2224                                 /*
2225                                  * The page is cached or recently converted
2226                                  * from cached to free.
2227                                  */
2228 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2229                                 if (level >= 0) {
2230                                         /*
2231                                          * The page is reserved.  Extend the
2232                                          * current run by one page.
2233                                          */
2234                                         run_ext = 1;
2235                                 } else
2236 #endif
2237                                 if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2238                                         /*
2239                                          * The page is enqueued in the
2240                                          * physical memory allocator's cache/
2241                                          * free page queues.  Moreover, it is
2242                                          * the first page in a power-of-two-
2243                                          * sized run of contiguous cache/free
2244                                          * pages.  Add these pages to the end
2245                                          * of the current run, and jump
2246                                          * ahead.
2247                                          */
2248                                         run_ext = 1 << order;
2249                                         m_inc = 1 << order;
2250                                 } else
2251                                         run_ext = 0;
2252 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2253                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2254                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2255                                 run_ext = 0;
2256                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2257                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2258                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2259                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2260 #endif
2261                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2262                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2263                                 /*
2264                                  * The page is allocated but eligible for
2265                                  * relocation.  Extend the current run by one
2266                                  * page.
2267                                  */
2268                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2269                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2270                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2271                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2272                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2273                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2274                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2275                                 run_ext = 1;
2276                         } else
2277                                 run_ext = 0;
2278 unlock:
2279                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2280 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2281                 } else if (level >= 0) {
2282                         /*
2283                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2284                          * other words, it is still cached or free.  Extend
2285                          * the current run by one page.
2286                          */
2287                         run_ext = 1;
2288 #endif
2289                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2290                         /*
2291                          * The page is enqueued in the physical memory
2292                          * allocator's cache/free page queues.  Moreover, it
2293                          * is the first page in a power-of-two-sized run of
2294                          * contiguous cache/free pages.  Add these pages to
2295                          * the end of the current run, and jump ahead.
2296                          */
2297                         run_ext = 1 << order;
2298                         m_inc = 1 << order;
2299                 } else {
2300                         /*
2301                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2302                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2303                          * cache/free page queues.  However, it is not the
2304                          * first page in a run of contiguous cache/free pages.
2305                          * (This case rarely occurs because the scan is
2306                          * performed in ascending order.) (2) It is not
2307                          * reserved, and it is transitioning from free to
2308                          * allocated.  (Conversely, the transition from
2309                          * allocated to free for managed pages is blocked by
2310                          * the page lock.) (3) It is allocated but not
2311                          * contained by an object and not wired, e.g.,
2312                          * allocated by Xen's balloon driver.
2313                          */
2314                         run_ext = 0;
2315                 }
2316
2317                 /*
2318                  * Extend or reset the current run of pages.
2319                  */
2320                 if (run_ext > 0) {
2321                         if (run_len == 0)
2322                                 m_run = m;
2323                         run_len += run_ext;
2324                 } else {
2325                         if (run_len > 0) {
2326                                 m_run = NULL;
2327                                 run_len = 0;
2328                         }
2329                 }
2330         }
2331         if (m_mtx != NULL)
2332                 mtx_unlock(m_mtx);
2333         if (run_len >= npages)
2334                 return (m_run);
2335         return (NULL);
2336 }
2337
2338 /*
2339  *      vm_page_reclaim_run:
2340  *
2341  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2342  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2343  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2344  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2345  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2346  *      physical address above "high".
2347  *
2348  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2349  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2350  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2351  *      unsuccessful.
2352  *
2353  *      "req_class" must be an allocation class.
2354  */
2355 static int
2356 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2357     vm_paddr_t high)
2358 {
2359         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2360         struct spglist free;
2361         vm_object_t object;
2362         vm_paddr_t pa;
2363         vm_page_t m, m_end, m_new;
2364         int error, order, req;
2365
2366         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2367             ("req_class is not an allocation class"));
2368         SLIST_INIT(&free);
2369         error = 0;
2370         m = m_run;
2371         m_end = m_run + npages;
2372         m_mtx = NULL;
2373         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2374                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2375                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2376
2377                 /*
2378                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2379                  */
2380                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2381                 if (m_mtx != new_mtx) {
2382                         if (m_mtx != NULL)
2383                                 mtx_unlock(m_mtx);
2384                         m_mtx = new_mtx;
2385                         mtx_lock(m_mtx);
2386                 }
2387 retry:
2388                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2389                         error = EBUSY;
2390                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2391                         /*
2392                          * The page is relocated if and only if it could be
2393                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2394                          */
2395                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2396                                 mtx_unlock(m_mtx);
2397                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2398                                 mtx_lock(m_mtx);
2399                                 if (m->object != object) {
2400                                         /*
2401                                          * The page may have been freed.
