]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/vm/vm_page.c
Merge ^/head r295351 through r295543.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / vm / vm_page.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1998 Matthew Dillon.  All Rights Reserved.
5  *
6  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
7  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
16  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
19  *    without specific prior written permission.
20  *
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  *
33  *      from: @(#)vm_page.c     7.4 (Berkeley) 5/7/91
34  */
35
36 /*-
37  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
38  * All rights reserved.
39  *
40  * Authors: Avadis Tevanian, Jr., Michael Wayne Young
41  *
42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
47  *
48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
51  *
52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
53  *
54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
55  *  School of Computer Science
56  *  Carnegie Mellon University
57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
58  *
59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
60  * rights to redistribute these changes.
61  */
62
63 /*
64  *                      GENERAL RULES ON VM_PAGE MANIPULATION
65  *
66  *      - A page queue lock is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue regardless of other locks or the busy state of a page.
68  *
69  *              * In general, no thread besides the page daemon can acquire or
70  *                hold more than one page queue lock at a time.
71  *
72  *              * The page daemon can acquire and hold any pair of page queue
73  *                locks in any order.
74  *
75  *      - The object lock is required when inserting or removing
76  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).
77  *
78  */
79
80 /*
81  *      Resident memory management module.
82  */
83
84 #include <sys/cdefs.h>
85 __FBSDID("$FreeBSD$");
86
87 #include "opt_vm.h"
88
89 #include <sys/param.h>
90 #include <sys/systm.h>
91 #include <sys/lock.h>
92 #include <sys/kernel.h>
93 #include <sys/limits.h>
94 #include <sys/linker.h>
95 #include <sys/malloc.h>
96 #include <sys/mman.h>
97 #include <sys/msgbuf.h>
98 #include <sys/mutex.h>
99 #include <sys/proc.h>
100 #include <sys/rwlock.h>
101 #include <sys/sbuf.h>
102 #include <sys/sysctl.h>
103 #include <sys/vmmeter.h>
104 #include <sys/vnode.h>
105
106 #include <vm/vm.h>
107 #include <vm/pmap.h>
108 #include <vm/vm_param.h>
109 #include <vm/vm_kern.h>
110 #include <vm/vm_object.h>
111 #include <vm/vm_page.h>
112 #include <vm/vm_pageout.h>
113 #include <vm/vm_pager.h>
114 #include <vm/vm_phys.h>
115 #include <vm/vm_radix.h>
116 #include <vm/vm_reserv.h>
117 #include <vm/vm_extern.h>
118 #include <vm/uma.h>
119 #include <vm/uma_int.h>
120
121 #include <machine/md_var.h>
122
123 /*
124  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
125  *      page structure.
126  */
127
128 struct vm_domain vm_dom[MAXMEMDOM];
129 struct mtx_padalign vm_page_queue_free_mtx;
130
131 struct mtx_padalign pa_lock[PA_LOCK_COUNT];
132
133 vm_page_t vm_page_array;
134 long vm_page_array_size;
135 long first_page;
136 int vm_page_zero_count;
137
138 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
139 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
140     &boot_pages, 0,
141     "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
142
143 static int pa_tryrelock_restart;
144 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, tryrelock_restart, CTLFLAG_RD,
145     &pa_tryrelock_restart, 0, "Number of tryrelock restarts");
146
147 static TAILQ_HEAD(, vm_page) blacklist_head;
148 static int sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
149 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, page_blacklist, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD |
150     CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, sysctl_vm_page_blacklist, "A", "Blacklist pages");
151
152 /* Is the page daemon waiting for free pages? */
153 static int vm_pageout_pages_needed;
154
155 static uma_zone_t fakepg_zone;
156
157 static struct vnode *vm_page_alloc_init(vm_page_t m);
158 static void vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m);
159 static void vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits);
160 static void vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m);
161 static void vm_page_free_wakeup(void);
162 static void vm_page_init_fakepg(void *dummy);
163 static int vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object,
164     vm_pindex_t pindex, vm_page_t mpred);
165 static void vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object,
166     vm_page_t mpred);
167 static int vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
168     vm_paddr_t high);
169
170 SYSINIT(vm_page, SI_SUB_VM, SI_ORDER_SECOND, vm_page_init_fakepg, NULL);
171
172 static void
173 vm_page_init_fakepg(void *dummy)
174 {
175
176         fakepg_zone = uma_zcreate("fakepg", sizeof(struct vm_page), NULL, NULL,
177             NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE | UMA_ZONE_VM);
178 }
179
180 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
181 #if PAGE_SIZE == 32768
182 #ifdef CTASSERT
183 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
184 #endif
185 #endif
186
187 /*
188  * Try to acquire a physical address lock while a pmap is locked.  If we
189  * fail to trylock we unlock and lock the pmap directly and cache the
190  * locked pa in *locked.  The caller should then restart their loop in case
191  * the virtual to physical mapping has changed.
192  */
193 int
194 vm_page_pa_tryrelock(pmap_t pmap, vm_paddr_t pa, vm_paddr_t *locked)
195 {
196         vm_paddr_t lockpa;
197
198         lockpa = *locked;
199         *locked = pa;
200         if (lockpa) {
201                 PA_LOCK_ASSERT(lockpa, MA_OWNED);
202                 if (PA_LOCKPTR(pa) == PA_LOCKPTR(lockpa))
203                         return (0);
204                 PA_UNLOCK(lockpa);
205         }
206         if (PA_TRYLOCK(pa))
207                 return (0);
208         PMAP_UNLOCK(pmap);
209         atomic_add_int(&pa_tryrelock_restart, 1);
210         PA_LOCK(pa);
211         PMAP_LOCK(pmap);
212         return (EAGAIN);
213 }
214
215 /*
216  *      vm_set_page_size:
217  *
218  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
219  *      size.  Must be called before any use of page-size
220  *      dependent functions.
221  */
222 void
223 vm_set_page_size(void)
224 {
225         if (vm_cnt.v_page_size == 0)
226                 vm_cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
227         if (((vm_cnt.v_page_size - 1) & vm_cnt.v_page_size) != 0)
228                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
229 }
230
231 /*
232  *      vm_page_blacklist_next:
233  *
234  *      Find the next entry in the provided string of blacklist
235  *      addresses.  Entries are separated by space, comma, or newline.
