]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Upgrade our copies of clang, llvm, lld, lldb, compiler-rt and libc++ to
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: (BSD-3-Clause AND MIT-CMU)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
7  *
8  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
9  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
21  *    without specific prior written permission.
22  *
23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
33  * SUCH DAMAGE.
34  *
35  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
36  */
37
38 /*-
39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
40  * All rights reserved.
41  *
42  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
43  *
44  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
45  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
46  * notice and this permission notice appear in all copies of the
47  * software, derivative works or modified versions, and any portions
48  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
49  *
50  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
51  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
52  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
53  *
54  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
55  *
56  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
57  *  School of Computer Science
58  *  Carnegie Mellon University
59  *  Pittsburgh PA 15213-3890
60  *
61  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
62  * rights to redistribute these changes.
63  */
64
65 /*
66  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
67  *
68  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
69  *        page queue regardless of other locks or the busy state of a page.
70  *
71  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
72  *                hold more than one page queue lock at a time.
73  *
74  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
75  *                locks in any order.
76  *
77  *      - The object lock is required when inserting or removing
78  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
79  *
80  */
81
82 /*
83  *      Resident memory management module.
84  */
85
86 #include <sys/cdefs.h>
87 __FBSDID("$FreeBSD$");
88
89 #include "opt_vm.h"
90
91 #include <sys/param.h>
92 #include <sys/systm.h>
93 #include <sys/lock.h>
94 #include <sys/domainset.h>
95 #include <sys/kernel.h>
96 #include <sys/limits.h>
97 #include <sys/linker.h>
98 #include <sys/malloc.h>
99 #include <sys/mman.h>
100 #include <sys/msgbuf.h>
101 #include <sys/mutex.h>
102 #include <sys/proc.h>
103 #include <sys/rwlock.h>
104 #include <sys/sbuf.h>
105 #include <sys/smp.h>
106 #include <sys/sysctl.h>
107 #include <sys/vmmeter.h>
108 #include <sys/vnode.h>
109
110 #include <vm/vm.h>
111 #include <vm/pmap.h>
112 #include <vm/vm_param.h>
113 #include <vm/vm_domainset.h>
114 #include <vm/vm_kern.h>
115 #include <vm/vm_object.h>
116 #include <vm/vm_page.h>
117 #include <vm/vm_pageout.h>
118 #include <vm/vm_pager.h>
119 #include <vm/vm_phys.h>
120 #include <vm/vm_radix.h>
121 #include <vm/vm_reserv.h>
122 #include <vm/vm_extern.h>
123 #include <vm/uma.h>
124 #include <vm/uma_int.h>
125
126 #include <machine/md_var.h>
127
128 /*
129  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
130  *      page structure.
131  */
132
133 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
134 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line vm_page_queue_free_mtx;
135
136 struct mtx_padalign __exclusive_cache_line pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
137
138 /*
139  * bogus page -- for I/O to/from partially complete buffers,
140  * or for paging into sparsely invalid regions.
141  */
142 vm_page_t bogus_page;
143
144 vm_page_t vm_page_array;
145 long vm_page_array_size;
146 long first_page;
147
148 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
149 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
150     &boot_pages, 0,
151     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
152
153 static int pa_tryrelock_restart;
154 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
155     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
156
157 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
158 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
159 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
160     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
161
162 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
163 static int vm_pageout_pages_needed;
164
165 static uma_zone_t fakepg_zone;
166
167 static void vm_page_alloc_check(vm_page_t m);
168 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
169 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
170 static void vm_page_free_phys(vm_page_t m);
171 static void vm_page_free_wakeup(void);
172 static void vm_page_init(void *dummy);
173 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
174     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
175 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
176     vm_page_t mpred);
177 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
178     vm_paddr_t high);
179 static int vm_page_alloc_fail(vm_object_t object, int req);
180
181 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init, NULL);
182
183 static void
184 vm_page_init(void *dummy)
185 {
186
187         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
188             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
189         bogus_page = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ |
190             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED);
191 }
192
193 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
194 #if PAGE_SIZE == 32768
195 #ifdef CTASSERT
196 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
197 #endif
198 #endif
199
200 /*
201  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
202  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
203  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
204  * the virtual to physical mapping has changed.
205  */
206 int
207 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
208 {
209         vm_paddr_t lockpa;
210
211         lockpa = *locked;
212         *locked = pa;
213         if (lockpa) {
214                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
215                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
216                         return (0);
217                 PA_UNLOCK(lockpa);
218         }
219         if (PA_TRYLOCK(pa))
220                 return (0);
221         PMAP_UNLOCK(pmap);
222         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
223         PA_LOCK(pa);
224         PMAP_LOCK(pmap);
225         return (EAGAIN);
226 }
227
228 /*
229  *      vm_set_page_size:
230  *
231  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
232  *      size.  Must be called before any use of page-size
233  *      dependent functions.
234  */
235 void
236 vm_set_page_size(void)
237 {
238         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
239                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
240         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
241                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
242 }
243
244 /*
245  *      vm_page_blacklist_next:
246  *
247  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
248  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
249  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
250  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
251  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
252  */
253 static vm_paddr_t
254 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
255 {
256         vm_paddr_t bad;
257         char *cp, *pos;
258
259         if (list == NULL || *list == NULL)
260                 return (0);
261         if (**list =='\0') {
262                 *list = NULL;
263                 return (0);
264         }
265
266         /*
267          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
268          * the kenv and we know it's null-terminated.
269          */
270         if (end == NULL)
271                 end = *list + strlen(*list);
272
273         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
274         if (*end != '\0') {
275                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
276                         *end = '\0';
277                 else {
278                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
279                         *list = NULL;
280                         return (0);
281                 }
282         }
283
284         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
285                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
286                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
287                         if (bad == 0) {
288                                 if (++cp < end)
289                                         continue;
290                                 else
291                                         break;
292                         }
293                 } else
294                         break;
295                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
296                         *list = NULL;
297                 else
298                         *list = cp;
299                 return (trunc_page(bad));
300         }
301         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
302         *list = NULL;
303         return (0);
304 }
305
306 /*
307  *      vm_page_blacklist_check:
308  *
309  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
310  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
311  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
312  */
313 static void
314 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
315 {
316         vm_paddr_t pa;
317         vm_page_t m;
318         char *next;
319         int ret;
320
321         next = list;
322         while (next != NULL) {
323                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
324                         continue;
325                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
326                 if (m == NULL)
327                         continue;
328                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
329                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
330                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
331                 if (ret == TRUE) {
332                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
333                         if (bootverbose)
334                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
335                                     (uintmax_t)pa);
336                 }
337         }
338 }
339
340 /*
341  *      vm_page_blacklist_load:
342  *
343  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
344  *      plain text file provided by the user via the loader directive
345  *      of the same name.
346  */
347 static void
348 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
349 {
350         void *mod;
351         u_char *ptr;
352         u_int len;
353
354         mod = NULL;
355         ptr = NULL;
356
357         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
358         if (mod != NULL) {
359                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
360                 len = preload_fetch_size(mod);
361         }
362         *list = ptr;
363         if (ptr != NULL)
364                 *end = ptr + len;
365         else
366                 *end = NULL;
367         return;
368 }
369
370 static int
371 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
372 {
373         vm_page_t m;
374         struct sbuf sbuf;
375         int error, first;
376
377         first = 1;
378         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
379         if (error != 0)
380                 return (error);
381         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
382         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
383                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
384                     (uintmax_t)m->phys_addr);
385                 first = 0;
386         }
387         error = sbuf_finish(&sbuf);
388         sbuf_delete(&sbuf);
389         return (error);
390 }
391
392 static void
393 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
394 {
395         struct vm_pagequeue *pq;
396         int i;
397
398         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
399             "vm inactive pagequeue";
400         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
401             &vm_cnt.v_inactive_count;
402         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
403             "vm active pagequeue";
404         *__DECONST(u_int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
405             &vm_cnt.v_active_count;
406         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_name) =
407             "vm laundry pagequeue";
408         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_vcnt) =
409             &vm_cnt.v_laundry_count;
410         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_name) =
411             "vm unswappable pagequeue";
412         /* Unswappable dirty pages are counted as being in the laundry. */
413         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_vcnt) =
414             &vm_cnt.v_laundry_count;
415         vmd->vmd_page_count = 0;
416         vmd->vmd_free_count = 0;
417         vmd->vmd_segs = 0;
418         vmd->vmd_oom = FALSE;
419         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
420                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
421                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
422                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
423                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
424         }
425 }
426
427 /*
428  * Initialize a physical page in preparation for adding it to the free
429  * lists.
430  */
431 static void
432 vm_page_init_page(vm_page_t m, vm_paddr_t pa, int segind)
433 {
434
435         m->object = NULL;
436         m->wire_count = 0;
437         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
438         m->hold_count = 0;
439         m->flags = 0;
440         m->phys_addr = pa;
441         m->queue = PQ_NONE;
442         m->psind = 0;
443         m->segind = segind;
444         m->order = VM_NFREEORDER;
445         m->pool = VM_FREEPOOL_DEFAULT;
446         m->valid = m->dirty = 0;
447         pmap_page_init(m);
448 }
449
450 /*
451  *      vm_page_startup:
452  *
453  *      Initializes the resident memory module.  Allocates physical memory for
454  *      bootstrapping UMA and some data structures that are used to manage
455  *      physical pages.  Initializes these structures, and populates the free
456  *      page queues.
457  */
458 vm_offset_t
459 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
460 {
461         struct vm_domain *vmd;
462         struct vm_phys_seg *seg;
463         vm_page_t m;
464         char *list, *listend;
465         vm_offset_t mapped;
466         vm_paddr_t end, high_avail, low_avail, new_end, page_range, size;
467         vm_paddr_t biggestsize, last_pa, pa;
468         u_long pagecount;
469         int biggestone, i, pages_per_zone, segind;
470
471         biggestsize = 0;
472         biggestone = 0;
473         vaddr = round_page(vaddr);
474
475         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
476                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
477                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
478         }
479         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
480                 size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
481                 if (size > biggestsize) {
482                         biggestone = i;
483                         biggestsize = size;
484                 }
485         }
486
487         end = phys_avail[biggestone+1];
488
489         /*
490          * Initialize the page and queue locks.
491          */
492         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
493         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
494                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
495         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
496                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
497
498         /*
499          * Almost all of the pages needed for bootstrapping UMA are used
500          * for zone structures, so if the number of CPUs results in those
501          * structures taking more than one page each, we set aside more pages
502          * in proportion to the zone structure size.
503          */
504         pages_per_zone = howmany(sizeof(struct uma_zone) +
505             sizeof(struct uma_cache) * (mp_maxid + 1) +
506             roundup2(sizeof(struct uma_slab), sizeof(void *)), UMA_SLAB_SIZE);
507         if (pages_per_zone > 1) {
508                 /* Reserve more pages so that we don't run out. */
509                 boot_pages = UMA_BOOT_PAGES_ZONES * pages_per_zone;
510         }
511
512         /*
513          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
514          * allocator.
515          *
516          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
517          * manually fetch the value.