2402                                          */
2403                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2404                                         goto retry;
2405                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2406                                     m->hold_count != 0) {
2407                                         error = EBUSY;
2408                                         goto unlock;
2409                                 }
2410                         }
2411                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2412                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2413                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2414                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2415                             object->type != OBJT_SWAP &&
2416                             object->type != OBJT_VNODE)
2417                                 error = EINVAL;
2418                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2419                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2420                                 /*
2421                                  * The page is cached or recently converted
2422                                  * from cached to free.
2423                                  */
2424                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2425                                 goto cached;
2426                         } else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2427                                 error = EINVAL;
2428                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2429                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2430                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2431                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2432                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2433                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2434                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2435                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2436                                 if (m->valid != 0) {
2437                                         /*
2438                                          * First, try to allocate a new page
2439                                          * that is above "high".  Failing
2440                                          * that, try to allocate a new page
2441                                          * that is below "m_run".  Allocate
2442                                          * the new page between the end of
2443                                          * "m_run" and "high" only as a last
2444                                          * resort.
2445                                          */
2446                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2447                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2448                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2449                                         if (trunc_page(high) !=
2450                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2451                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2452                                                     NULL, 0, req, 1,
2453                                                     round_page(high),
2454                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2455                                                     PAGE_SIZE, 0,
2456                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2457                                         } else
2458                                                 m_new = NULL;
2459                                         if (m_new == NULL) {
2460                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2461                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2462                                                     NULL, 0, req, 1,
2463                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2464                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2465                                         }
2466                                         if (m_new == NULL) {
2467                                                 pa += ptoa(npages);
2468                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2469                                                     NULL, 0, req, 1,
2470                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2471                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2472                                         }
2473                                         if (m_new == NULL) {
2474                                                 error = ENOMEM;
2475                                                 goto unlock;
2476                                         }
2477                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2478                                             ("page %p is wired", m));
2479
2480                                         /*
2481                                          * Replace "m" with the new page.  For
2482                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2483                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2484                                          * as if vm_page_free() was called.
2485                                          */
2486                                         if (object->ref_count != 0)
2487                                                 pmap_remove_all(m);
2488                                         m_new->aflags = m->aflags;
2489                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2490                                             ("page %p is managed", m));
2491                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2492                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2493                                         m_new->valid = m->valid;
2494                                         m_new->dirty = m->dirty;
2495                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2496                                         vm_page_xbusy(m);
2497                                         vm_page_remque(m);
2498                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2499                                             m->pindex, m);
2500                                         m->valid = 0;
2501                                         vm_page_undirty(m);
2502
2503                                         /*
2504                                          * The new page must be deactivated
2505                                          * before the object is unlocked.
2506                                          */
2507                                         new_mtx = vm_page_lockptr(m_new);
2508                                         if (m_mtx != new_mtx) {
2509                                                 mtx_unlock(m_mtx);
2510                                                 m_mtx = new_mtx;
2511                                                 mtx_lock(m_mtx);
2512                                         }
2513                                         vm_page_deactivate(m_new);
2514                                 } else {
2515                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2516                                         vm_page_remque(m);
2517                                         vm_page_remove(m);
2518                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2519                                             ("page %p is dirty", m));
2520                                 }
2521                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2522                         } else
2523                                 error = EBUSY;
2524 unlock:
2525                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2526                 } else {
2527 cached:
2528                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2529                         order = m->order;
2530                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2531                                 /*
2532                                  * The page is enqueued in the physical memory
2533                                  * allocator's cache/free page queues.
2534                                  * Moreover, it is the first page in a power-
2535                                  * of-two-sized run of contiguous cache/free
2536                                  * pages.  Jump ahead to the last page within
2537                                  * that run, and continue from there.