236  *      If an invalid integer is encountered then the rest of the
237  *      string is skipped.  Updates the list pointer to the next
238  *      character, or NULL if the string is exhausted or invalid.
239  */
240 static vm_paddr_t
241 vm_page_blacklist_next(char **list, char *end)
242 {
243         vm_paddr_t bad;
244         char *cp, *pos;
245
246         if (list == NULL || *list == NULL)
247                 return (0);
248         if (**list =='\0') {
249                 *list = NULL;
250                 return (0);
251         }
252
253         /*
254          * If there's no end pointer then the buffer is coming from
255          * the kenv and we know it's null-terminated.
256          */
257         if (end == NULL)
258                 end = *list + strlen(*list);
259
260         /* Ensure that strtoq() won't walk off the end */
261         if (*end != '\0') {
262                 if (*end == '\n' || *end == ' ' || *end  == ',')
263                         *end = '\0';
264                 else {
265                         printf("Blacklist not terminated, skipping\n");
266                         *list = NULL;
267                         return (0);
268                 }
269         }
270
271         for (pos = *list; *pos != '\0'; pos = cp) {
272                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
273                 if (*cp == '\0' || *cp == ' ' || *cp == ',' || *cp == '\n') {
274                         if (bad == 0) {
275                                 if (++cp < end)
276                                         continue;
277                                 else
278                                         break;
279                         }
280                 } else
281                         break;
282                 if (*cp == '\0' || ++cp >= end)
283                         *list = NULL;
284                 else
285                         *list = cp;
286                 return (trunc_page(bad));
287         }
288         printf("Garbage in RAM blacklist, skipping\n");
289         *list = NULL;
290         return (0);
291 }
292
293 /*
294  *      vm_page_blacklist_check:
295  *
296  *      Iterate through the provided string of blacklist addresses, pulling
297  *      each entry out of the physical allocator free list and putting it
298  *      onto a list for reporting via the vm.page_blacklist sysctl.
299  */
300 static void
301 vm_page_blacklist_check(char *list, char *end)
302 {
303         vm_paddr_t pa;
304         vm_page_t m;
305         char *next;
306         int ret;
307
308         next = list;
309         while (next != NULL) {
310                 if ((pa = vm_page_blacklist_next(&next, end)) == 0)
311                         continue;
312                 m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
313                 if (m == NULL)
314                         continue;
315                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
316                 ret = vm_phys_unfree_page(m);
317                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
318                 if (ret == TRUE) {
319                         TAILQ_INSERT_TAIL(&blacklist_head, m, listq);
320                         if (bootverbose)
321                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
322                                     (uintmax_t)pa);
323                 }
324         }
325 }
326
327 /*
328  *      vm_page_blacklist_load:
329  *
330  *      Search for a special module named "ram_blacklist".  It'll be a
331  *      plain text file provided by the user via the loader directive
332  *      of the same name.
333  */
334 static void
335 vm_page_blacklist_load(char **list, char **end)
336 {
337         void *mod;
338         u_char *ptr;
339         u_int len;
340
341         mod = NULL;
342         ptr = NULL;
343
344         mod = preload_search_by_type("ram_blacklist");
345         if (mod != NULL) {
346                 ptr = preload_fetch_addr(mod);
347                 len = preload_fetch_size(mod);
348         }
349         *list = ptr;
350         if (ptr != NULL)
351                 *end = ptr + len;
352         else
353                 *end = NULL;
354         return;
355 }
356
357 static int
358 sysctl_vm_page_blacklist(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
359 {
360         vm_page_t m;
361         struct sbuf sbuf;
362         int error, first;
363
364         first = 1;
365         error = sysctl_wire_old_buffer(req, 0);
366         if (error != 0)
367                 return (error);
368         sbuf_new_for_sysctl(&sbuf, NULL, 128, req);
369         TAILQ_FOREACH(m, &blacklist_head, listq) {
370                 sbuf_printf(&sbuf, "%s%#jx", first ? "" : ",",
371                     (uintmax_t)m->phys_addr);
372                 first = 0;
373         }
374         error = sbuf_finish(&sbuf);
375         sbuf_delete(&sbuf);
376         return (error);
377 }
378
379 static void
380 vm_page_domain_init(struct vm_domain *vmd)
381 {
382         struct vm_pagequeue *pq;
383         int i;
384
385         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_name) =
386             "vm inactive pagequeue";
387         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_vcnt) =
388             &vm_cnt.v_inactive_count;
389         *__DECONST(char **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_name) =
390             "vm active pagequeue";
391         *__DECONST(int **, &vmd->vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_vcnt) =
392             &vm_cnt.v_active_count;
393         vmd->vmd_page_count = 0;
394         vmd->vmd_free_count = 0;
395         vmd->vmd_segs = 0;
396         vmd->vmd_oom = FALSE;
397         vmd->vmd_pass = 0;
398         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++) {
399                 pq = &vmd->vmd_pagequeues[i];
400                 TAILQ_INIT(&pq->pq_pl);
401                 mtx_init(&pq->pq_mutex, pq->pq_name, "vm pagequeue",
402                     MTX_DEF | MTX_DUPOK);
403         }
404 }
405
406 /*
407  *      vm_page_startup:
408  *
409  *      Initializes the resident memory module.
410  *
411  *      Allocates memory for the page cells, and
412  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
413  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
414  */
415 vm_offset_t
416 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
417 {
418         vm_offset_t mapped;
419         vm_paddr_t page_range;
420         vm_paddr_t new_end;
421         int i;
422         vm_paddr_t pa;
423         vm_paddr_t last_pa;
424         char *list, *listend;
425         vm_paddr_t end;
426         vm_paddr_t biggestsize;
427         vm_paddr_t low_water, high_water;
428         int biggestone;
429
430         biggestsize = 0;
431         biggestone = 0;
432         vaddr = round_page(vaddr);
433
434         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
435                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
436                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
437         }
438
439         low_water = phys_avail[0];
440         high_water = phys_avail[1];
441
442         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
443                 if (vm_phys_segs[i].start < low_water)
444                         low_water = vm_phys_segs[i].start;
445                 if (vm_phys_segs[i].end > high_water)
446                         high_water = vm_phys_segs[i].end;
447         }
448         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
449                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
450
451                 if (size > biggestsize) {
452                         biggestone = i;
453                         biggestsize = size;
454                 }
455                 if (phys_avail[i] < low_water)
456                         low_water = phys_avail[i];
457                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
458                         high_water = phys_avail[i + 1];
459         }
460
461         end = phys_avail[biggestone+1];
462
463         /*
464          * Initialize the page and queue locks.