518          */
519         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
520         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
521         new_end = trunc_page(new_end);
522         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
523             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
524         bzero((void *)mapped, end - new_end);
525         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
526
527 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
528     defined(__i386__) || defined(__mips__)
529         /*
530          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
531          * needs to be included in a minidump.
532          *
533          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
534          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
535          *
536          * However, i386 still needs this workspace internally within the
537          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
538          * included should the sf_buf code decide to use them.
539          */
540         last_pa = 0;
541         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
542                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
543                         last_pa = dump_avail[i + 1];
544         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
545         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
546         new_end -= vm_page_dump_size;
547         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
548             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
549         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
550 #else
551         (void)last_pa;
552 #endif
553 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
554         /*
555          * Include the UMA bootstrap pages and vm_page_dump in a crash dump.
556          * When pmap_map() uses the direct map, they are not automatically 
557          * included.
558          */
559         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
560                 dump_add_page(pa);
561 #endif
562         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
563 #ifdef __amd64__
564         /*
565          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
566          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
567          * through the direct map, they are not automatically included.
568          */
569         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
570         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
571         while (pa < last_pa) {
572                 dump_add_page(pa);
573                 pa += PAGE_SIZE;
574         }
575 #endif
576         /*
577          * Compute the number of pages of memory that will be available for
578          * use, taking into account the overhead of a page structure per page.
579          * In other words, solve
580          *      "available physical memory" - round_page(page_range *
581          *          sizeof(struct vm_page)) = page_range * PAGE_SIZE 
582          * for page_range.  
583          */
584         low_avail = phys_avail[0];
585         high_avail = phys_avail[1];
586         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
587                 if (vm_phys_segs[i].start < low_avail)
588                         low_avail = vm_phys_segs[i].start;
589                 if (vm_phys_segs[i].end > high_avail)
590                         high_avail = vm_phys_segs[i].end;
591         }
592         /* Skip the first chunk.  It is already accounted for. */
593         for (i = 2; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
594                 if (phys_avail[i] < low_avail)
595                         low_avail = phys_avail[i];
596                 if (phys_avail[i + 1] > high_avail)
597                         high_avail = phys_avail[i + 1];
598         }
599         first_page = low_avail / PAGE_SIZE;
600 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
601         size = 0;
602         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++)
603                 size += vm_phys_segs[i].end - vm_phys_segs[i].start;
604         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
605                 size += phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
606 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
607         size = high_avail - low_avail;
608 #else
609 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
610 #endif
611
612 #ifdef VM_PHYSSEG_DENSE
613         /*
614          * In the VM_PHYSSEG_DENSE case, the number of pages can account for
615          * the overhead of a page structure per page only if vm_page_array is
616          * allocated from the last physical memory chunk.  Otherwise, we must
617          * allocate page structures representing the physical memory
618          * underlying vm_page_array, even though they will not be used.
619          */
620         if (new_end != high_avail)
621                 page_range = size / PAGE_SIZE;
622         else
623 #endif
624         {
625                 page_range = size / (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page));
626
627                 /*
628                  * If the partial bytes remaining are large enough for
629                  * a page (PAGE_SIZE) without a corresponding
630                  * 'struct vm_page', then new_end will contain an
631                  * extra page after subtracting the length of the VM
632                  * page array.  Compensate by subtracting an extra
633                  * page from new_end.
634                  */
635                 if (size % (PAGE_SIZE + sizeof(struct vm_page)) >= PAGE_SIZE) {
636                         if (new_end == high_avail)
637                                 high_avail -= PAGE_SIZE;
638                         new_end -= PAGE_SIZE;
639                 }
640         }
641         end = new_end;
642
643         /*
644          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
645          * However, because this page is allocated from KVM, out-of-bounds
646          * accesses using the direct map will not be trapped.
647          */
648         vaddr += PAGE_SIZE;
649
650         /*
651          * Allocate physical memory for the page structures, and map it.
652          */
653         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
654         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
655             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
656         vm_page_array = (vm_page_t)mapped;
657         vm_page_array_size = page_range;
658
659 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
660         /*
661          * Allocate physical memory for the reservation management system's
662          * data structures, and map it.
663          */
664         if (high_avail == end)
665                 high_avail = new_end;
666         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_avail);
667 #endif
668 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
669         /*
670          * Include vm_page_array and vm_reserv_array in a crash dump.
671          */
672         for (pa = new_end; pa < end; pa += PAGE_SIZE)
673                 dump_add_page(pa);
674 #endif
675         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
676
677         /*
678          * Add physical memory segments corresponding to the available
679          * physical pages.
680          */
681         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
682                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
683
684         /*
685          * Initialize the physical memory allocator.
686          */
687         vm_phys_init();
688
689         /*
690          * Initialize the page structures and add every available page to the
691          * physical memory allocator's free lists.
692          */
693         vm_cnt.v_page_count = 0;
694         vm_cnt.v_free_count = 0;
695         for (segind = 0; segind < vm_phys_nsegs; segind++) {
696                 seg = &vm_phys_segs[segind];
697                 for (m = seg->first_page, pa = seg->start; pa < seg->end;
698                     m++, pa += PAGE_SIZE)
699                         vm_page_init_page(m, pa, segind);
700
701                 /*
702                  * Add the segment to the free lists only if it is covered by
703                  * one of the ranges in phys_avail.  Because we've added the
704                  * ranges to the vm_phys_segs array, we can assume that each
705                  * segment is either entirely contained in one of the ranges,
706                  * or doesn't overlap any of them.
707                  */
708                 for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
709                         if (seg->start < phys_avail[i] ||
710                             seg->end > phys_avail[i + 1])
711                                 continue;
712
713                         m = seg->first_page;
714                         pagecount = (u_long)atop(seg->end - seg->start);
715
716                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
717                         vm_phys_free_contig(m, pagecount);
718                         vm_phys_freecnt_adj(m, (int)pagecount);
719                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
720                         vm_cnt.v_page_count += (u_int)pagecount;
721
722                         vmd = &vm_dom[seg->domain];
723                         vmd->vmd_page_count += (u_int)pagecount;
724                         vmd->vmd_segs |= 1UL << m->segind;
725                         break;
726                 }
727         }
728
729         /*
730          * Remove blacklisted pages from the physical memory allocator.
731          */
732         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
733         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
734         vm_page_blacklist_check(list, listend);
735
736         list = kern_getenv("vm.blacklist");
737         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
738
739         freeenv(list);
740 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
741         /*
742          * Initialize the reservation management system.
743          */
744         vm_reserv_init();
745 #endif
746         /*
747          * Set an initial domain policy for thread0 so that allocations
748          * can work.
749          */
750         domainset_zero();
751
752         return (vaddr);
753 }
754
755 void
756 vm_page_reference(vm_page_t m)
757 {
758
759         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
760 }
761
762 /*
763  *      vm_page_busy_downgrade:
764  *
765  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
766  */
767 void
768 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
769 {
770         u_int x;
771         bool locked;
772
773         vm_page_assert_xbusied(m);
774         locked = mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
775
776         for (;;) {
777                 x = m->busy_lock;
778                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
779                 if (x != 0 && !locked)
780                         vm_page_lock(m);
781                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
782                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1)))
783                         break;
784                 if (x != 0 && !locked)
785                         vm_page_unlock(m);
786         }
787         if (x != 0) {
788                 wakeup(m);
789                 if (!locked)
790                         vm_page_unlock(m);
791         }
792 }
793
794 /*
795  *      vm_page_sbusied:
796  *
797  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
798  */
799 int
800 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
801 {
802         u_int x;
803
804         x = m->busy_lock;
805         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
806 }
807
808 /*
809  *      vm_page_sunbusy:
810  *
811  *      Shared unbusy a page.
812  */
813 void
814 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
815 {
816         u_int x;
817
818         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
819         vm_page_assert_sbusied(m);
820
821         for (;;) {
822                 x = m->busy_lock;
823                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
824                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
825                             x - VPB_ONE_SHARER))
826                                 break;
827                         continue;
828                 }
829                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
830                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
831                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
832                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
833                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
834                                 break;
835                         continue;
836                 }
837                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
838                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
839
840                 vm_page_lock(m);
841                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
842                         vm_page_unlock(m);
843                         continue;
844                 }
845                 wakeup(m);
846                 vm_page_unlock(m);
847                 break;
848         }
849 }
850
851 /*
852  *      vm_page_busy_sleep:
853  *
854  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
855  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
856  *
857  *      The given page must be locked.
858  *
859  *      If nonshared is true, sleep only if the page is xbusy.
860  */
861 void
862 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg, bool nonshared)
863 {
864         u_int x;
865
866         vm_page_assert_locked(m);
867
868         x = m->busy_lock;
869         if (x == VPB_UNBUSIED || (nonshared && (x & VPB_BIT_SHARED) != 0) ||
870             ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
871             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS))) {
872                 vm_page_unlock(m);
873                 return;
874         }
875         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
876 }
877
878 /*
879  *      vm_page_trysbusy:
880  *
881  *      Try to shared busy a page.
882  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
883  *      The operation never sleeps.
884  */
885 int
886 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
887 {
888         u_int x;
889
890         for (;;) {
891                 x = m->busy_lock;
892                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
893                         return (0);
894                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
895                         return (1);
896         }
897 }
898
899 static void
900 vm_page_xunbusy_locked(vm_page_t m)
901 {
902
903         vm_page_assert_xbusied(m);
904         vm_page_assert_locked(m);
905
906         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
907         /* There is a waiter, do wakeup() instead of vm_page_flash(). */
908         wakeup(m);
909 }
910
911 void
912 vm_page_xunbusy_maybelocked(vm_page_t m)
913 {
914         bool lockacq;
915
916         vm_page_assert_xbusied(m);
917
918         /*
919          * Fast path for unbusy.  If it succeeds, we know that there
920          * are no waiters, so we do not need a wakeup.
921          */
922         if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock, VPB_SINGLE_EXCLUSIVER,
923             VPB_UNBUSIED))
924                 return;
925
926         lockacq = !mtx_owned(vm_page_lockptr(m));
927         if (lockacq)
928                 vm_page_lock(m);
929         vm_page_xunbusy_locked(m);
930         if (lockacq)
931                 vm_page_unlock(m);
932 }
933
934 /*
935  *      vm_page_xunbusy_hard:
936  *
937  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
938  *      It is assumed that the waiters bit is on.
939  */
940 void
941 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
942 {
943
944         vm_page_assert_xbusied(m);
945
946         vm_page_lock(m);
947         vm_page_xunbusy_locked(m);
948         vm_page_unlock(m);
949 }
950
951 /*
952  *      vm_page_flash:
953  *
954  *      Wakeup anyone waiting for the page.
955  *      The ownership bits do not change.
956  *
957  *      The given page must be locked.