2538                                  */
2539                                 m += (1 << order) - 1;
2540                         }
2541 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2542                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2543                                 order = 0;
2544 #endif
2545                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2546                         if (order == VM_NFREEORDER)
2547                                 error = EINVAL;
2548                 }
2549         }
2550         if (m_mtx != NULL)
2551                 mtx_unlock(m_mtx);
2552         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2553                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2554                 do {
2555                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2556                         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2557 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2558                         if (!vm_reserv_free_page(m))
2559 #else
2560                         if (true)
2561 #endif
2562                                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2563                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2564                 vm_page_zero_idle_wakeup();
2565                 vm_page_free_wakeup();
2566                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2567         }
2568         return (error);
2569 }
2570
2571 #define NRUNS   16
2572
2573 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2574
2575 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2576
2577 #define MIN_RECLAIM     8
2578
2579 /*
2580  *      vm_page_reclaim_contig:
2581  *
2582  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2583  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2584  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2585  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2586  *      fail due to a shortage of cache/free pages.  When reclamation fails,
2587  *      callers are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed
2588  *      allocation operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2589  *
2590  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2591  *
2592  *      allocation classes:
2593  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2594  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2595  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2596  *
2597  *      The optional allocation flags are ignored.
2598  *
2599  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2600  *      must be a power of two.
2601  */
2602 bool
2603 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2604     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2605 {
2606         vm_paddr_t curr_low;
2607         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2608         u_long count, reclaimed;
2609         int error, i, options, req_class;
2610
2611         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2612         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2613         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2614         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2615
2616         /*
2617          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2618          */
2619         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2620                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2621
2622         /*
2623          * Return if the number of cached and free pages cannot satisfy the
2624          * requested allocation.
2625          */
2626         count = vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count;
2627         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2628             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2629             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2630                 return (false);
2631
2632         /*
2633          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2634          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2635          */
2636         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2637                 /*
2638                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2639                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2640                  */
2641                 curr_low = low;
2642                 count = 0;
2643                 for (;;) {
2644                         m_run = vm_phys_scan_contig(npages, curr_low, high,
2645                             alignment, boundary, options);
2646                         if (m_run == NULL)
2647                                 break;
2648                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2649                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2650                         count++;
2651                 }
2652
2653                 /*
2654                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2655                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2656                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2657                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2658                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2659                  */
2660                 reclaimed = 0;
2661                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2662                         count--;
2663                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2664                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2665                             high);
2666                         if (error == 0) {
2667                                 reclaimed += npages;
2668                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2669                                         return (true);
2670                         }
2671                 }
2672
2673                 /*
2674                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2675                  * the last scan had no restrictions.
2676                  */
2677                 if (options == VPSC_NORESERV)
2678                         options = VPSC_NOSUPER;
2679                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2680                         options = VPSC_ANY;
2681                 else if (options == VPSC_ANY)
2682                         return (reclaimed != 0);
2683         }
2684 }
2685
2686 /*
2687  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2688  *
2689  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2690  *      - Called in various places before memory allocations.
2691  */
2692 void
2693 vm_wait(void)
2694 {
2695
2696         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2697         if (curproc == pageproc) {
2698                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2699                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2700                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2701         } else {
2702                 if (!vm_pages_needed) {
2703                         vm_pages_needed = 1;
2704                         wakeup(&vm_pages_needed);
2705                 }
2706                 msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
2707                     "vmwait", 0);
2708         }
2709 }
2710
2711 /*
2712  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2713  *
2714  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2715  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2716  *        can be easily tracked.
2717  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2718  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2719  *        this balance without careful testing first.
2720  */
2721 void
2722 vm_waitpfault(void)
2723 {
2724
2725         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2726         if (!vm_pages_needed) {
2727                 vm_pages_needed = 1;
2728                 wakeup(&vm_pages_needed);
2729         }
2730         msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
2731             "pfault", 0);
2732 }
2733
2734 struct vm_pagequeue *
2735 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2736 {
2737
2738         return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2739 }
2740
2741 /*
2742  *      vm_page_dequeue:
2743  *
2744  *      Remove the given page from its current page queue.
2745  *
2746  *      The page must be locked.
2747  */
2748 void
2749 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2750 {
2751         struct vm_pagequeue *pq;
2752
2753         vm_page_assert_locked(m);
2754         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2755             m));
2756         pq = vm_page_pagequeue(m);
2757         vm_pagequeue_lock(pq);
2758         m->queue = PQ_NONE;
2759         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2760         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2761         vm_pagequeue_unlock(pq);
2762 }
2763
2764 /*
2765  *      vm_page_dequeue_locked:
2766  *
2767  *      Remove the given page from its current page queue.
2768  *
2769  *      The page and page queue must be locked.
2770  */
2771 void
2772 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2773 {
2774         struct vm_pagequeue *pq;
2775
2776         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2777         pq = vm_page_pagequeue(m);
2778         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2779         m->queue = PQ_NONE;
2780         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2781         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2782 }
2783
2784 /*
2785  *      vm_page_enqueue:
2786  *
2787  *      Add the given page to the specified page queue.