465          */
466         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page free queue", NULL, MTX_DEF);
467         for (i = 0; i < PA_LOCK_COUNT; i++)
468                 mtx_init(&pa_lock[i], "vm page", NULL, MTX_DEF);
469         for (i = 0; i < vm_ndomains; i++)
470                 vm_page_domain_init(&vm_dom[i]);
471
472         /*
473          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
474          * allocator.
475          *
476          * CTFLAG_RDTUN doesn't work during the early boot process, so we must
477          * manually fetch the value.
478          */
479         TUNABLE_INT_FETCH("vm.boot_pages", &boot_pages);
480         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
481         new_end = trunc_page(new_end);
482         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
483             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
484         bzero((void *)mapped, end - new_end);
485         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
486
487 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__arm__) || \
488     defined(__i386__) || defined(__mips__)
489         /*
490          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
491          * needs to be included in a minidump.
492          *
493          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
494          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
495          *
496          * However, i386 still needs this workspace internally within the
497          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
498          * included should the sf_buf code decide to use them.
499          */
500         last_pa = 0;
501         for (i = 0; dump_avail[i + 1] != 0; i += 2)
502                 if (dump_avail[i + 1] > last_pa)
503                         last_pa = dump_avail[i + 1];
504         page_range = last_pa / PAGE_SIZE;
505         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
506         new_end -= vm_page_dump_size;
507         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
508             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
509         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
510 #endif
511 #ifdef __amd64__
512         /*
513          * Request that the physical pages underlying the message buffer be
514          * included in a crash dump.  Since the message buffer is accessed
515          * through the direct map, they are not automatically included.
516          */
517         pa = DMAP_TO_PHYS((vm_offset_t)msgbufp->msg_ptr);
518         last_pa = pa + round_page(msgbufsize);
519         while (pa < last_pa) {
520                 dump_add_page(pa);
521                 pa += PAGE_SIZE;
522         }
523 #endif
524         /*
525          * Compute the number of pages of memory that will be available for
526          * use (taking into account the overhead of a page structure per
527          * page).
528          */
529         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
530 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
531         page_range = 0;
532         for (i = 0; i < vm_phys_nsegs; i++) {
533                 page_range += atop(vm_phys_segs[i].end -
534                     vm_phys_segs[i].start);
535         }
536         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
537                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
538 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
539         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
540 #else
541 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
542 #endif
543         end = new_end;
544
545         /*
546          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
547          */
548         vaddr += PAGE_SIZE;
549
550         /*
551          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
552          * queue.
553          */
554         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
555         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
556             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
557         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
558 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
559         /*
560          * Allocate memory for the reservation management system's data
561          * structures.
562          */
563         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
564 #endif
565 #if defined(__aarch64__) || defined(__amd64__) || defined(__mips__)
566         /*
567          * pmap_map on arm64, amd64, and mips can come out of the direct-map,
568          * not kvm like i386, so the pages must be tracked for a crashdump to
569          * include this data.  This includes the vm_page_array and the early
570          * UMA bootstrap pages.
571          */
572         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
573                 dump_add_page(pa);
574 #endif
575         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
576
577         /*
578          * Add physical memory segments corresponding to the available
579          * physical pages.
580          */
581         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
582                 vm_phys_add_seg(phys_avail[i], phys_avail[i + 1]);
583
584         /*
585          * Clear all of the page structures
586          */
587         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
588         for (i = 0; i < page_range; i++)
589                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
590         vm_page_array_size = page_range;
591
592         /*
593          * Initialize the physical memory allocator.
594          */
595         vm_phys_init();
596
597         /*
598          * Add every available physical page that is not blacklisted to
599          * the free lists.
600          */
601         vm_cnt.v_page_count = 0;
602         vm_cnt.v_free_count = 0;
603         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
604                 pa = phys_avail[i];
605                 last_pa = phys_avail[i + 1];
606                 while (pa < last_pa) {
607                         vm_phys_add_page(pa);
608                         pa += PAGE_SIZE;
609                 }
610         }
611
612         TAILQ_INIT(&blacklist_head);
613         vm_page_blacklist_load(&list, &listend);
614         vm_page_blacklist_check(list, listend);
615
616         list = kern_getenv("vm.blacklist");
617         vm_page_blacklist_check(list, NULL);
618
619         freeenv(list);
620 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
621         /*
622          * Initialize the reservation management system.
623          */
624         vm_reserv_init();
625 #endif
626         return (vaddr);
627 }
628
629 void
630 vm_page_reference(vm_page_t m)
631 {
632
633         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
634 }
635
636 /*
637  *      vm_page_busy_downgrade:
638  *
639  *      Downgrade an exclusive busy page into a single shared busy page.
640  */
641 void
642 vm_page_busy_downgrade(vm_page_t m)
643 {
644         u_int x;
645
646         vm_page_assert_xbusied(m);
647
648         for (;;) {
649                 x = m->busy_lock;
650                 x &= VPB_BIT_WAITERS;
651                 if (atomic_cmpset_rel_int(&m->busy_lock,
652                     VPB_SINGLE_EXCLUSIVER | x, VPB_SHARERS_WORD(1) | x))
653                         break;
654         }
655 }
656
657 /*
658  *      vm_page_sbusied:
659  *
660  *      Return a positive value if the page is shared busied, 0 otherwise.
661  */
662 int
663 vm_page_sbusied(vm_page_t m)
664 {
665         u_int x;
666
667         x = m->busy_lock;
668         return ((x & VPB_BIT_SHARED) != 0 && x != VPB_UNBUSIED);
669 }
670
671 /*
672  *      vm_page_sunbusy:
673  *
674  *      Shared unbusy a page.