958  */
959 void
960 vm_page_flash(vm_page_t m)
961 {
962         u_int x;
963
964         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
965
966         for (;;) {
967                 x = m->busy_lock;
968                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
969                         return;
970                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
971                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
972                         break;
973         }
974         wakeup(m);
975 }
976
977 /*
978  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
979  */
980 void
981 vm_page_change_lock(vm_page_t m, struct mtx **mtx)
982 {
983         struct mtx *mtx1;
984
985         mtx1 = vm_page_lockptr(m);
986         if (*mtx == mtx1)
987                 return;
988         if (*mtx != NULL)
989                 mtx_unlock(*mtx);
990         *mtx = mtx1;
991         mtx_lock(mtx1);
992 }
993
994 /*
995  * Keep page from being freed by the page daemon
996  * much of the same effect as wiring, except much lower
997  * overhead and should be used only for *very* temporary
998  * holding ("wiring").
999  */
1000 void
1001 vm_page_hold(vm_page_t mem)
1002 {
1003
1004         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1005         mem->hold_count++;
1006 }
1007
1008 void
1009 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
1010 {
1011
1012         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
1013         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
1014         --mem->hold_count;
1015         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
1016                 vm_page_free_toq(mem);
1017 }
1018
1019 /*
1020  *      vm_page_unhold_pages:
1021  *
1022  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
1023  */
1024 void
1025 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
1026 {
1027         struct mtx *mtx;
1028
1029         mtx = NULL;
1030         for (; count != 0; count--) {
1031                 vm_page_change_lock(*ma, &mtx);
1032                 vm_page_unhold(*ma);
1033                 ma++;
1034         }
1035         if (mtx != NULL)
1036                 mtx_unlock(mtx);
1037 }
1038
1039 vm_page_t
1040 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
1041 {
1042         vm_page_t m;
1043
1044 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
1045         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
1046         if (m == NULL)
1047                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
1048         return (m);
1049 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
1050         long pi;
1051
1052         pi = atop(pa);
1053         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
1054                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
1055                 return (m);
1056         }
1057         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
1058 #else
1059 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
1060 #endif
1061 }
1062
1063 /*
1064  *      vm_page_getfake:
1065  *
1066  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
1067  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
1068  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
1069  */
1070 vm_page_t
1071 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1072 {
1073         vm_page_t m;
1074
1075         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
1076         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
1077         return (m);
1078 }
1079
1080 void
1081 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1082 {
1083
1084         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1085                 /*
1086                  * The page's memattr might have changed since the
1087                  * previous initialization.  Update the pmap to the
1088                  * new memattr.
1089                  */
1090                 goto memattr;
1091         }
1092         m->phys_addr = paddr;
1093         m->queue = PQ_NONE;
1094         /* Fictitious pages don't use "segind". */
1095         m->flags = PG_FICTITIOUS;
1096         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
1097         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1098         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1099         m->wire_count = 1;
1100         pmap_page_init(m);
1101 memattr:
1102         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1103 }
1104
1105 /*
1106  *      vm_page_putfake:
1107  *
1108  *      Release a fictitious page.
1109  */
1110 void
1111 vm_page_putfake(vm_page_t m)
1112 {
1113
1114         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
1115         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1116             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
1117         uma_zfree(fakepg_zone, m);
1118 }
1119
1120 /*
1121  *      vm_page_updatefake:
1122  *
1123  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
1124  *      memory attribute.
1125  */
1126 void
1127 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
1128 {
1129
1130         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
1131             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
1132         m->phys_addr = paddr;
1133         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1134 }
1135
1136 /*
1137  *      vm_page_free:
1138  *
1139  *      Free a page.
1140  */
1141 void
1142 vm_page_free(vm_page_t m)
1143 {
1144
1145         m->flags &= ~PG_ZERO;
1146         vm_page_free_toq(m);
1147 }
1148
1149 /*
1150  *      vm_page_free_zero:
1151  *
1152  *      Free a page to the zerod-pages queue
1153  */
1154 void
1155 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
1156 {
1157
1158         m->flags |= PG_ZERO;
1159         vm_page_free_toq(m);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Unbusy and handle the page queueing for a page from a getpages request that
1164  * was optionally read ahead or behind.
1165  */
1166 void
1167 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
1168 {
1169
1170         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
1171         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
1172
1173         /*
1174          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
1175          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
1176          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
1177          * unless the page is wanted by another thread.
1178          */
1179         vm_page_lock(m);
1180         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1181                 vm_page_activate(m);
1182         else
1183                 vm_page_deactivate(m);
1184         vm_page_unlock(m);
1185         vm_page_xunbusy(m);
1186 }
1187
1188 /*
1189  *      vm_page_sleep_if_busy:
1190  *
1191  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1192  *      Returns TRUE if the thread slept.
1193  *
1194  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1195  *      be locked.
1196  */
1197 int
1198 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1199 {
1200         vm_object_t obj;
1201
1202         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1203         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1204
1205         if (vm_page_busied(m)) {
1206                 /*
1207                  * The page-specific object must be cached because page
1208                  * identity can change during the sleep, causing the
1209                  * re-lock of a different object.
1210                  * It is assumed that a reference to the object is already
1211                  * held by the callers.
1212                  */
1213                 obj = m->object;
1214                 vm_page_lock(m);
1215                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1216                 vm_page_busy_sleep(m, msg, false);
1217                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1218                 return (TRUE);
1219         }
1220         return (FALSE);
1221 }
1222
1223 /*
1224  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1225  *
1226  *      Set all bits in the page's dirty field.
1227  *
1228  *      The object containing the specified page must be locked if the
1229  *      call is made from the machine-independent layer.
1230  *
1231  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1232  *
1233  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1234  */
1235 void
1236 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1237 {
1238
1239         /* Refer to this operation by its public name. */
1240         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1241             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1242         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1243 }
1244
1245 /*
1246  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1247  *
1248  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1249  *
1250  *      The object must be locked.
1251  */
1252 int
1253 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1254 {
1255         vm_page_t mpred;
1256
1257         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1258         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1259         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1260 }
1261
1262 /*
1263  *      vm_page_insert_after:
1264  *
1265  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1266  *
1267  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1268  *      the specified object.
1269  *
1270  *      The object must be locked.
1271  */
1272 static int
1273 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1274     vm_page_t mpred)
1275 {
1276         vm_page_t msucc;
1277
1278         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1279         KASSERT(m->object == NULL,
1280             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1281         if (mpred != NULL) {
1282                 KASSERT(mpred->object == object,
1283                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1284                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1285                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1286                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1287         } else
1288                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1289         if (msucc != NULL)
1290                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1291                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1292
1293         /*
1294          * Record the object/offset pair in this page
1295          */
1296         m->object = object;
1297         m->pindex = pindex;
1298
1299         /*
1300          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1301          */
1302         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1303                 m->object = NULL;
1304                 m->pindex = 0;
1305                 return (1);
1306         }
1307         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1308         return (0);
1309 }
1310
1311 /*
1312  *      vm_page_insert_radixdone:
1313  *
1314  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1315  *      radix trie hooking.
1316  *
1317  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1318  *      specified object.
1319  *
1320  *      The object must be locked.
1321  */
1322 static void
1323 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1324 {
1325
1326         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1327         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1328             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1329         if (mpred != NULL) {
1330                 KASSERT(mpred->object == object,
1331                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1332                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1333                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1334         }
1335
1336         if (mpred != NULL)
1337                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1338         else
1339                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1340
1341         /*
1342          * Show that the object has one more resident page.
1343          */
1344         object->resident_page_count++;
1345
1346         /*
1347          * Hold the vnode until the last page is released.
1348          */
1349         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1350                 vhold(object->handle);
1351
1352         /*
1353          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1354          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1355          */
1356         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1357                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1358 }
1359
1360 /*
1361  *      vm_page_remove:
1362  *
1363  *      Removes the specified page from its containing object, but does not
1364  *      invalidate any backing storage.
1365  *
1366  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1367  */
1368 void
1369 vm_page_remove(vm_page_t m)
1370 {
1371         vm_object_t object;
1372         vm_page_t mrem;
1373
1374         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1375                 vm_page_assert_locked(m);
1376         if ((object = m->object) == NULL)
1377                 return;
1378         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1379         if (vm_page_xbusied(m))
1380                 vm_page_xunbusy_maybelocked(m);
1381         mrem = vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1382         KASSERT(mrem == m, ("removed page %p, expected page %p", mrem, m));
1383
1384         /*
1385          * Now remove from the object's list of backed pages.
1386          */
1387         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1388
1389         /*
1390          * And show that the object has one fewer resident page.
1391          */
1392         object->resident_page_count--;
1393
1394         /*
1395          * The vnode may now be recycled.
1396          */
1397         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1398                 vdrop(object->handle);
1399
1400         m->object = NULL;
1401 }
1402
1403 /*
1404  *      vm_page_lookup:
1405  *
1406  *      Returns the page associated with the object/offset
1407  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1408  *
1409  *      The object must be locked.
1410  */
1411 vm_page_t
1412 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1413 {
1414
1415         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1416         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1417 }
1418
1419 /*
1420  *      vm_page_find_least:
1421  *
1422  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1423  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1424  *
1425  *      The object must be locked.
1426  */
1427 vm_page_t
1428 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1429 {
1430         vm_page_t m;
1431
1432         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1433         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1434                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1435         return (m);
1436 }
1437
1438 /*
1439  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1440  * resident; if none is found, NULL is returned.
1441  *
1442  * The object must be locked.
1443  */
1444 vm_page_t
1445 vm_page_next(vm_page_t m)
1446 {
1447         vm_page_t next;
1448
1449         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1450         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL) {
1451                 MPASS(next->object == m->object);
1452                 if (next->pindex != m->pindex + 1)
1453                         next = NULL;
1454         }
1455         return (next);
1456 }
1457
1458 /*
1459  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1460  * resident; if none is found, NULL is returned.
1461  *
1462  * The object must be locked.
1463  */
1464 vm_page_t
1465 vm_page_prev(vm_page_t m)
1466 {
1467         vm_page_t prev;
1468
1469         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
1470         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL) {
1471                 MPASS(prev->object == m->object);
1472                 if (prev->pindex != m->pindex - 1)
1473                         prev = NULL;
1474         }
1475         return (prev);
1476 }
1477
1478 /*
1479  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1480  * pindex which must be already present in the object.
1481  *
1482  * The existing page must not be on a paging queue.
1483  */
1484 vm_page_t
1485 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1486 {
1487         vm_page_t mold;
1488
1489         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1490         KASSERT(mnew->object == NULL,
1491             ("vm_page_replace: page already in object"));
1492
1493         /*
1494          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1495          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1496          * dance.  Double check such functions for more comments.
1497          */
1498
1499         mnew->object = object;
1500         mnew->pindex = pindex;
1501         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1502         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1503             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1504
1505         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1506         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1507         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1508
1509         mold->object = NULL;
1510         vm_page_xunbusy_maybelocked(mold);
1511
1512         /*
1513          * The object's resident_page_count does not change because we have
1514          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1515          */
1516         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1517                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1518         return (mold);
1519 }
1520
1521 /*
1522  *      vm_page_rename:
1523  *
1524  *      Move the given memory entry from its
1525  *      current object to the specified target object/offset.
1526  *
1527  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1528  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1529  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1530  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1531  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1532  *
1533  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1534  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1535  *            swap.
1536  *
1537  *      The objects must be locked.