2788  *
2789  *      The page must be locked.
2790  */
2791 static void
2792 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2793 {
2794         struct vm_pagequeue *pq;
2795
2796         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2797         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2798             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2799             queue, m));
2800         pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2801         vm_pagequeue_lock(pq);
2802         m->queue = queue;
2803         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2804         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2805         vm_pagequeue_unlock(pq);
2806 }
2807
2808 /*
2809  *      vm_page_requeue:
2810  *
2811  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2812  *
2813  *      The page must be locked.
2814  */
2815 void
2816 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2817 {
2818         struct vm_pagequeue *pq;
2819
2820         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2821         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2822             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2823         pq = vm_page_pagequeue(m);
2824         vm_pagequeue_lock(pq);
2825         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2826         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2827         vm_pagequeue_unlock(pq);
2828 }
2829
2830 /*
2831  *      vm_page_requeue_locked:
2832  *
2833  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2834  *
2835  *      The page queue must be locked.
2836  */
2837 void
2838 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2839 {
2840         struct vm_pagequeue *pq;
2841
2842         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2843             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2844         pq = vm_page_pagequeue(m);
2845         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2846         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2847         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2848 }
2849
2850 /*
2851  *      vm_page_activate:
2852  *
2853  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2854  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2855  *      mess with it.
2856  *
2857  *      The page must be locked.
2858  */
2859 void
2860 vm_page_activate(vm_page_t m)
2861 {
2862         int queue;
2863
2864         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2865         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2866                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2867                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2868                                 m->act_count = ACT_INIT;
2869                         if (queue != PQ_NONE)
2870                                 vm_page_dequeue(m);
2871                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2872                 } else
2873                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2874                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2875         } else {
2876                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2877                         m->act_count = ACT_INIT;
2878         }
2879 }
2880
2881 /*
2882  *      vm_page_free_wakeup:
2883  *
2884  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
2885  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
2886  *      queues.
2887  *
2888  *      The page queues must be locked.
2889  */
2890 static inline void
2891 vm_page_free_wakeup(void)
2892 {
2893
2894         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2895         /*
2896          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2897          * some free.
2898          */
2899         if (vm_pageout_pages_needed &&
2900             vm_cnt.v_cache_count + vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2901                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2902                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2903         }
2904         /*
2905          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2906          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2907          * lots of memory. this process will swapin processes.
2908          */
2909         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2910                 vm_pages_needed = 0;
2911                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2912         }
2913 }
2914
2915 /*
2916  *      Turn a cached page into a free page, by changing its attributes.
2917  *      Keep the statistics up-to-date.
2918  *
2919  *      The free page queue must be locked.
2920  */
2921 static void
2922 vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m)
2923 {
2924
2925         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2926
2927         m->object = NULL;
2928         m->valid = 0;
2929         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
2930             ("vm_page_cache_turn_free: page %p is not cached", m));
2931         m->flags &= ~PG_CACHED;
2932         vm_cnt.v_cache_count--;
2933         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2934 }
2935
2936 /*
2937  *      vm_page_free_toq:
2938  *
2939  *      Returns the given page to the free list,
2940  *      disassociating it with any VM object.
2941  *
2942  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2943  */
2944 void
2945 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2946 {
2947
2948         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2949                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2950                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2951                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2952         } else
2953                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2954                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2955         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2956
2957         if (vm_page_sbusied(m))
2958                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2959
2960         /*
2961          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2962          * the page here because we do not want to call the pager's
2963          * callback routine until after we've put the page on the
2964          * appropriate free queue.
2965          */
2966         vm_page_remque(m);
2967         vm_page_remove(m);
2968
2969         /*
2970          * If fictitious remove object association and
2971          * return, otherwise delay object association removal.
2972          */
2973         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2974                 return;
2975         }
2976
2977         m->valid = 0;
2978         vm_page_undirty(m);
2979
2980         if (m->wire_count != 0)
2981                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2982         if (m->hold_count != 0) {
2983                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2984                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2985                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2986                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2987         } else {
2988                 /*
2989                  * Restore the default memory attribute to the page.
2990                  */
2991                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2992                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2993
2994                 /*
2995                  * Insert the page into the physical memory allocator's
2996                  * cache/free page queues.