675  */
676 void
677 vm_page_sunbusy(vm_page_t m)
678 {
679         u_int x;
680
681         vm_page_assert_sbusied(m);
682
683         for (;;) {
684                 x = m->busy_lock;
685                 if (VPB_SHARERS(x) > 1) {
686                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
687                             x - VPB_ONE_SHARER))
688                                 break;
689                         continue;
690                 }
691                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0) {
692                         KASSERT(x == VPB_SHARERS_WORD(1),
693                             ("vm_page_sunbusy: invalid lock state"));
694                         if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock,
695                             VPB_SHARERS_WORD(1), VPB_UNBUSIED))
696                                 break;
697                         continue;
698                 }
699                 KASSERT(x == (VPB_SHARERS_WORD(1) | VPB_BIT_WAITERS),
700                     ("vm_page_sunbusy: invalid lock state for waiters"));
701
702                 vm_page_lock(m);
703                 if (!atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, VPB_UNBUSIED)) {
704                         vm_page_unlock(m);
705                         continue;
706                 }
707                 wakeup(m);
708                 vm_page_unlock(m);
709                 break;
710         }
711 }
712
713 /*
714  *      vm_page_busy_sleep:
715  *
716  *      Sleep and release the page lock, using the page pointer as wchan.
717  *      This is used to implement the hard-path of busying mechanism.
718  *
719  *      The given page must be locked.
720  */
721 void
722 vm_page_busy_sleep(vm_page_t m, const char *wmesg)
723 {
724         u_int x;
725
726         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
727
728         x = m->busy_lock;
729         if (x == VPB_UNBUSIED) {
730                 vm_page_unlock(m);
731                 return;
732         }
733         if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0 &&
734             !atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x, x | VPB_BIT_WAITERS)) {
735                 vm_page_unlock(m);
736                 return;
737         }
738         msleep(m, vm_page_lockptr(m), PVM | PDROP, wmesg, 0);
739 }
740
741 /*
742  *      vm_page_trysbusy:
743  *
744  *      Try to shared busy a page.
745  *      If the operation succeeds 1 is returned otherwise 0.
746  *      The operation never sleeps.
747  */
748 int
749 vm_page_trysbusy(vm_page_t m)
750 {
751         u_int x;
752
753         for (;;) {
754                 x = m->busy_lock;
755                 if ((x & VPB_BIT_SHARED) == 0)
756                         return (0);
757                 if (atomic_cmpset_acq_int(&m->busy_lock, x, x + VPB_ONE_SHARER))
758                         return (1);
759         }
760 }
761
762 /*
763  *      vm_page_xunbusy_hard:
764  *
765  *      Called after the first try the exclusive unbusy of a page failed.
766  *      It is assumed that the waiters bit is on.
767  */
768 void
769 vm_page_xunbusy_hard(vm_page_t m)
770 {
771
772         vm_page_assert_xbusied(m);
773
774         vm_page_lock(m);
775         atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
776         wakeup(m);
777         vm_page_unlock(m);
778 }
779
780 /*
781  *      vm_page_flash:
782  *
783  *      Wakeup anyone waiting for the page.
784  *      The ownership bits do not change.
785  *
786  *      The given page must be locked.
787  */
788 void
789 vm_page_flash(vm_page_t m)
790 {
791         u_int x;
792
793         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
794
795         for (;;) {
796                 x = m->busy_lock;
797                 if ((x & VPB_BIT_WAITERS) == 0)
798                         return;
799                 if (atomic_cmpset_int(&m->busy_lock, x,
800                     x & (~VPB_BIT_WAITERS)))
801                         break;
802         }
803         wakeup(m);
804 }
805
806 /*
807  * Keep page from being freed by the page daemon
808  * much of the same effect as wiring, except much lower
809  * overhead and should be used only for *very* temporary
810  * holding ("wiring").
811  */
812 void
813 vm_page_hold(vm_page_t mem)
814 {
815
816         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
817         mem->hold_count++;
818 }
819
820 void
821 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
822 {
823
824         vm_page_lock_assert(mem, MA_OWNED);
825         KASSERT(mem->hold_count >= 1, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
826         --mem->hold_count;
827         if (mem->hold_count == 0 && (mem->flags & PG_UNHOLDFREE) != 0)
828                 vm_page_free_toq(mem);
829 }
830
831 /*
832  *      vm_page_unhold_pages:
833  *
834  *      Unhold each of the pages that is referenced by the given array.
835  */
836 void
837 vm_page_unhold_pages(vm_page_t *ma, int count)
838 {
839         struct mtx *mtx, *new_mtx;
840
841         mtx = NULL;
842         for (; count != 0; count--) {
843                 /*
844                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
845                  */
846                 new_mtx = vm_page_lockptr(*ma);
847                 if (mtx != new_mtx) {
848                         if (mtx != NULL)
849                                 mtx_unlock(mtx);
850                         mtx = new_mtx;
851                         mtx_lock(mtx);
852                 }
853                 vm_page_unhold(*ma);
854                 ma++;
855         }
856         if (mtx != NULL)
857                 mtx_unlock(mtx);
858 }
859
860 vm_page_t
861 PHYS_TO_VM_PAGE(vm_paddr_t pa)
862 {
863         vm_page_t m;
864
865 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
866         m = vm_phys_paddr_to_vm_page(pa);
867         if (m == NULL)
868                 m = vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa);
869         return (m);
870 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
871         long pi;
872
873         pi = atop(pa);
874         if (pi >= first_page && (pi - first_page) < vm_page_array_size) {
875                 m = &vm_page_array[pi - first_page];
876                 return (m);
877         }
878         return (vm_phys_fictitious_to_vm_page(pa));
879 #else
880 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
881 #endif
882 }
883
884 /*
885  *      vm_page_getfake:
886  *
887  *      Create a fictitious page with the specified physical address and
888  *      memory attribute.  The memory attribute is the only the machine-
889  *      dependent aspect of a fictitious page that must be initialized.
890  */
891 vm_page_t
892 vm_page_getfake(vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
893 {
894         vm_page_t m;
895
896         m = uma_zalloc(fakepg_zone, M_WAITOK | M_ZERO);
897         vm_page_initfake(m, paddr, memattr);
898         return (m);
899 }
900
901 void
902 vm_page_initfake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
903 {
904
905         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
906                 /*
907                  * The page's memattr might have changed since the
908                  * previous initialization.  Update the pmap to the
909                  * new memattr.