1538  */
1539 int
1540 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1541 {
1542         vm_page_t mpred;
1543         vm_pindex_t opidx;
1544
1545         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1546
1547         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1548         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1549             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1550
1551         /*
1552          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1553          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1554          * function.
1555          */
1556         opidx = m->pindex;
1557         m->pindex = new_pindex;
1558         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1559                 m->pindex = opidx;
1560                 return (1);
1561         }
1562
1563         /*
1564          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1565          * the listq iterator is tainted.
1566          */
1567         m->pindex = opidx;
1568         vm_page_lock(m);
1569         vm_page_remove(m);
1570
1571         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1572         m->pindex = new_pindex;
1573         m->object = new_object;
1574         vm_page_unlock(m);
1575         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1576         vm_page_dirty(m);
1577         return (0);
1578 }
1579
1580 /*
1581  *      vm_page_alloc:
1582  *
1583  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1584  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1585  *
1586  *      The caller must always specify an allocation class.
1587  *
1588  *      allocation classes:
1589  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1590  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1591  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1592  *
1593  *      optional allocation flags:
1594  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1595  *                              intends to allocate
1596  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1597  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1598  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1599  *                              should not be exclusive busy
1600  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1601  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1602  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1603  */
1604 vm_page_t
1605 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1606 {
1607
1608         return (vm_page_alloc_after(object, pindex, req, object != NULL ?
1609             vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) : NULL));
1610 }
1611
1612 vm_page_t
1613 vm_page_alloc_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1614     int req)
1615 {
1616
1617         return (vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1618             object != NULL ? vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex) :
1619             NULL));
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Allocate a page in the specified object with the given page index.  To
1624  * optimize insertion of the page into the object, the caller must also specifiy
1625  * the resident page in the object with largest index smaller than the given
1626  * page index, or NULL if no such page exists.
1627  */
1628 vm_page_t
1629 vm_page_alloc_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1630     int req, vm_page_t mpred)
1631 {
1632         struct vm_domainset_iter di;
1633         vm_page_t m;
1634         int domain;
1635
1636         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, &domain, &req);
1637         do {
1638                 m = vm_page_alloc_domain_after(object, pindex, domain, req,
1639                     mpred);
1640                 if (m != NULL)
1641                         break;
1642         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
1643
1644         return (m);
1645 }
1646
1647 vm_page_t
1648 vm_page_alloc_domain_after(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1649     int req, vm_page_t mpred)
1650 {
1651         vm_page_t m;
1652         int flags, req_class;
1653         u_int free_count;
1654
1655         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1656             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1657             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1658             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1659             ("inconsistent object(%p)/req(%x)", object, req));
1660         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1661             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1662         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex < pindex,
1663             ("mpred %p doesn't precede pindex 0x%jx", mpred,
1664             (uintmax_t)pindex));
1665         if (object != NULL)
1666                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1667
1668         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1669
1670         /*
1671          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1672          */
1673         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1674                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1675
1676         /*
1677          * Allocate a page if the number of free pages exceeds the minimum
1678          * for the request class.
1679          */
1680 again:
1681         m = NULL;
1682         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1683         if (vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1684             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1685             vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1686             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1687             vm_cnt.v_free_count > 0)) {
1688                 /*
1689                  * Can we allocate the page from a reservation?
1690                  */
1691 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1692                 if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1693                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1694                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, domain,
1695                     mpred)) == NULL)
1696 #endif
1697                 {
1698                         /*
1699                          * If not, allocate it from the free page queues.
1700                          */
1701                         m = vm_phys_alloc_pages(domain, object != NULL ?
1702                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1703 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1704                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive(domain)) {
1705                                 m = vm_phys_alloc_pages(domain,
1706                                     object != NULL ?
1707                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1708                                     0);
1709                         }
1710 #endif
1711                 }
1712         }
1713         if (m == NULL) {
1714                 /*
1715                  * Not allocatable, give up.
1716                  */
1717                 if (vm_page_alloc_fail(object, req))
1718                         goto again;
1719                 return (NULL);
1720         }
1721
1722         /*
1723          *  At this point we had better have found a good page.
1724          */
1725         KASSERT(m != NULL, ("missing page"));
1726         free_count = vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1727         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1728         vm_page_alloc_check(m);
1729
1730         /*
1731          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1732          */
1733         flags = 0;
1734         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1735                 flags = PG_ZERO;
1736         flags &= m->flags;
1737         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1738                 flags |= PG_NODUMP;
1739         m->flags = flags;
1740         m->aflags = 0;
1741         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1742             VPO_UNMANAGED : 0;
1743         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1744         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1745                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1746         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1747                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1748         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1749                 /*
1750                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1751                  * page is inserted into the object.
1752                  */
1753                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1754                 m->wire_count = 1;
1755         }
1756         m->act_count = 0;
1757
1758         if (object != NULL) {
1759                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1760                         pagedaemon_wakeup();
1761                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1762                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1763                                 m->wire_count = 0;
1764                         }
1765                         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
1766                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1767                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1768                         /* Don't change PG_ZERO. */
1769                         vm_page_free_toq(m);
1770                         if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
1771                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
1772                                 vm_radix_wait();
1773                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
1774                         }
1775                         return (NULL);
1776                 }
1777
1778                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1779                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1780                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1781                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1782         } else
1783                 m->pindex = pindex;
1784
1785         /*
1786          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1787          * we would be nearly out of memory.
1788          */
1789         if (vm_paging_needed(free_count))
1790                 pagedaemon_wakeup();
1791
1792         return (m);
1793 }
1794
1795 /*
1796  *      vm_page_alloc_contig:
1797  *
1798  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1799  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1800  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1801  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1802  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1803  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1804  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1805  *      and "boundary" must be a power of two.
1806  *
1807  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1808  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1809  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1810  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1811  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1812  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1813  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1814  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1815  *
1816  *      The specified object may not contain fictitious pages.
1817  *
1818  *      The caller must always specify an allocation class.
1819  *
1820  *      allocation classes:
1821  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1822  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1823  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1824  *
1825  *      optional allocation flags:
1826  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1827  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1828  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1829  *                              should not be exclusive busy
1830  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1831  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1832  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1833  */
1834 vm_page_t
1835 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1836     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1837     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1838 {
1839         struct vm_domainset_iter di;
1840         vm_page_t m;
1841         int domain;
1842
1843         vm_domainset_iter_page_init(&di, object, &domain, &req);
1844         do {
1845                 m = vm_page_alloc_contig_domain(object, pindex, domain, req,
1846                     npages, low, high, alignment, boundary, memattr);
1847                 if (m != NULL)
1848                         break;
1849         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
1850
1851         return (m);
1852 }
1853
1854 vm_page_t
1855 vm_page_alloc_contig_domain(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int domain,
1856     int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1857     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1858 {
1859         vm_page_t m, m_ret, mpred;
1860         u_int busy_lock, flags, oflags;
1861         int req_class;
1862
1863         mpred = NULL;   /* XXX: pacify gcc */
1864         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1865             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1866             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1867             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1868             ("vm_page_alloc_contig: inconsistent object(%p)/req(%x)", object,
1869             req));
1870         KASSERT(object == NULL || (req & VM_ALLOC_WAITOK) == 0,
1871             ("Can't sleep and retry object insertion."));
1872         if (object != NULL) {
1873                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1874                 KASSERT((object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0,
1875                     ("vm_page_alloc_contig: object %p has fictitious pages",
1876                     object));
1877         }
1878         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1879         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1880
1881         /*
1882          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1883          */
1884         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1885                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1886
1887         if (object != NULL) {
1888                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1889                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1890                     ("vm_page_alloc_contig: pindex already allocated"));
1891         }
1892
1893         /*
1894          * Can we allocate the pages without the number of free pages falling
1895          * below the lower bound for the allocation class?
1896          */
1897 again:
1898         m_ret = NULL;
1899         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1900         if (vm_cnt.v_free_count >= npages + vm_cnt.v_free_reserved ||
1901             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1902             vm_cnt.v_free_count >= npages + vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1903             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1904             vm_cnt.v_free_count >= npages)) {
1905                 /*
1906                  * Can we allocate the pages from a reservation?
1907                  */
1908 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1909 retry:
1910                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1911                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, domain,
1912                     npages, low, high, alignment, boundary, mpred)) == NULL)
1913 #endif
1914                         /*
1915                          * If not, allocate them from the free page queues.
1916                          */
1917                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(domain, npages, low, high,
1918                             alignment, boundary);
1919 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1920                 if (m_ret == NULL && vm_reserv_reclaim_contig(
1921                     domain, npages, low, high, alignment, boundary))
1922                         goto retry;
1923 #endif
1924         }
1925         if (m_ret == NULL) {
1926                 if (vm_page_alloc_fail(object, req))
1927                         goto again;
1928                 return (NULL);
1929         }
1930         vm_phys_freecnt_adj(m_ret, -npages);
1931         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1932         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++)
1933                 vm_page_alloc_check(m);
1934
1935         /*
1936          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1937          */
1938         flags = 0;
1939         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1940                 flags = PG_ZERO;
1941         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1942                 flags |= PG_NODUMP;
1943         oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1944             VPO_UNMANAGED : 0;
1945         busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1946         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1947                 busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1948         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1949                 busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1950         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1951                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1952         if (object != NULL) {
1953                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1954                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1955                         memattr = object->memattr;
1956         }
1957         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1958                 m->aflags = 0;
1959                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1960                 m->busy_lock = busy_lock;
1961                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1962                         m->wire_count = 1;
1963                 m->act_count = 0;
1964                 m->oflags = oflags;
1965                 if (object != NULL) {
1966                         if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1967                                 pagedaemon_wakeup();
1968                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1969                                         atomic_subtract_int(
1970                                             &vm_cnt.v_wire_count, npages);
1971                                 KASSERT(m->object == NULL,
1972                                     ("page %p has object", m));
1973                                 mpred = m;
1974                                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1975                                         if (m <= mpred &&
1976                                             (req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1977                                                 m->wire_count = 0;
1978                                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1979                                         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1980                                         /* Don't change PG_ZERO. */
1981                                         vm_page_free_toq(m);
1982                                 }
1983                                 if (req & VM_ALLOC_WAITFAIL) {
1984                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
1985                                         vm_radix_wait();
1986                                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
1987                                 }
1988                                 return (NULL);
1989                         }
1990                         mpred = m;
1991                 } else
1992                         m->pindex = pindex;
1993                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1994                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1995                 pindex++;
1996         }
1997         if (vm_paging_needed(vm_cnt.v_free_count))
1998                 pagedaemon_wakeup();
1999         return (m_ret);
2000 }
2001
2002 /*
2003  * Check a page that has been freshly dequeued from a freelist.