2997                  */
2998                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2999                 vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
3000 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3001                 if (!vm_reserv_free_page(m))
3002 #else
3003                 if (TRUE)
3004 #endif
3005                         vm_phys_free_pages(m, 0);
3006                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
3007                         ++vm_page_zero_count;
3008                 else
3009                         vm_page_zero_idle_wakeup();
3010                 vm_page_free_wakeup();
3011                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3012         }
3013 }
3014
3015 /*
3016  *      vm_page_wire:
3017  *
3018  *      Mark this page as wired down by yet
3019  *      another map, removing it from paging queues
3020  *      as necessary.
3021  *
3022  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
3023  *
3024  *      The page must be locked.
3025  */
3026 void
3027 vm_page_wire(vm_page_t m)
3028 {
3029
3030         /*
3031          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
3032          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
3033          * it is already off the queues).
3034          */
3035         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3036         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3037                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3038                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3039                     m));
3040                 return;
3041         }
3042         if (m->wire_count == 0) {
3043                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3044                     m->queue == PQ_NONE,
3045                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3046                 vm_page_remque(m);
3047                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3048         }
3049         m->wire_count++;
3050         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3051 }
3052
3053 /*
3054  * vm_page_unwire:
3055  *
3056  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3057  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3058  * FALSE otherwise.
3059  *
3060  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3061  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3062  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3063  * specified).
3064  *
3065  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3066  *
3067  * A managed page must be locked.
3068  */
3069 boolean_t
3070 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3071 {
3072
3073         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3074             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3075             queue, m));
3076         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3077                 vm_page_assert_locked(m);
3078         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3079                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3080             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3081                 return (FALSE);
3082         }
3083         if (m->wire_count > 0) {
3084                 m->wire_count--;
3085                 if (m->wire_count == 0) {
3086                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3087                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3088                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE) {
3089                                 if (queue == PQ_INACTIVE)
3090                                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3091                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3092                         }
3093                         return (TRUE);
3094                 } else
3095                         return (FALSE);
3096         } else
3097                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Move the specified page to the inactive queue.
3102  *
3103  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
3104  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
3105  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
3106  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
3107  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
3108  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
3109  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
3110  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound
3111  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
3112  * reused more quickly.
3113  *
3114  * Normally noreuse is FALSE, resulting in LRU operation.  noreuse is set
3115  * to TRUE if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
3116  * except without unmapping it from the process address space.  In
3117  * practice this is implemented by inserting the page at the head of the
3118  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3119  *
3120  * The page must be locked.
3121  */
3122 static inline void
3123 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3124 {
3125         struct vm_pagequeue *pq;
3126         int queue;
3127
3128         vm_page_assert_locked(m);
3129
3130         /*
3131          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3132          * reactivated.
3133          */
3134         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3135                 return;
3136         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3137                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3138                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3139                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3140                         vm_pagequeue_lock(pq);
3141                         vm_page_dequeue_locked(m);
3142                 } else {
3143                         if (queue != PQ_NONE)
3144                                 vm_page_dequeue(m);
3145                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3146                         vm_pagequeue_lock(pq);
3147                 }
3148                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3149                 if (noreuse)
3150                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
3151                             m, plinks.q);
3152                 else
3153                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3154                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3155                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3156         }
3157 }
3158
3159 /*
3160  * Move the specified page to the inactive queue.
3161  *
3162  * The page must be locked.
3163  */
3164 void
3165 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3166 {
3167
3168         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3169 }
3170
3171 /*
3172  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3173  * that it is unlikely to be reused.
3174  *
3175  * The page must be locked.
3176  */
3177 void
3178 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3179 {
3180
3181         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3182 }
3183
3184 /*
3185  * vm_page_try_to_cache:
3186  *
3187  * Returns 0 on failure, 1 on success
3188  */
3189 int
3190 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
3191 {
3192
3193         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3194         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3195         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3196             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3197                 return (0);
3198         pmap_remove_all(m);
3199         if (m->dirty)
3200                 return (0);
3201         vm_page_cache(m);
3202         return (1);
3203 }
3204
3205 /*
3206  * vm_page_try_to_free()
3207  *
3208  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
3209  *      1 is returned on success, 0 on failure.
3210  */
3211 int
3212 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3213 {
3214
3215         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3216         if (m->object != NULL)
3217                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3218         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3219             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3220                 return (0);
3221         pmap_remove_all(m);
3222         if (m->dirty)
3223                 return (0);
3224         vm_page_free(m);
3225         return (1);
3226 }
3227
3228 /*
3229  * vm_page_cache
3230  *
3231  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
3232  *
3233  * The object and page must be locked.