910                  */
911                 goto memattr;
912         }
913         m->phys_addr = paddr;
914         m->queue = PQ_NONE;
915         /* Fictitious pages don't use "segind". */
916         m->flags = PG_FICTITIOUS;
917         /* Fictitious pages don't use "order" or "pool". */
918         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
919         m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
920         m->wire_count = 1;
921         pmap_page_init(m);
922 memattr:
923         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
924 }
925
926 /*
927  *      vm_page_putfake:
928  *
929  *      Release a fictitious page.
930  */
931 void
932 vm_page_putfake(vm_page_t m)
933 {
934
935         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0, ("managed %p", m));
936         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
937             ("vm_page_putfake: bad page %p", m));
938         uma_zfree(fakepg_zone, m);
939 }
940
941 /*
942  *      vm_page_updatefake:
943  *
944  *      Update the given fictitious page to the specified physical address and
945  *      memory attribute.
946  */
947 void
948 vm_page_updatefake(vm_page_t m, vm_paddr_t paddr, vm_memattr_t memattr)
949 {
950
951         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0,
952             ("vm_page_updatefake: bad page %p", m));
953         m->phys_addr = paddr;
954         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
955 }
956
957 /*
958  *      vm_page_free:
959  *
960  *      Free a page.
961  */
962 void
963 vm_page_free(vm_page_t m)
964 {
965
966         m->flags &= ~PG_ZERO;
967         vm_page_free_toq(m);
968 }
969
970 /*
971  *      vm_page_free_zero:
972  *
973  *      Free a page to the zerod-pages queue
974  */
975 void
976 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
977 {
978
979         m->flags |= PG_ZERO;
980         vm_page_free_toq(m);
981 }
982
983 /*
984  * Unbusy and handle the page queueing for a page from the VOP_GETPAGES()
985  * array which was optionally read ahead or behind.
986  */
987 void
988 vm_page_readahead_finish(vm_page_t m)
989 {
990
991         /* We shouldn't put invalid pages on queues. */
992         KASSERT(m->valid != 0, ("%s: %p is invalid", __func__, m));
993
994         /*
995          * Since the page is not the actually needed one, whether it should
996          * be activated or deactivated is not obvious.  Empirical results
997          * have shown that deactivating the page is usually the best choice,
998          * unless the page is wanted by another thread.
999          */
1000         vm_page_lock(m);
1001         if ((m->busy_lock & VPB_BIT_WAITERS) != 0)
1002                 vm_page_activate(m);
1003         else
1004                 vm_page_deactivate(m);
1005         vm_page_unlock(m);
1006         vm_page_xunbusy(m);
1007 }
1008
1009 /*
1010  *      vm_page_sleep_if_busy:
1011  *
1012  *      Sleep and release the page queues lock if the page is busied.
1013  *      Returns TRUE if the thread slept.
1014  *
1015  *      The given page must be unlocked and object containing it must
1016  *      be locked.
1017  */
1018 int
1019 vm_page_sleep_if_busy(vm_page_t m, const char *msg)
1020 {
1021         vm_object_t obj;
1022
1023         vm_page_lock_assert(m, MA_NOTOWNED);
1024         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1025
1026         if (vm_page_busied(m)) {
1027                 /*
1028                  * The page-specific object must be cached because page
1029                  * identity can change during the sleep, causing the
1030                  * re-lock of a different object.
1031                  * It is assumed that a reference to the object is already
1032                  * held by the callers.
1033                  */
1034                 obj = m->object;
1035                 vm_page_lock(m);
1036                 VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
1037                 vm_page_busy_sleep(m, msg);
1038                 VM_OBJECT_WLOCK(obj);
1039                 return (TRUE);
1040         }
1041         return (FALSE);
1042 }
1043
1044 /*
1045  *      vm_page_dirty_KBI:              [ internal use only ]
1046  *
1047  *      Set all bits in the page's dirty field.
1048  *
1049  *      The object containing the specified page must be locked if the
1050  *      call is made from the machine-independent layer.
1051  *
1052  *      See vm_page_clear_dirty_mask().
1053  *
1054  *      This function should only be called by vm_page_dirty().
1055  */
1056 void
1057 vm_page_dirty_KBI(vm_page_t m)
1058 {
1059
1060         /* These assertions refer to this operation by its public name. */
1061         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1062             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
1063         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
1064             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
1065         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
1066 }
1067
1068 /*
1069  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
1070  *
1071  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
1072  *
1073  *      The object must be locked.
1074  */
1075 int
1076 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1077 {
1078         vm_page_t mpred;
1079
1080         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1081         mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1082         return (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred));
1083 }
1084
1085 /*
1086  *      vm_page_insert_after:
1087  *
1088  *      Inserts the page "m" into the specified object at offset "pindex".
1089  *
1090  *      The page "mpred" must immediately precede the offset "pindex" within
1091  *      the specified object.
1092  *
1093  *      The object must be locked.
1094  */
1095 static int
1096 vm_page_insert_after(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
1097     vm_page_t mpred)
1098 {
1099         vm_pindex_t sidx;
1100         vm_object_t sobj;
1101         vm_page_t msucc;
1102
1103         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1104         KASSERT(m->object == NULL,
1105             ("vm_page_insert_after: page already inserted"));
1106         if (mpred != NULL) {
1107                 KASSERT(mpred->object == object,
1108                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1109                 KASSERT(mpred->pindex < pindex,
1110                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1111                 msucc = TAILQ_NEXT(mpred, listq);
1112         } else
1113                 msucc = TAILQ_FIRST(&object->memq);
1114         if (msucc != NULL)
1115                 KASSERT(msucc->pindex > pindex,
1116                     ("vm_page_insert_after: msucc doesn't succeed pindex"));
1117
1118         /*
1119          * Record the object/offset pair in this page
1120          */
1121         sobj = m->object;
1122         sidx = m->pindex;
1123         m->object = object;
1124         m->pindex = pindex;
1125
1126         /*
1127          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
1128          */
1129         if (vm_radix_insert(&object->rtree, m)) {
1130                 m->object = sobj;
1131                 m->pindex = sidx;
1132                 return (1);
1133         }
1134         vm_page_insert_radixdone(m, object, mpred);
1135         return (0);
1136 }
1137
1138 /*
1139  *      vm_page_insert_radixdone:
1140  *
1141  *      Complete page "m" insertion into the specified object after the
1142  *      radix trie hooking.