2004  */
2005 static void
2006 vm_page_alloc_check(vm_page_t m)
2007 {
2008
2009         KASSERT(m->object == NULL, ("page %p has object", m));
2010         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2011             ("page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
2012         KASSERT(m->wire_count == 0, ("page %p is wired", m));
2013         KASSERT(m->hold_count == 0, ("page %p is held", m));
2014         KASSERT(!vm_page_busied(m), ("page %p is busy", m));
2015         KASSERT(m->dirty == 0, ("page %p is dirty", m));
2016         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
2017             ("page %p has unexpected memattr %d",
2018             m, pmap_page_get_memattr(m)));
2019         KASSERT(m->valid == 0, ("free page %p is valid", m));
2020 }
2021
2022 /*
2023  *      vm_page_alloc_freelist:
2024  *
2025  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2026  *
2027  *      The caller must always specify an allocation class.
2028  *
2029  *      allocation classes:
2030  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2031  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2032  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2033  *
2034  *      optional allocation flags:
2035  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2036  *                              intends to allocate
2037  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2038  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2039  */
2040 vm_page_t
2041 vm_page_alloc_freelist(int freelist, int req)
2042 {
2043         struct vm_domainset_iter di;
2044         vm_page_t m;
2045         int domain;
2046
2047         vm_domainset_iter_page_init(&di, kernel_object, &domain, &req);
2048         do {
2049                 m = vm_page_alloc_freelist_domain(domain, freelist, req);
2050                 if (m != NULL)
2051                         break;
2052         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
2053
2054         return (m);
2055 }
2056
2057 vm_page_t
2058 vm_page_alloc_freelist_domain(int domain, int freelist, int req)
2059 {
2060         vm_page_t m;
2061         u_int flags, free_count;
2062         int req_class;
2063
2064         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2065
2066         /*
2067          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2068          */
2069         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2070                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2071
2072         /*
2073          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2074          */
2075 again:
2076         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2077         if (vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2078             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2079             vm_cnt.v_free_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2080             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2081             vm_cnt.v_free_count > 0))
2082                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(domain, freelist,
2083                     VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2084         if (m == NULL) {
2085                 if (vm_page_alloc_fail(NULL, req))
2086                         goto again;
2087                 return (NULL);
2088         }
2089         free_count = vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2090         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2091         vm_page_alloc_check(m);
2092
2093         /*
2094          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2095          */
2096         m->aflags = 0;
2097         flags = 0;
2098         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2099                 flags = PG_ZERO;
2100         m->flags &= flags;
2101         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2102                 /*
2103                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2104                  * not belong to an object.
2105                  */
2106                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2107                 m->wire_count = 1;
2108         }
2109         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2110         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2111         if (vm_paging_needed(free_count))
2112                 pagedaemon_wakeup();
2113         return (m);
2114 }
2115
2116 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2117 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2118 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2119
2120 /*
2121  *      vm_page_scan_contig:
2122  *
2123  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2124  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2125  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2126  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2127  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2128  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2129  *      multiple of "boundary".
2130  *
2131  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2132  *      structure within vm_page_array[].
2133  *
2134  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2135  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2136  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2137  */
2138 vm_page_t
2139 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2140     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2141 {
2142         struct mtx *m_mtx;
2143         vm_object_t object;
2144         vm_paddr_t pa;
2145         vm_page_t m, m_run;
2146 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2147         int level;
2148 #endif
2149         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2150
2151         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2152         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2153         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2154         m_run = NULL;
2155         run_len = 0;
2156         m_mtx = NULL;
2157         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2158                 KASSERT((m->flags & PG_MARKER) == 0,
2159                     ("page %p is PG_MARKER", m));
2160                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 || m->wire_count == 1,
2161                     ("fictitious page %p has invalid wire count", m));
2162
2163                 /*
2164                  * If the current page would be the start of a run, check its
2165                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2166                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2167                  * terminate the scan or advance to the next page that
2168                  * satisfies the failed condition.
2169                  */
2170                 if (run_len == 0) {
2171                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2172                         if (m + npages > m_end)
2173                                 break;
2174                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2175                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2176                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2177                                 continue;
2178                         }
2179                         if (rounddown2(pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1),
2180                             boundary) != 0) {
2181                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2182                                 continue;
2183                         }
2184                 } else
2185                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2186
2187                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2188                 m_inc = 1;
2189 retry:
2190                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2191                         run_ext = 0;
2192 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2193                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2194                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2195                         run_ext = 0;
2196                         /* Advance to the end of the reservation. */
2197                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2198                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2199                             pa);
2200                 }
2201 #endif
2202                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2203                         /*
2204                          * The page is considered eligible for relocation if
2205                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2206                          * the page daemon.
2207                          */
2208                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2209                                 mtx_unlock(m_mtx);
2210                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2211                                 mtx_lock(m_mtx);
2212                                 if (m->object != object) {
2213                                         /*
2214                                          * The page may have been freed.
2215                                          */
2216                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2217                                         goto retry;
2218                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2219                                     m->hold_count != 0) {
2220                                         run_ext = 0;
2221                                         goto unlock;
2222                                 }
2223                         }
2224                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2225                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2226                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2227                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2228                             object->type != OBJT_SWAP &&
2229                             object->type != OBJT_VNODE) {
2230                                 run_ext = 0;
2231 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2232                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2233                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2234                                 run_ext = 0;
2235                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2236                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2237                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2238                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2239 #endif
2240                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2241                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2242                                 /*
2243                                  * The page is allocated but eligible for
2244                                  * relocation.  Extend the current run by one
2245                                  * page.
2246                                  */
2247                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2248                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2249                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2250                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2251                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2252                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2253                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2254                                 run_ext = 1;
2255                         } else
2256                                 run_ext = 0;
2257 unlock:
2258                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2259 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2260                 } else if (level >= 0) {
2261                         /*
2262                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2263                          * other words, it is still free.  Extend the current
2264                          * run by one page.
2265                          */
2266                         run_ext = 1;
2267 #endif
2268                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2269                         /*
2270                          * The page is enqueued in the physical memory
2271                          * allocator's free page queues.  Moreover, it is the
2272                          * first page in a power-of-two-sized run of
2273                          * contiguous free pages.  Add these pages to the end
2274                          * of the current run, and jump ahead.
2275                          */
2276                         run_ext = 1 << order;
2277                         m_inc = 1 << order;
2278                 } else {
2279                         /*
2280                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2281                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2282                          * free page queues.  However, it is not the first
2283                          * page in a run of contiguous free pages.  (This case
2284                          * rarely occurs because the scan is performed in
2285                          * ascending order.) (2) It is not reserved, and it is
2286                          * transitioning from free to allocated.  (Conversely,
2287                          * the transition from allocated to free for managed
2288                          * pages is blocked by the page lock.) (3) It is
2289                          * allocated but not contained by an object and not
2290                          * wired, e.g., allocated by Xen's balloon driver.
2291                          */
2292                         run_ext = 0;
2293                 }
2294
2295                 /*
2296                  * Extend or reset the current run of pages.
2297                  */
2298                 if (run_ext > 0) {
2299                         if (run_len == 0)
2300                                 m_run = m;
2301                         run_len += run_ext;
2302                 } else {
2303                         if (run_len > 0) {
2304                                 m_run = NULL;
2305                                 run_len = 0;
2306                         }
2307                 }
2308         }
2309         if (m_mtx != NULL)
2310                 mtx_unlock(m_mtx);
2311         if (run_len >= npages)
2312                 return (m_run);
2313         return (NULL);
2314 }
2315
2316 /*
2317  *      vm_page_reclaim_run:
2318  *
2319  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2320  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2321  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2322  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2323  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2324  *      physical address above "high".
2325  *
2326  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2327  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2328  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2329  *      unsuccessful.
2330  *
2331  *      "req_class" must be an allocation class.
2332  */
2333 static int
2334 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2335     vm_paddr_t high)
2336 {
2337         struct mtx *m_mtx;
2338         struct spglist free;
2339         vm_object_t object;
2340         vm_paddr_t pa;
2341         vm_page_t m, m_end, m_new;
2342         int error, order, req;
2343
2344         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2345             ("req_class is not an allocation class"));
2346         SLIST_INIT(&free);
2347         error = 0;
2348         m = m_run;
2349         m_end = m_run + npages;
2350         m_mtx = NULL;
2351         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2352                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2353                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2354
2355                 /*
2356                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2357                  */
2358                 vm_page_change_lock(m, &m_mtx);
2359 retry:
2360                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2361                         error = EBUSY;
2362                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2363                         /*
2364                          * The page is relocated if and only if it could be
2365                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2366                          */
2367                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2368                                 mtx_unlock(m_mtx);
2369                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2370                                 mtx_lock(m_mtx);
2371                                 if (m->object != object) {
2372                                         /*
2373                                          * The page may have been freed.
2374                                          */
2375                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2376                                         goto retry;
2377                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2378                                     m->hold_count != 0) {
2379                                         error = EBUSY;
2380                                         goto unlock;
2381                                 }
2382                         }
2383                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2384                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2385                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_ZERO. */
2386                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2387                             object->type != OBJT_SWAP &&
2388                             object->type != OBJT_VNODE)
2389                                 error = EINVAL;
2390                         else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2391                                 error = EINVAL;
2392                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2393                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2394                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2395                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2396                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2397                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2398                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2399                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2400                                 if (m->valid != 0) {
2401                                         /*
2402                                          * First, try to allocate a new page
2403                                          * that is above "high".  Failing
2404                                          * that, try to allocate a new page
2405                                          * that is below "m_run".  Allocate
2406                                          * the new page between the end of
2407                                          * "m_run" and "high" only as a last
2408                                          * resort.
2409                                          */
2410                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2411                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2412                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2413                                         if (trunc_page(high) !=
2414                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2415                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2416                                                     NULL, 0, req, 1,
2417                                                     round_page(high),
2418                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2419                                                     PAGE_SIZE, 0,
2420                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2421                                         } else
2422                                                 m_new = NULL;
2423                                         if (m_new == NULL) {
2424                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2425                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2426                                                     NULL, 0, req, 1,
2427                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2428                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2429                                         }
2430                                         if (m_new == NULL) {
2431                                                 pa += ptoa(npages);
2432                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2433                                                     NULL, 0, req, 1,
2434                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2435                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2436                                         }
2437                                         if (m_new == NULL) {
2438                                                 error = ENOMEM;
2439                                                 goto unlock;
2440                                         }
2441                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2442                                             ("page %p is wired", m));
2443
2444                                         /*
2445                                          * Replace "m" with the new page.  For
2446                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2447                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2448                                          * as if vm_page_free() was called.
2449                                          */
2450                                         if (object->ref_count != 0)
2451                                                 pmap_remove_all(m);
2452                                         m_new->aflags = m->aflags;
2453                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2454                                             ("page %p is managed", m));
2455                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2456                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2457                                         m_new->valid = m->valid;
2458                                         m_new->dirty = m->dirty;
2459                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2460                                         vm_page_xbusy(m);
2461                                         vm_page_remque(m);
2462                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2463                                             m->pindex, m);
2464                                         m->valid = 0;
2465                                         vm_page_undirty(m);
2466
2467                                         /*
2468                                          * The new page must be deactivated
2469                                          * before the object is unlocked.