3234  */
3235 void
3236 vm_page_cache(vm_page_t m)
3237 {
3238         vm_object_t object;
3239         boolean_t cache_was_empty;
3240
3241         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3242         object = m->object;
3243         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3244         if (vm_page_busied(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) ||
3245             m->hold_count || m->wire_count)
3246                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
3247         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3248             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
3249         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
3250         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
3251             (object->type == OBJT_SWAP &&
3252             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
3253                 /*
3254                  * Hypothesis: A cache-eligible page belonging to a
3255                  * default object or swap object but without a backing
3256                  * store must be zero filled.
3257                  */
3258                 vm_page_free(m);
3259                 return;
3260         }
3261         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
3262             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
3263
3264         /*
3265          * Remove the page from the paging queues.
3266          */
3267         vm_page_remque(m);
3268
3269         /*
3270          * Remove the page from the object's collection of resident
3271          * pages.
3272          */
3273         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
3274         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
3275         object->resident_page_count--;
3276
3277         /*
3278          * Restore the default memory attribute to the page.
3279          */
3280         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3281                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3282
3283         /*
3284          * Insert the page into the object's collection of cached pages
3285          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
3286          */
3287         m->flags &= ~PG_ZERO;
3288         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3289         cache_was_empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
3290         if (vm_radix_insert(&object->cache, m)) {
3291                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3292                 if (object->resident_page_count == 0)
3293                         vdrop(object->handle);
3294                 m->object = NULL;
3295                 vm_page_free(m);
3296                 return;
3297         }
3298
3299         /*
3300          * The above call to vm_radix_insert() could reclaim the one pre-
3301          * existing cached page from this object, resulting in a call to
3302          * vdrop().
3303          */
3304         if (!cache_was_empty)
3305                 cache_was_empty = vm_radix_is_singleton(&object->cache);
3306
3307         m->flags |= PG_CACHED;
3308         vm_cnt.v_cache_count++;
3309         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
3310 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3311         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
3312 #else
3313         if (TRUE) {
3314 #endif
3315                 vm_phys_free_pages(m, 0);
3316         }
3317         vm_page_free_wakeup();
3318         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3319
3320         /*
3321          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
3322          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
3323          * the object's only resident page.
3324          */
3325         if (object->type == OBJT_VNODE) {
3326                 if (cache_was_empty && object->resident_page_count != 0)
3327                         vhold(object->handle);
3328                 else if (!cache_was_empty && object->resident_page_count == 0)
3329                         vdrop(object->handle);
3330         }
3331 }
3332
3333 /*
3334  * vm_page_advise
3335  *
3336  *      Deactivate or do nothing, as appropriate.
3337  *
3338  *      The object and page must be locked.
3339  */
3340 void
3341 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3342 {
3343
3344         vm_page_assert_locked(m);
3345         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3346         if (advice == MADV_FREE)
3347                 /*
3348                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3349                  * up by the system.  However, such pages are often reused
3350                  * quickly by malloc() so we do not do anything that would
3351                  * cause a page fault if we can help it.
3352                  *
3353                  * Specifically, we do not try to actually free the page now
3354                  * nor do we try to put it in the cache (which would cause a
3355                  * page fault on reuse).
3356                  *
3357                  * But we do make the page as freeable as we can without
3358                  * actually taking the step of unmapping it.
3359                  */
3360                 m->dirty = 0;
3361         else if (advice != MADV_DONTNEED)
3362                 return;
3363
3364         /*
3365          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3366          * immediately reactivate the page.
3367          */
3368         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3369
3370         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3371                 vm_page_dirty(m);
3372
3373         /*
3374          * Place clean pages at the head of the inactive queue rather than the
3375          * tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that the
3376          * page will be reused quickly.
3377          */
3378         _vm_page_deactivate(m, m->dirty == 0);
3379 }
3380
3381 /*
3382  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3383  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3384  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3385  * and then conditionally zero it.
3386  *
3387  * This routine may sleep.
3388  *
3389  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3390  * and reacquired if the routine sleeps.
3391  */
3392 vm_page_t
3393 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3394 {
3395         vm_page_t m;
3396         int sleep;
3397
3398         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3399         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3400             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3401             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3402 retrylookup:
3403         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3404                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3405                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3406                 if (sleep) {
3407                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3408                                 return (NULL);
3409                         /*
3410                          * Reference the page before unlocking and
3411                          * sleeping so that the page daemon is less
3412                          * likely to reclaim it.