1143  *
1144  *      The page "mpred" must precede the offset "m->pindex" within the
1145  *      specified object.
1146  *
1147  *      The object must be locked.
1148  */
1149 static void
1150 vm_page_insert_radixdone(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_page_t mpred)
1151 {
1152
1153         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1154         KASSERT(object != NULL && m->object == object,
1155             ("vm_page_insert_radixdone: page %p has inconsistent object", m));
1156         if (mpred != NULL) {
1157                 KASSERT(mpred->object == object,
1158                     ("vm_page_insert_after: object doesn't contain mpred"));
1159                 KASSERT(mpred->pindex < m->pindex,
1160                     ("vm_page_insert_after: mpred doesn't precede pindex"));
1161         }
1162
1163         if (mpred != NULL)
1164                 TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mpred, m, listq);
1165         else
1166                 TAILQ_INSERT_HEAD(&object->memq, m, listq);
1167
1168         /*
1169          * Show that the object has one more resident page.
1170          */
1171         object->resident_page_count++;
1172
1173         /*
1174          * Hold the vnode until the last page is released.
1175          */
1176         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
1177                 vhold(object->handle);
1178
1179         /*
1180          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
1181          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
1182          */
1183         if (pmap_page_is_write_mapped(m))
1184                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1185 }
1186
1187 /*
1188  *      vm_page_remove:
1189  *
1190  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
1191  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
1192  *      the backing store.
1193  *
1194  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
1195  */
1196 void
1197 vm_page_remove(vm_page_t m)
1198 {
1199         vm_object_t object;
1200         boolean_t lockacq;
1201
1202         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
1203                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
1204         if ((object = m->object) == NULL)
1205                 return;
1206         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1207         if (vm_page_xbusied(m)) {
1208                 lockacq = FALSE;
1209                 if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 &&
1210                     !mtx_owned(vm_page_lockptr(m))) {
1211                         lockacq = TRUE;
1212                         vm_page_lock(m);
1213                 }
1214                 vm_page_flash(m);
1215                 atomic_store_rel_int(&m->busy_lock, VPB_UNBUSIED);
1216                 if (lockacq)
1217                         vm_page_unlock(m);
1218         }
1219
1220         /*
1221          * Now remove from the object's list of backed pages.
1222          */
1223         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
1224         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1225
1226         /*
1227          * And show that the object has one fewer resident page.
1228          */
1229         object->resident_page_count--;
1230
1231         /*
1232          * The vnode may now be recycled.
1233          */
1234         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
1235                 vdrop(object->handle);
1236
1237         m->object = NULL;
1238 }
1239
1240 /*
1241  *      vm_page_lookup:
1242  *
1243  *      Returns the page associated with the object/offset
1244  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
1245  *
1246  *      The object must be locked.
1247  */
1248 vm_page_t
1249 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1250 {
1251
1252         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1253         return (vm_radix_lookup(&object->rtree, pindex));
1254 }
1255
1256 /*
1257  *      vm_page_find_least:
1258  *
1259  *      Returns the page associated with the object with least pindex
1260  *      greater than or equal to the parameter pindex, or NULL.
1261  *
1262  *      The object must be locked.
1263  */
1264 vm_page_t
1265 vm_page_find_least(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1266 {
1267         vm_page_t m;
1268
1269         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(object);
1270         if ((m = TAILQ_FIRST(&object->memq)) != NULL && m->pindex < pindex)
1271                 m = vm_radix_lookup_ge(&object->rtree, pindex);
1272         return (m);
1273 }
1274
1275 /*
1276  * Returns the given page's successor (by pindex) within the object if it is
1277  * resident; if none is found, NULL is returned.
1278  *
1279  * The object must be locked.
1280  */
1281 vm_page_t
1282 vm_page_next(vm_page_t m)
1283 {
1284         vm_page_t next;
1285
1286         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1287         if ((next = TAILQ_NEXT(m, listq)) != NULL &&
1288             next->pindex != m->pindex + 1)
1289                 next = NULL;
1290         return (next);
1291 }
1292
1293 /*
1294  * Returns the given page's predecessor (by pindex) within the object if it is
1295  * resident; if none is found, NULL is returned.
1296  *
1297  * The object must be locked.
1298  */
1299 vm_page_t
1300 vm_page_prev(vm_page_t m)
1301 {
1302         vm_page_t prev;
1303
1304         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
1305         if ((prev = TAILQ_PREV(m, pglist, listq)) != NULL &&
1306             prev->pindex != m->pindex - 1)
1307                 prev = NULL;
1308         return (prev);
1309 }
1310
1311 /*
1312  * Uses the page mnew as a replacement for an existing page at index
1313  * pindex which must be already present in the object.
1314  *
1315  * The existing page must not be on a paging queue.
1316  */
1317 vm_page_t
1318 vm_page_replace(vm_page_t mnew, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1319 {
1320         vm_page_t mold;
1321
1322         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1323         KASSERT(mnew->object == NULL,
1324             ("vm_page_replace: page already in object"));
1325
1326         /*
1327          * This function mostly follows vm_page_insert() and
1328          * vm_page_remove() without the radix, object count and vnode
1329          * dance.  Double check such functions for more comments.
1330          */
1331
1332         mnew->object = object;
1333         mnew->pindex = pindex;
1334         mold = vm_radix_replace(&object->rtree, mnew);
1335         KASSERT(mold->queue == PQ_NONE,
1336             ("vm_page_replace: mold is on a paging queue"));
1337
1338         /* Keep the resident page list in sorted order. */
1339         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, mold, mnew, listq);
1340         TAILQ_REMOVE(&object->memq, mold, listq);
1341
1342         mold->object = NULL;
1343         vm_page_xunbusy(mold);
1344
1345         /*
1346          * The object's resident_page_count does not change because we have
1347          * swapped one page for another, but OBJ_MIGHTBEDIRTY.
1348          */
1349         if (pmap_page_is_write_mapped(mnew))
1350                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
1351         return (mold);
1352 }
1353
1354 /*
1355  *      vm_page_rename:
1356  *
1357  *      Move the given memory entry from its
1358  *      current object to the specified target object/offset.
1359  *
1360  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
1361  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
1362  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
1363  *            moving the page from object A to B, and will then later move
1364  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
1365  *
1366  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
1367  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
1368  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
1369  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
1370  *            on the cache.