2470                                          */
2471                                         vm_page_change_lock(m_new, &m_mtx);
2472                                         vm_page_deactivate(m_new);
2473                                 } else {
2474                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2475                                         vm_page_remque(m);
2476                                         vm_page_remove(m);
2477                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2478                                             ("page %p is dirty", m));
2479                                 }
2480                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2481                         } else
2482                                 error = EBUSY;
2483 unlock:
2484                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2485                 } else {
2486                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2487                         order = m->order;
2488                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2489                                 /*
2490                                  * The page is enqueued in the physical memory
2491                                  * allocator's free page queues.  Moreover, it
2492                                  * is the first page in a power-of-two-sized
2493                                  * run of contiguous free pages.  Jump ahead
2494                                  * to the last page within that run, and
2495                                  * continue from there.
2496                                  */
2497                                 m += (1 << order) - 1;
2498                         }
2499 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2500                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2501                                 order = 0;
2502 #endif
2503                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2504                         if (order == VM_NFREEORDER)
2505                                 error = EINVAL;
2506                 }
2507         }
2508         if (m_mtx != NULL)
2509                 mtx_unlock(m_mtx);
2510         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2511                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2512                 do {
2513                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2514                         vm_page_free_phys(m);
2515                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2516                 vm_page_free_wakeup();
2517                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2518         }
2519         return (error);
2520 }
2521
2522 #define NRUNS   16
2523
2524 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2525
2526 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2527
2528 #define MIN_RECLAIM     8
2529
2530 /*
2531  *      vm_page_reclaim_contig:
2532  *
2533  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2534  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2535  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2536  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2537  *      fail due to a shortage of free pages.  When reclamation fails, callers
2538  *      are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed allocation
2539  *      operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2540  *
2541  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2542  *
2543  *      allocation classes:
2544  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2545  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2546  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2547  *
2548  *      The optional allocation flags are ignored.
2549  *
2550  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2551  *      must be a power of two.
2552  */
2553 bool
2554 vm_page_reclaim_contig_domain(int domain, int req, u_long npages,
2555     vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2556 {
2557         vm_paddr_t curr_low;
2558         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2559         u_long count, reclaimed;
2560         int error, i, options, req_class;
2561
2562         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2563         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2564         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2565         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2566
2567         /*
2568          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2569          */
2570         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2571                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2572
2573         /*
2574          * Return if the number of free pages cannot satisfy the requested
2575          * allocation.
2576          */
2577         count = vm_cnt.v_free_count;
2578         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2579             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2580             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2581                 return (false);
2582
2583         /*
2584          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2585          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2586          */
2587         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2588                 /*
2589                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2590                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2591                  */
2592                 curr_low = low;
2593                 count = 0;
2594                 for (;;) {
2595                         m_run = vm_phys_scan_contig(domain, npages, curr_low,
2596                             high, alignment, boundary, options);
2597                         if (m_run == NULL)
2598                                 break;
2599                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2600                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2601                         count++;
2602                 }
2603
2604                 /*
2605                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2606                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2607                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2608                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2609                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2610                  */
2611                 reclaimed = 0;
2612                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2613                         count--;
2614                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2615                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2616                             high);
2617                         if (error == 0) {
2618                                 reclaimed += npages;
2619                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2620                                         return (true);
2621                         }
2622                 }
2623
2624                 /*
2625                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2626                  * the last scan had no restrictions.
2627                  */
2628                 if (options == VPSC_NORESERV)
2629                         options = VPSC_NOSUPER;
2630                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2631                         options = VPSC_ANY;
2632                 else if (options == VPSC_ANY)
2633                         return (reclaimed != 0);
2634         }
2635 }
2636
2637 bool
2638 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2639     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2640 {
2641         struct vm_domainset_iter di;
2642         int domain;
2643         bool ret;
2644
2645         vm_domainset_iter_page_init(&di, kernel_object, &domain, &req);
2646         do {
2647                 ret = vm_page_reclaim_contig_domain(domain, req, npages, low,
2648                     high, alignment, boundary);
2649                 if (ret)
2650                         break;
2651         } while (vm_domainset_iter_page(&di, &domain, &req) == 0);
2652
2653         return (ret);
2654 }
2655
2656
2657 /*
2658  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2659  *
2660  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2661  *      - Called in various places before memory allocations.
2662  */
2663 static void
2664 _vm_wait(void)
2665 {
2666
2667         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2668         if (curproc == pageproc) {
2669                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2670                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2671                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2672         } else {
2673                 if (pageproc == NULL)
2674                         panic("vm_wait in early boot");
2675                 pagedaemon_wait(PVM, "vmwait");
2676         }
2677 }
2678
2679 void
2680 vm_wait(void)
2681 {
2682
2683         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2684         _vm_wait();
2685 }
2686
2687 /*
2688  *      vm_page_alloc_fail:
2689  *
2690  *      Called when a page allocation function fails.  Informs the
2691  *      pagedaemon and performs the requested wait.  Requires the
2692  *      page_queue_free and object lock on entry.  Returns with the
2693  *      object lock held and free lock released.  Returns an error when
2694  *      retry is necessary.
2695  *
2696  */
2697 static int
2698 vm_page_alloc_fail(vm_object_t object, int req)
2699 {
2700
2701         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2702
2703         atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2704             max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2705         if (req & (VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL)) {
2706                 if (object != NULL) 
2707                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2708                 _vm_wait();
2709                 if (object != NULL) 
2710                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
2711                 if (req & VM_ALLOC_WAITOK)
2712                         return (EAGAIN);
2713         } else {
2714                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2715                 pagedaemon_wakeup();
2716         }
2717         return (0);
2718 }
2719
2720 /*
2721  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2722  *
2723  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2724  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2725  *        can be easily tracked.
2726  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2727  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2728  *        this balance without careful testing first.
2729  */
2730 void
2731 vm_waitpfault(void)
2732 {
2733
2734         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2735         pagedaemon_wait(PUSER, "pfault");
2736 }
2737
2738 struct vm_pagequeue *
2739 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2740 {
2741
2742         if (vm_page_in_laundry(m))
2743                 return (&vm_dom[0].vmd_pagequeues[m->queue]);
2744         else
2745                 return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2746 }
2747
2748 /*
2749  *      vm_page_dequeue:
2750  *
2751  *      Remove the given page from its current page queue.
2752  *
2753  *      The page must be locked.
2754  */
2755 void
2756 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2757 {
2758         struct vm_pagequeue *pq;
2759
2760         vm_page_assert_locked(m);
2761         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2762             m));
2763         pq = vm_page_pagequeue(m);
2764         vm_pagequeue_lock(pq);
2765         m->queue = PQ_NONE;
2766         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2767         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2768         vm_pagequeue_unlock(pq);
2769 }
2770
2771 /*
2772  *      vm_page_dequeue_locked:
2773  *
2774  *      Remove the given page from its current page queue.
2775  *
2776  *      The page and page queue must be locked.
2777  */
2778 void
2779 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2780 {
2781         struct vm_pagequeue *pq;
2782
2783         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2784         pq = vm_page_pagequeue(m);
2785         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2786         m->queue = PQ_NONE;
2787         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2788         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2789 }
2790
2791 /*
2792  *      vm_page_enqueue:
2793  *
2794  *      Add the given page to the specified page queue.
2795  *
2796  *      The page must be locked.
2797  */
2798 static void
2799 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2800 {
2801         struct vm_pagequeue *pq;
2802
2803         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2804         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2805             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2806             queue, m));
2807         if (queue == PQ_LAUNDRY || queue == PQ_UNSWAPPABLE)
2808                 pq = &vm_dom[0].vmd_pagequeues[queue];
2809         else
2810                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2811         vm_pagequeue_lock(pq);
2812         m->queue = queue;
2813         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2814         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2815         vm_pagequeue_unlock(pq);
2816 }
2817
2818 /*
2819  *      vm_page_requeue:
2820  *
2821  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2822  *
2823  *      The page must be locked.
2824  */
2825 void
2826 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2827 {
2828         struct vm_pagequeue *pq;
2829
2830         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2831         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2832             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2833         pq = vm_page_pagequeue(m);
2834         vm_pagequeue_lock(pq);
2835         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2836         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2837         vm_pagequeue_unlock(pq);
2838 }
2839
2840 /*
2841  *      vm_page_requeue_locked:
2842  *
2843  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2844  *
2845  *      The page queue must be locked.
2846  */
2847 void
2848 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2849 {
2850         struct vm_pagequeue *pq;
2851
2852         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2853             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2854         pq = vm_page_pagequeue(m);
2855         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2856         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2857         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2858 }
2859
2860 /*
2861  *      vm_page_activate:
2862  *
2863  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2864  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2865  *      mess with it.
2866  *
2867  *      The page must be locked.
2868  */
2869 void
2870 vm_page_activate(vm_page_t m)
2871 {
2872         int queue;
2873
2874         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2875         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2876                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2877                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2878                                 m->act_count = ACT_INIT;
2879                         if (queue != PQ_NONE)
2880                                 vm_page_dequeue(m);
2881                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2882                 } else
2883                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2884                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2885         } else {
2886                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2887                         m->act_count = ACT_INIT;
2888         }
2889 }
2890
2891 /*
2892  *      vm_page_free_wakeup:
2893  *
2894  *      Helper routine for vm_page_free_toq().  This routine is called
2895  *      when a page is added to the free queues.
2896  *
2897  *      The page queues must be locked.
2898  */
2899 static void
2900 vm_page_free_wakeup(void)
2901 {
2902
2903         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2904         /*
2905          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2906          * some free.
2907          */
2908         if (vm_pageout_pages_needed &&
2909             vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2910                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2911                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2912         }
2913         /*
2914          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2915          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2916          * lots of memory. this process will swapin processes.
2917          */
2918         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2919                 vm_pages_needed = false;
2920                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2921         }
2922 }
2923
2924 /*
2925  *      vm_page_free_prep:
2926  *
2927  *      Prepares the given page to be put on the free list,
2928  *      disassociating it from any VM object. The caller may return
2929  *      the page to the free list only if this function returns true.
2930  *
2931  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
2932  *      managed.  For a queued managed page, the pagequeue_locked
2933  *      argument specifies whether the page queue is already locked.
2934  */
2935 bool
2936 vm_page_free_prep(vm_page_t m, bool pagequeue_locked)
2937 {
2938
2939 #if defined(DIAGNOSTIC) && defined(PHYS_TO_DMAP)
2940         if (PMAP_HAS_DMAP && (m->flags & PG_ZERO) != 0) {
2941                 uint64_t *p;
2942                 int i;
2943                 p = (uint64_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2944                 for (i = 0; i < PAGE_SIZE / sizeof(uint64_t); i++, p++)
2945                         KASSERT(*p == 0, ("vm_page_free_prep %p PG_ZERO %d %jx",
2946                             m, i, (uintmax_t)*p));
2947         }
2948 #endif
2949         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2950                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2951                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2952                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2953         } else
2954                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2955                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2956         VM_CNT_INC(v_tfree);
2957
2958         if (vm_page_sbusied(m))
2959                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2960
2961         vm_page_remove(m);
2962
2963         /*
2964          * If fictitious remove object association and
2965          * return.