3413                          */
3414                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3415                         vm_page_lock(m);
3416                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3417                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt");
3418                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3419                         goto retrylookup;
3420                 } else {
3421                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3422                                 vm_page_lock(m);
3423                                 vm_page_wire(m);
3424                                 vm_page_unlock(m);
3425                         }
3426                         if ((allocflags &
3427                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3428                                 vm_page_xbusy(m);
3429                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3430                                 vm_page_sbusy(m);
3431                         return (m);
3432                 }
3433         }
3434         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags);
3435         if (m == NULL) {
3436                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3437                         return (NULL);
3438                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3439                 VM_WAIT;
3440                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3441                 goto retrylookup;
3442         } else if (m->valid != 0)
3443                 return (m);
3444         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3445                 pmap_zero_page(m);
3446         return (m);
3447 }
3448
3449 /*
3450  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3451  *
3452  * Inputs are required to range within a page.
3453  */
3454 vm_page_bits_t
3455 vm_page_bits(int base, int size)
3456 {
3457         int first_bit;
3458         int last_bit;
3459
3460         KASSERT(
3461             base + size <= PAGE_SIZE,
3462             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3463         );
3464
3465         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3466                 return (0);
3467
3468         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3469         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3470
3471         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3472             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3473 }
3474
3475 /*
3476  *      vm_page_set_valid_range:
3477  *
3478  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3479  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3480  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3481  *      such chunks will be zeroed.
3482  *
3483  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3484  */
3485 void
3486 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3487 {
3488         int endoff, frag;
3489
3490         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3491         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3492                 return;
3493
3494         /*
3495          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3496          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3497          * first block.
3498          */
3499         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
3500             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3501                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3502
3503         /*
3504          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3505          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3506          * the last block.
3507          */
3508         endoff = base + size;
3509         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
3510             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3511                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3512                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3513
3514         /*
3515          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3516          * is already dirty.
3517          */
3518         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3519             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3520
3521         /*
3522          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3523          */
3524         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3525 }
3526
3527 /*
3528  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3529  */
3530 static __inline void
3531 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3532 {
3533         uintptr_t addr;
3534 #if PAGE_SIZE < 16384
3535         int shift;
3536 #endif
3537
3538         /*
3539          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3540          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3541          * set by a concurrent pmap operation.
3542          */
3543         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3544         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3545                 m->dirty &= ~pagebits;
3546         else {
3547                 /*
3548                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3549                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3550                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3551                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3552                  *
3553                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3554                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3555                  * alignment is needed. Only require existence of
3556                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3557                  */
3558                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3559 #if PAGE_SIZE == 32768
3560                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3561 #elif PAGE_SIZE == 16384
3562                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3563 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3564                 /*
3565                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3566                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3567                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3568                  */
3569                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3570 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3571                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3572 #else
3573                 shift *= NBBY;
3574 #endif
3575                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3576                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3577 #endif          /* PAGE_SIZE */
3578         }
3579 }
3580
3581 /*
3582  *      vm_page_set_validclean:
3583  *
3584  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3585  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3586  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3587  *      such chunks will be zero'd.
3588  *
3589  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3590  */
3591 void
3592 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3593 {
3594         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3595         int endoff, frag;
3596
3597         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3598         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3599                 return;
3600
3601         /*
3602          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3603          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3604          * first block.
3605          */
3606         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
3607             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3608                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3609
3610         /*
3611          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3612          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3613          * the last block.
3614          */
3615         endoff = base + size;
3616         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
3617             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3618                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3619                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3620
3621         /*
3622          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3623          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3624          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3625          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3626          * be set again.
3627          *
3628          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3629          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3630          * the range.
3631          */
3632         oldvalid = m->valid;
3633         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3634         m->valid |= pagebits;
3635 #if 0   /* NOT YET */
3636         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3637                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3638                 base += frag;
3639                 size -= frag;
3640                 if (size < 0)
3641                         size = 0;
3642         }
3643         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3644 #endif
3645         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3646                 /*
3647                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3648                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3649                  * fully valid.
3650                  */
3651                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3652                         /*
3653                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3654                          * a concurrent pmap operation, such as
3655                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3656                          * pmap and set the dirty field on the page before
3657                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3658                          * field was cleared here.