1371  *
1372  *      The objects must be locked.
1373  */
1374 int
1375 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
1376 {
1377         vm_page_t mpred;
1378         vm_pindex_t opidx;
1379
1380         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1381
1382         mpred = vm_radix_lookup_le(&new_object->rtree, new_pindex);
1383         KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != new_pindex,
1384             ("vm_page_rename: pindex already renamed"));
1385
1386         /*
1387          * Create a custom version of vm_page_insert() which does not depend
1388          * by m_prev and can cheat on the implementation aspects of the
1389          * function.
1390          */
1391         opidx = m->pindex;
1392         m->pindex = new_pindex;
1393         if (vm_radix_insert(&new_object->rtree, m)) {
1394                 m->pindex = opidx;
1395                 return (1);
1396         }
1397
1398         /*
1399          * The operation cannot fail anymore.  The removal must happen before
1400          * the listq iterator is tainted.
1401          */
1402         m->pindex = opidx;
1403         vm_page_lock(m);
1404         vm_page_remove(m);
1405
1406         /* Return back to the new pindex to complete vm_page_insert(). */
1407         m->pindex = new_pindex;
1408         m->object = new_object;
1409         vm_page_unlock(m);
1410         vm_page_insert_radixdone(m, new_object, mpred);
1411         vm_page_dirty(m);
1412         return (0);
1413 }
1414
1415 /*
1416  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
1417  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
1418  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
1419  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
1420  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
1421  *      vnode's hold count is reduced.
1422  */
1423 void
1424 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
1425 {
1426         vm_page_t m;
1427         boolean_t empty;
1428
1429         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1430         if (__predict_false(vm_radix_is_empty(&object->cache))) {
1431                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1432                 return;
1433         }
1434         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&object->cache, start)) != NULL) {
1435                 if (end != 0 && m->pindex >= end)
1436                         break;
1437                 vm_radix_remove(&object->cache, m->pindex);
1438                 vm_page_cache_turn_free(m);
1439         }
1440         empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
1441         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1442         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
1443                 vdrop(object->handle);
1444 }
1445
1446 /*
1447  *      Returns the cached page that is associated with the given
1448  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
1449  *
1450  *      The free page queue must be locked.
1451  */
1452 static inline vm_page_t
1453 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1454 {
1455
1456         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1457         return (vm_radix_lookup(&object->cache, pindex));
1458 }
1459
1460 /*
1461  *      Remove the given cached page from its containing object's
1462  *      collection of cached pages.
1463  *
1464  *      The free page queue must be locked.
1465  */
1466 static void
1467 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
1468 {
1469
1470         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1471         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
1472             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
1473         vm_radix_remove(&m->object->cache, m->pindex);
1474         m->object = NULL;
1475         vm_cnt.v_cache_count--;
1476 }
1477
1478 /*
1479  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
1480  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
1481  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
1482  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
1483  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
1484  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
1485  *      correspond to offset zero in the new object.
1486  *
1487  *      The new object must be locked.
1488  */
1489 void
1490 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
1491     vm_object_t new_object)
1492 {
1493         vm_page_t m;
1494
1495         /*
1496          * Insertion into an object's collection of cached pages
1497          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
1498          * not.
1499          */
1500         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(new_object);
1501         KASSERT(vm_radix_is_empty(&new_object->cache),
1502             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
1503             new_object));
1504         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1505         while ((m = vm_radix_lookup_ge(&orig_object->cache,
1506             offidxstart)) != NULL) {
1507                 /*
1508                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
1509                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
1510                  * cache to the new object's cache.
1511                  */
1512                 if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size)
1513                         break;
1514                 vm_radix_remove(&orig_object->cache, m->pindex);
1515                 /* Update the page's object and offset. */
1516                 m->object = new_object;
1517                 m->pindex -= offidxstart;
1518                 if (vm_radix_insert(&new_object->cache, m))
1519                         vm_page_cache_turn_free(m);
1520         }
1521         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1522 }
1523
1524 /*
1525  *      Returns TRUE if a cached page is associated with the given object and
1526  *      offset, and FALSE otherwise.
1527  *
1528  *      The object must be locked.
1529  */
1530 boolean_t
1531 vm_page_is_cached(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1532 {
1533         vm_page_t m;
1534
1535         /*
1536          * Insertion into an object's collection of cached pages requires the
1537          * object to be locked.  Therefore, if the object is locked and the
1538          * object's collection is empty, there is no need to acquire the free
1539          * page queues lock in order to prove that the specified page doesn't
1540          * exist.
1541          */
1542         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1543         if (__predict_true(vm_object_cache_is_empty(object)))
1544                 return (FALSE);
1545         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1546         m = vm_page_cache_lookup(object, pindex);
1547         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1548         return (m != NULL);
1549 }
1550
1551 /*
1552  *      vm_page_alloc:
1553  *
1554  *      Allocate and return a page that is associated with the specified
1555  *      object and offset pair.  By default, this page is exclusive busied.
1556  *
1557  *      The caller must always specify an allocation class.
1558  *
1559  *      allocation classes:
1560  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1561  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1562  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1563  *
1564  *      optional allocation flags:
1565  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
1566  *                              intends to allocate
1567  *      VM_ALLOC_IFCACHED       return page only if it is cached
1568  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1569  *                              is cached
1570  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1571  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1572  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1573  *                              should not be exclusive busy
1574  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1575  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1576  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1577  *
1578  *      This routine may not sleep.
1579  */
1580 vm_page_t
1581 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1582 {
1583         struct vnode *vp = NULL;
1584         vm_object_t m_object;
1585         vm_page_t m, mpred;
1586         int flags, req_class;
1587
1588         mpred = 0;      /* XXX: pacify gcc */
1589         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1590             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1591             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1592             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1593             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1594             req));
1595         if (object != NULL)
1596                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1597
1598         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1599
1600         /*
1601          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1602          */
1603         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1604                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1605
1606         if (object != NULL) {
1607                 mpred = vm_radix_lookup_le(&object->rtree, pindex);
1608                 KASSERT(mpred == NULL || mpred->pindex != pindex,
1609                    ("vm_page_alloc: pindex already allocated"));
1610         }
1611
1612         /*
1613          * The page allocation request can came from consumers which already
1614          * hold the free page queue mutex, like vm_page_insert() in
1615          * vm_page_cache().