2966          */
2967         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2968                 KASSERT(m->wire_count == 1,
2969                     ("fictitious page %p is not wired", m));
2970                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2971                     ("fictitious page %p is queued", m));
2972                 return (false);
2973         }
2974
2975         if (m->queue != PQ_NONE) {
2976                 if (pagequeue_locked)
2977                         vm_page_dequeue_locked(m);
2978                 else
2979                         vm_page_dequeue(m);
2980         }
2981         m->valid = 0;
2982         vm_page_undirty(m);
2983
2984         if (m->wire_count != 0)
2985                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2986         if (m->hold_count != 0) {
2987                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2988                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2989                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2990                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2991                 return (false);
2992         }
2993
2994         /*
2995          * Restore the default memory attribute to the page.
2996          */
2997         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2998                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2999
3000         return (true);
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Insert the page into the physical memory allocator's free page
3005  * queues.  This is the last step to free a page.
3006  */
3007 static void
3008 vm_page_free_phys(vm_page_t m)
3009 {
3010
3011         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
3012
3013         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
3014 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3015         if (!vm_reserv_free_page(m))
3016 #endif
3017                 vm_phys_free_pages(m, 0);
3018 }
3019
3020 void
3021 vm_page_free_phys_pglist(struct pglist *tq)
3022 {
3023         vm_page_t m;
3024
3025         if (TAILQ_EMPTY(tq))
3026                 return;
3027         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3028         TAILQ_FOREACH(m, tq, listq)
3029                 vm_page_free_phys(m);
3030         vm_page_free_wakeup();
3031         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3032 }
3033
3034 /*
3035  *      vm_page_free_toq:
3036  *
3037  *      Returns the given page to the free list, disassociating it
3038  *      from any VM object.
3039  *
3040  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is
3041  *      managed.
3042  */
3043 void
3044 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
3045 {
3046
3047         if (!vm_page_free_prep(m, false))
3048                 return;
3049         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3050         vm_page_free_phys(m);
3051         vm_page_free_wakeup();
3052         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3053 }
3054
3055 /*
3056  *      vm_page_wire:
3057  *
3058  *      Mark this page as wired down by yet
3059  *      another map, removing it from paging queues
3060  *      as necessary.
3061  *
3062  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
3063  *
3064  *      The page must be locked.
3065  */
3066 void
3067 vm_page_wire(vm_page_t m)
3068 {
3069
3070         /*
3071          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
3072          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
3073          * it is already off the queues).
3074          */
3075         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3076         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3077                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3078                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3079                     m));
3080                 return;
3081         }
3082         if (m->wire_count == 0) {
3083                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3084                     m->queue == PQ_NONE,
3085                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3086                 vm_page_remque(m);
3087                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3088         }
3089         m->wire_count++;
3090         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3091 }
3092
3093 /*
3094  * vm_page_unwire:
3095  *
3096  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3097  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3098  * FALSE otherwise.
3099  *
3100  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3101  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3102  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3103  * specified).
3104  *
3105  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3106  *
3107  * A managed page must be locked.
3108  */
3109 boolean_t
3110 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3111 {
3112
3113         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3114             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3115             queue, m));
3116         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3117                 vm_page_assert_locked(m);
3118         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3119                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3120             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3121                 return (FALSE);
3122         }
3123         if (m->wire_count > 0) {
3124                 m->wire_count--;
3125                 if (m->wire_count == 0) {
3126                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3127                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3128                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE)
3129                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3130                         return (TRUE);
3131                 } else
3132                         return (FALSE);
3133         } else
3134                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3135 }
3136
3137 /*
3138  * Move the specified page to the inactive queue.
3139  *
3140  * Normally, "noreuse" is FALSE, resulting in LRU ordering of the inactive
3141  * queue.  However, setting "noreuse" to TRUE will accelerate the specified
3142  * page's reclamation, but it will not unmap the page from any address space.
3143  * This is implemented by inserting the page near the head of the inactive
3144  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3145  *
3146  * The page must be locked.
3147  */
3148 static inline void
3149 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3150 {
3151         struct vm_pagequeue *pq;
3152         int queue;
3153
3154         vm_page_assert_locked(m);
3155
3156         /*
3157          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3158          * reactivated.
3159          */
3160         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3161                 return;
3162         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3163                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3164                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3165                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3166                         vm_pagequeue_lock(pq);
3167                         vm_page_dequeue_locked(m);
3168                 } else {
3169                         if (queue != PQ_NONE)
3170                                 vm_page_dequeue(m);
3171                         vm_pagequeue_lock(pq);
3172                 }
3173                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3174                 if (noreuse)
3175                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
3176                             m, plinks.q);
3177                 else
3178                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3179                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3180                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3181         }
3182 }
3183
3184 /*
3185  * Move the specified page to the inactive queue.
3186  *
3187  * The page must be locked.
3188  */
3189 void
3190 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3191 {
3192
3193         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3194 }
3195
3196 /*
3197  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3198  * that it is unlikely to be reused.
3199  *
3200  * The page must be locked.
3201  */
3202 void
3203 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3204 {
3205
3206         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3207 }
3208
3209 /*
3210  * vm_page_launder
3211  *
3212  *      Put a page in the laundry.
3213  */
3214 void
3215 vm_page_launder(vm_page_t m)
3216 {
3217         int queue;
3218
3219         vm_page_assert_locked(m);
3220         if ((queue = m->queue) != PQ_LAUNDRY) {
3221                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3222                         if (queue != PQ_NONE)
3223                                 vm_page_dequeue(m);
3224                         vm_page_enqueue(PQ_LAUNDRY, m);
3225                 } else
3226                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
3227                             ("wired page %p is queued", m));
3228         }
3229 }
3230
3231 /*
3232  * vm_page_unswappable
3233  *
3234  *      Put a page in the PQ_UNSWAPPABLE holding queue.
3235  */
3236 void
3237 vm_page_unswappable(vm_page_t m)
3238 {
3239
3240         vm_page_assert_locked(m);
3241         KASSERT(m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3242             ("page %p already unswappable", m));
3243         if (m->queue != PQ_NONE)
3244                 vm_page_dequeue(m);
3245         vm_page_enqueue(PQ_UNSWAPPABLE, m);
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Attempt to free the page.  If it cannot be freed, do nothing.  Returns true
3250  * if the page is freed and false otherwise.
3251  *
3252  * The page must be managed.  The page and its containing object must be
3253  * locked.
3254  */
3255 bool
3256 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3257 {
3258
3259         vm_page_assert_locked(m);
3260         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3261         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0, ("page %p is unmanaged", m));
3262         if (m->dirty != 0 || m->hold_count != 0 || m->wire_count != 0 ||
3263             vm_page_busied(m))
3264                 return (false);
3265         if (m->object->ref_count != 0) {
3266                 pmap_remove_all(m);
3267                 if (m->dirty != 0)
3268                         return (false);
3269         }
3270         vm_page_free(m);
3271         return (true);
3272 }
3273
3274 /*
3275  * vm_page_advise
3276  *
3277  *      Apply the specified advice to the given page.
3278  *
3279  *      The object and page must be locked.
3280  */
3281 void
3282 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3283 {
3284
3285         vm_page_assert_locked(m);
3286         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3287         if (advice == MADV_FREE)
3288                 /*
3289                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3290                  * without first paging it out.  MADV_FREE pages are often
3291                  * quickly reused by malloc(3), so we do not do anything that
3292                  * would result in a page fault on a later access.
3293                  */
3294                 vm_page_undirty(m);
3295         else if (advice != MADV_DONTNEED) {
3296                 if (advice == MADV_WILLNEED)
3297                         vm_page_activate(m);
3298                 return;
3299         }
3300
3301         /*
3302          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3303          * immediately reactivate the page.
3304          */
3305         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3306
3307         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3308                 vm_page_dirty(m);
3309
3310         /*
3311          * Place clean pages near the head of the inactive queue rather than
3312          * the tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that
3313          * the page will be reused quickly.  Dirty pages not already in the
3314          * laundry are moved there.
3315          */
3316         if (m->dirty == 0)
3317                 vm_page_deactivate_noreuse(m);
3318         else
3319                 vm_page_launder(m);
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3324  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3325  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3326  * and then conditionally zero it.
3327  *
3328  * This routine may sleep.
3329  *
3330  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3331  * and reacquired if the routine sleeps.
3332  */
3333 vm_page_t
3334 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3335 {
3336         vm_page_t m;
3337         int sleep;
3338         int pflags;
3339
3340         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3341         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3342             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3343             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3344         pflags = allocflags &
3345             ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_WAITFAIL);
3346         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3347                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3348 retrylookup:
3349         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3350                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3351                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3352                 if (sleep) {
3353                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3354                                 return (NULL);
3355                         /*
3356                          * Reference the page before unlocking and
3357                          * sleeping so that the page daemon is less
3358                          * likely to reclaim it.
3359                          */
3360                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3361                         vm_page_lock(m);
3362                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3363                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt", (allocflags &
3364                             VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3365                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3366                         goto retrylookup;
3367                 } else {
3368                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3369                                 vm_page_lock(m);
3370                                 vm_page_wire(m);
3371                                 vm_page_unlock(m);
3372                         }
3373                         if ((allocflags &
3374                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3375                                 vm_page_xbusy(m);
3376                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3377                                 vm_page_sbusy(m);
3378                         return (m);
3379                 }
3380         }
3381         m = vm_page_alloc(object, pindex, pflags);
3382         if (m == NULL) {
3383                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3384                         return (NULL);
3385                 goto retrylookup;
3386         }
3387         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3388                 pmap_zero_page(m);
3389         return (m);
3390 }
3391
3392 /*
3393  * Return the specified range of pages from the given object.  For each
3394  * page offset within the range, if a page already exists within the object
3395  * at that offset and it is busy, then wait for it to change state.  If,
3396  * instead, the page doesn't exist, then allocate it.
3397  *
3398  * The caller must always specify an allocation class.
3399  *
3400  * allocation classes:
3401  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
3402  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs the pages
3403  *
3404  * The caller must always specify that the pages are to be busied and/or
3405  * wired.
3406  *
3407  * optional allocation flags:
3408  *      VM_ALLOC_IGN_SBUSY      do not sleep on soft busy pages
3409  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
3410  *      VM_ALLOC_NOWAIT         do not sleep
3411  *      VM_ALLOC_SBUSY          set page to sbusy state
3412  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the pages
3413  *      VM_ALLOC_ZERO           zero and validate any invalid pages
3414  *
3415  * If VM_ALLOC_NOWAIT is not specified, this routine may sleep.  Otherwise, it
3416  * may return a partial prefix of the requested range.