3659                          */
3660                         pmap_clear_modify(m);
3661                 m->dirty = 0;
3662                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3663         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3664                 m->dirty &= ~pagebits;
3665         else
3666                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3667 }
3668
3669 void
3670 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3671 {
3672
3673         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3674 }
3675
3676 /*
3677  *      vm_page_set_invalid:
3678  *
3679  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3680  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3681  */
3682 void
3683 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3684 {
3685         vm_page_bits_t bits;
3686         vm_object_t object;
3687
3688         object = m->object;
3689         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3690         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3691             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3692                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3693         else
3694                 bits = vm_page_bits(base, size);
3695         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3696             bits != 0)
3697                 pmap_remove_all(m);
3698         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3699             !pmap_page_is_mapped(m),
3700             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3701         m->valid &= ~bits;
3702         m->dirty &= ~bits;
3703 }
3704
3705 /*
3706  * vm_page_zero_invalid()
3707  *
3708  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3709  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3710  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3711  *      page so user code sees what it expects.
3712  *
3713  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3714  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3715  */
3716 void
3717 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3718 {
3719         int b;
3720         int i;
3721
3722         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3723         /*
3724          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3725          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3726          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3727          * vm_page_set_validclean().
3728          */
3729         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3730                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3731                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3732                         if (i > b) {
3733                                 pmap_zero_page_area(m,
3734                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3735                         }
3736                         b = i + 1;
3737                 }
3738         }
3739
3740         /*
3741          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3742          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3743          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3744          */
3745         if (setvalid)
3746                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3747 }
3748
3749 /*
3750  *      vm_page_is_valid:
3751  *
3752  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3753  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3754  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3755  */
3756 int
3757 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3758 {
3759         vm_page_bits_t bits;
3760
3761         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3762         bits = vm_page_bits(base, size);
3763         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3764 }
3765
3766 /*
3767  *      vm_page_ps_is_valid:
3768  *
3769  *      Returns TRUE if the entire (super)page is valid and FALSE otherwise.
3770  */
3771 boolean_t
3772 vm_page_ps_is_valid(vm_page_t m)
3773 {
3774         int i, npages;
3775
3776         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3777         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3778
3779         /*
3780          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3781          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3782          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3783          */
3784         for (i = 0; i < npages; i++) {
3785                 if (m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3786                         return (FALSE);
3787         }
3788         return (TRUE);
3789 }
3790
3791 /*
3792  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3793  */
3794 void
3795 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3796 {
3797
3798         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3799         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3800                 vm_page_dirty(m);
3801 }
3802
3803 void
3804 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3805 {
3806
3807         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3808 }
3809
3810 void
3811 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3812 {
3813
3814         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3815 }
3816
3817 int
3818 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3819 {
3820
3821         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3822 }
3823
3824 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3825 void
3826 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3827 {
3828
3829         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3830 }
3831
3832 void
3833 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3834 {
3835
3836         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3837 }
3838 #endif
3839
3840 #ifdef INVARIANTS
3841 void
3842 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3843 {
3844
3845         /*
3846          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3847          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3848          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3849          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3850          */
3851         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3852                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3853 }
3854
3855 void
3856 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3857 {
3858
3859         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3860                 return;
3861
3862         /*
3863          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3864          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3865          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3866          */
3867         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3868             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3869         if (!vm_page_xbusied(m))
3870                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3871 }
3872 #endif
3873
3874 #include "opt_ddb.h"
3875 #ifdef DDB
3876 #include <sys/kernel.h>
3877
3878 #include <ddb/ddb.h>
3879
3880 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3881 {
3882         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3883         db_printf("vm_cnt.v_cache_count: %d\n", vm_cnt.v_cache_count);
3884         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3885         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3886         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3887         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3888         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3889         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3890         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3891 }
3892
3893 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3894 {
3895         int dom;
3896
3897         db_printf("pq_free %d pq_cache %d\n",
3898             vm_cnt.v_free_count, vm_cnt.v_cache_count);
3899         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3900                 db_printf(
3901         "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pass %d\n",
3902                     dom,
3903                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3904                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3905                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3906                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3907                     vm_dom[dom].vmd_pass);
3908         }
3909 }
3910
3911 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3912 {
3913         vm_page_t m;
3914         boolean_t phys;
3915
3916         if (!have_addr) {
3917                 db_printf("show pginfo addr\n");
3918                 return;
3919         }
3920
3921         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3922         if (phys)
3923                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3924         else
3925                 m = (vm_page_t)addr;
3926         db_printf(
3927     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3928     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3929             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3930             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3931             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3932 }
3933 #endif /* DDB */