3417  */
3418 int
3419 vm_page_grab_pages(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags,
3420     vm_page_t *ma, int count)
3421 {
3422         vm_page_t m, mpred;
3423         int pflags;
3424         int i;
3425         bool sleep;
3426
3427         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3428         KASSERT(((u_int)allocflags >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT) == 0,
3429             ("vm_page_grap_pages: VM_ALLOC_COUNT() is not allowed"));
3430         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0 ||
3431             (allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0,
3432             ("vm_page_grab_pages: the pages must be busied or wired"));
3433         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3434             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3435             ("vm_page_grab_pages: VM_ALLOC_SBUSY/IGN_SBUSY mismatch"));
3436         if (count == 0)
3437                 return (0);
3438         pflags = allocflags & ~(VM_ALLOC_NOWAIT | VM_ALLOC_WAITOK |
3439             VM_ALLOC_WAITFAIL | VM_ALLOC_IGN_SBUSY);
3440         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) == 0)
3441                 pflags |= VM_ALLOC_WAITFAIL;
3442         i = 0;
3443 retrylookup:
3444         m = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex + i);
3445         if (m == NULL || m->pindex != pindex + i) {
3446                 mpred = m;
3447                 m = NULL;
3448         } else
3449                 mpred = TAILQ_PREV(m, pglist, listq);
3450         for (; i < count; i++) {
3451                 if (m != NULL) {
3452                         sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3453                             vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3454                         if (sleep) {
3455                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3456                                         break;
3457                                 /*
3458                                  * Reference the page before unlocking and
3459                                  * sleeping so that the page daemon is less
3460                                  * likely to reclaim it.
3461                                  */
3462                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3463                                 vm_page_lock(m);
3464                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3465                                 vm_page_busy_sleep(m, "grbmaw", (allocflags &
3466                                     VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0);
3467                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3468                                 goto retrylookup;
3469                         }
3470                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3471                                 vm_page_lock(m);
3472                                 vm_page_wire(m);
3473                                 vm_page_unlock(m);
3474                         }
3475                         if ((allocflags & (VM_ALLOC_NOBUSY |
3476                             VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3477                                 vm_page_xbusy(m);
3478                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3479                                 vm_page_sbusy(m);
3480                 } else {
3481                         m = vm_page_alloc_after(object, pindex + i,
3482                             pflags | VM_ALLOC_COUNT(count - i), mpred);
3483                         if (m == NULL) {
3484                                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3485                                         break;
3486                                 goto retrylookup;
3487                         }
3488                 }
3489                 if (m->valid == 0 && (allocflags & VM_ALLOC_ZERO) != 0) {
3490                         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
3491                                 pmap_zero_page(m);
3492                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3493                 }
3494                 ma[i] = mpred = m;
3495                 m = vm_page_next(m);
3496         }
3497         return (i);
3498 }
3499
3500 /*
3501  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3502  *
3503  * Inputs are required to range within a page.
3504  */
3505 vm_page_bits_t
3506 vm_page_bits(int base, int size)
3507 {
3508         int first_bit;
3509         int last_bit;
3510
3511         KASSERT(
3512             base + size <= PAGE_SIZE,
3513             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3514         );
3515
3516         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3517                 return (0);
3518
3519         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3520         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3521
3522         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3523             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3524 }
3525
3526 /*
3527  *      vm_page_set_valid_range:
3528  *
3529  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3530  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3531  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3532  *      such chunks will be zeroed.
3533  *
3534  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3535  */
3536 void
3537 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3538 {
3539         int endoff, frag;
3540
3541         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3542         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3543                 return;
3544
3545         /*
3546          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3547          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3548          * first block.
3549          */
3550         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3551             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3552                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3553
3554         /*
3555          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3556          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3557          * the last block.
3558          */
3559         endoff = base + size;
3560         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3561             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3562                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3563                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3564
3565         /*
3566          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3567          * is already dirty.
3568          */
3569         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3570             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3571
3572         /*
3573          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3574          */
3575         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3576 }
3577
3578 /*
3579  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3580  */
3581 static __inline void
3582 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3583 {
3584         uintptr_t addr;
3585 #if PAGE_SIZE < 16384
3586         int shift;
3587 #endif
3588
3589         /*
3590          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3591          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3592          * set by a concurrent pmap operation.
3593          */
3594         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3595         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3596                 m->dirty &= ~pagebits;
3597         else {
3598                 /*
3599                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3600                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3601                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3602                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3603                  *
3604                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3605                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3606                  * alignment is needed. Only require existence of
3607                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3608                  */
3609                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3610 #if PAGE_SIZE == 32768
3611                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3612 #elif PAGE_SIZE == 16384
3613                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3614 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3615                 /*
3616                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3617                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3618                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3619                  */
3620                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3621 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3622                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3623 #else
3624                 shift *= NBBY;
3625 #endif
3626                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3627                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3628 #endif          /* PAGE_SIZE */
3629         }
3630 }
3631
3632 /*
3633  *      vm_page_set_validclean:
3634  *
3635  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3636  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3637  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3638  *      such chunks will be zero'd.
3639  *
3640  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3641  */
3642 void
3643 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3644 {
3645         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3646         int endoff, frag;
3647
3648         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3649         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3650                 return;
3651
3652         /*
3653          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3654          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3655          * first block.
3656          */
3657         if ((frag = rounddown2(base, DEV_BSIZE)) != base &&
3658             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3659                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3660
3661         /*
3662          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3663          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3664          * the last block.
3665          */
3666         endoff = base + size;
3667         if ((frag = rounddown2(endoff, DEV_BSIZE)) != endoff &&
3668             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3669                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3670                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3671
3672         /*
3673          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3674          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3675          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3676          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3677          * be set again.
3678          *
3679          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3680          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3681          * the range.
3682          */
3683         oldvalid = m->valid;
3684         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3685         m->valid |= pagebits;
3686 #if 0   /* NOT YET */
3687         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3688                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3689                 base += frag;
3690                 size -= frag;
3691                 if (size < 0)
3692                         size = 0;
3693         }
3694         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3695 #endif
3696         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3697                 /*
3698                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3699                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3700                  * fully valid.
3701                  */
3702                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3703                         /*
3704                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3705                          * a concurrent pmap operation, such as
3706                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3707                          * pmap and set the dirty field on the page before
3708                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3709                          * field was cleared here.
3710                          */
3711                         pmap_clear_modify(m);
3712                 m->dirty = 0;
3713                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3714         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3715                 m->dirty &= ~pagebits;
3716         else
3717                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3718 }
3719
3720 void
3721 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3722 {
3723
3724         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3725 }
3726
3727 /*
3728  *      vm_page_set_invalid:
3729  *
3730  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3731  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3732  */
3733 void
3734 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3735 {
3736         vm_page_bits_t bits;
3737         vm_object_t object;
3738
3739         object = m->object;
3740         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3741         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3742             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3743                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3744         else
3745                 bits = vm_page_bits(base, size);
3746         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3747             bits != 0)
3748                 pmap_remove_all(m);
3749         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3750             !pmap_page_is_mapped(m),
3751             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3752         m->valid &= ~bits;
3753         m->dirty &= ~bits;
3754 }
3755
3756 /*
3757  * vm_page_zero_invalid()
3758  *
3759  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3760  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3761  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3762  *      page so user code sees what it expects.
3763  *
3764  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3765  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3766  */
3767 void
3768 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3769 {
3770         int b;
3771         int i;
3772
3773         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3774         /*
3775          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3776          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3777          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3778          * vm_page_set_validclean().
3779          */
3780         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3781                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3782                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3783                         if (i > b) {
3784                                 pmap_zero_page_area(m,
3785                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3786                         }
3787                         b = i + 1;
3788                 }
3789         }
3790
3791         /*
3792          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3793          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3794          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3795          */
3796         if (setvalid)
3797                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3798 }
3799
3800 /*
3801  *      vm_page_is_valid:
3802  *
3803  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3804  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3805  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3806  */
3807 int
3808 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3809 {
3810         vm_page_bits_t bits;
3811
3812         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3813         bits = vm_page_bits(base, size);
3814         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3815 }
3816
3817 /*
3818  * Returns true if all of the specified predicates are true for the entire
3819  * (super)page and false otherwise.
3820  */
3821 bool
3822 vm_page_ps_test(vm_page_t m, int flags, vm_page_t skip_m)
3823 {
3824         vm_object_t object;
3825         int i, npages;
3826
3827         object = m->object;
3828         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
3829         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3830
3831         /*
3832          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3833          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3834          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3835          */
3836         for (i = 0; i < npages; i++) {
3837                 /* Always test object consistency, including "skip_m". */
3838                 if (m[i].object != object)
3839                         return (false);
3840                 if (&m[i] == skip_m)
3841                         continue;
3842                 if ((flags & PS_NONE_BUSY) != 0 && vm_page_busied(&m[i]))
3843                         return (false);
3844                 if ((flags & PS_ALL_DIRTY) != 0) {
3845                         /*
3846                          * Calling vm_page_test_dirty() or pmap_is_modified()
3847                          * might stop this case from spuriously returning
3848                          * "false".  However, that would require a write lock
3849                          * on the object containing "m[i]".
3850                          */
3851                         if (m[i].dirty != VM_PAGE_BITS_ALL)
3852                                 return (false);
3853                 }
3854                 if ((flags & PS_ALL_VALID) != 0 &&
3855                     m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3856                         return (false);
3857         }
3858         return (true);
3859 }
3860
3861 /*
3862  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3863  */
3864 void
3865 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3866 {
3867
3868         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3869         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3870                 vm_page_dirty(m);
3871 }
3872
3873 void
3874 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3875 {
3876
3877         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3878 }
3879
3880 void
3881 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3882 {
3883
3884         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3885 }
3886
3887 int
3888 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3889 {
3890
3891         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3892 }
3893
3894 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3895 void
3896 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3897 {
3898
3899         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3900 }
3901
3902 void
3903 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3904 {
3905
3906         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3907 }
3908 #endif
3909
3910 #ifdef INVARIANTS
3911 void
3912 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3913 {
3914
3915         /*
3916          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3917          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3918          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3919          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3920          */
3921         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3922                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3923 }
3924
3925 void
3926 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3927 {
3928
3929         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3930                 return;
3931
3932         /*
3933          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3934          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3935          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3936          */
3937         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3938             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3939         if (!vm_page_xbusied(m))
3940                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3941 }
3942 #endif
3943
3944 #include "opt_ddb.h"
3945 #ifdef DDB
3946 #include <sys/kernel.h>
3947
3948 #include <ddb/ddb.h>
3949
3950 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3951 {
3952
3953         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3954         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3955         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3956         db_printf("vm_cnt.v_laundry_count: %d\n", vm_cnt.v_laundry_count);
3957         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3958         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3959         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3960         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3961         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3962 }
3963
3964 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3965 {
3966         int dom;
3967
3968         db_printf("pq_free %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3969         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3970                 db_printf(
3971     "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pq_laund %d pq_unsw %d\n",
3972                     dom,
3973                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3974                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3975                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3976                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3977                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_LAUNDRY].pq_cnt,
3978                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_UNSWAPPABLE].pq_cnt);
3979         }
3980 }
3981
3982 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3983 {
3984         vm_page_t m;
3985         boolean_t phys;
3986
3987         if (!have_addr) {
3988                 db_printf("show pginfo addr\n");
3989                 return;
3990         }
3991
3992         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3993         if (phys)
3994                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3995         else
3996                 m = (vm_page_t)addr;
3997         db_printf(
3998     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3999     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
4000             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
4001             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
4002             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
4003 }
4004 #endif /* DDB */