1616          */
1617         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
1618         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
1619             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1620             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
1621             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1622             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0)) {
1623                 /*
1624                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1625                  * exceeds the minimum for the request class.
1626                  */
1627                 if (object != NULL &&
1628                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1629                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1630                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1631                                 return (NULL);
1632                         }
1633                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1634                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1635 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1636                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1637 #else
1638                         else
1639 #endif
1640                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1641                                     " from the free queue", m);
1642                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1643                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1644                         return (NULL);
1645 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1646                 } else if (object == NULL || (object->flags & (OBJ_COLORED |
1647                     OBJ_FICTITIOUS)) != OBJ_COLORED || (m =
1648                     vm_reserv_alloc_page(object, pindex, mpred)) == NULL) {
1649 #else
1650                 } else {
1651 #endif
1652                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1653                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1654 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1655                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1656                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1657                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1658                                     0);
1659                         }
1660 #endif
1661                 }
1662         } else {
1663                 /*
1664                  * Not allocatable, give up.
1665                  */
1666                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1667                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
1668                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
1669                 pagedaemon_wakeup();
1670                 return (NULL);
1671         }
1672
1673         /*
1674          *  At this point we had better have found a good page.
1675          */
1676         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1677         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1678             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1679         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1680         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1681         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1682             ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1683         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1684         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1685             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1686             pmap_page_get_memattr(m)));
1687         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1688                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1689                     ("vm_page_alloc: cached page %p is PG_ZERO", m));
1690                 KASSERT(m->valid != 0,
1691                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1692                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1693                         vm_cnt.v_reactivated++;
1694                 else
1695                         m->valid = 0;
1696                 m_object = m->object;
1697                 vm_page_cache_remove(m);
1698                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
1699                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
1700                         vp = m_object->handle;
1701         } else {
1702                 KASSERT(m->valid == 0,
1703                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1704                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
1705                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1706                         vm_page_zero_count--;
1707         }
1708         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1709
1710         /*
1711          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1712          */
1713         flags = 0;
1714         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1715                 flags = PG_ZERO;
1716         flags &= m->flags;
1717         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1718                 flags |= PG_NODUMP;
1719         m->flags = flags;
1720         m->aflags = 0;
1721         m->oflags = object == NULL || (object->flags & OBJ_UNMANAGED) != 0 ?
1722             VPO_UNMANAGED : 0;
1723         m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1724         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1725                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1726         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1727                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1728         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1729                 /*
1730                  * The page lock is not required for wiring a page until that
1731                  * page is inserted into the object.
1732                  */
1733                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1734                 m->wire_count = 1;
1735         }
1736         m->act_count = 0;
1737
1738         if (object != NULL) {
1739                 if (vm_page_insert_after(m, object, pindex, mpred)) {
1740                         /* See the comment below about hold count. */
1741                         if (vp != NULL)
1742                                 vdrop(vp);
1743                         pagedaemon_wakeup();
1744                         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1745                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1746                                 m->wire_count = 0;
1747                         }
1748                         m->object = NULL;
1749                         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1750                         vm_page_free(m);
1751                         return (NULL);
1752                 }
1753
1754                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1755                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1756                     (object->flags & OBJ_FICTITIOUS) == 0)
1757                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1758         } else
1759                 m->pindex = pindex;
1760
1761         /*
1762          * The following call to vdrop() must come after the above call
1763          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1764          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1765          * temporarily become zero.
1766          */
1767         if (vp != NULL)
1768                 vdrop(vp);
1769
1770         /*
1771          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1772          * we would be nearly out of memory.
1773          */
1774         if (vm_paging_needed())
1775                 pagedaemon_wakeup();
1776
1777         return (m);
1778 }
1779
1780 static void
1781 vm_page_alloc_contig_vdrop(struct spglist *lst)
1782 {
1783
1784         while (!SLIST_EMPTY(lst)) {
1785                 vdrop((struct vnode *)SLIST_FIRST(lst)-> plinks.s.pv);
1786                 SLIST_REMOVE_HEAD(lst, plinks.s.ss);
1787         }
1788 }
1789
1790 /*
1791  *      vm_page_alloc_contig:
1792  *
1793  *      Allocate a contiguous set of physical pages of the given size "npages"
1794  *      from the free lists.  All of the physical pages must be at or above
1795  *      the given physical address "low" and below the given physical address
1796  *      "high".  The given value "alignment" determines the alignment of the
1797  *      first physical page in the set.  If the given value "boundary" is
1798  *      non-zero, then the set of physical pages cannot cross any physical
1799  *      address boundary that is a multiple of that value.  Both "alignment"
1800  *      and "boundary" must be a power of two.
1801  *
1802  *      If the specified memory attribute, "memattr", is VM_MEMATTR_DEFAULT,
1803  *      then the memory attribute setting for the physical pages is configured
1804  *      to the object's memory attribute setting.  Otherwise, the memory
1805  *      attribute setting for the physical pages is configured to "memattr",
1806  *      overriding the object's memory attribute setting.  However, if the
1807  *      object's memory attribute setting is not VM_MEMATTR_DEFAULT, then the
1808  *      memory attribute setting for the physical pages cannot be configured
1809  *      to VM_MEMATTR_DEFAULT.
1810  *
1811  *      The caller must always specify an allocation class.
1812  *
1813  *      allocation classes:
1814  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1815  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1816  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1817  *
1818  *      optional allocation flags:
1819  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not exclusive busy the page
1820  *      VM_ALLOC_NODUMP         do not include the page in a kernel core dump
1821  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with an object and
1822  *                              should not be exclusive busy
1823  *      VM_ALLOC_SBUSY          shared busy the allocated page
1824  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1825  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
1826  *
1827  *      This routine may not sleep.
1828  */
1829 vm_page_t
1830 vm_page_alloc_contig(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req,
1831     u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high, u_long alignment,
1832     vm_paddr_t boundary, vm_memattr_t memattr)
1833 {
1834         struct vnode *drop;
1835         struct spglist deferred_vdrop_list;
1836         vm_page_t m, m_tmp, m_ret;
1837         u_int flags;
1838         int req_class;
1839
1840         KASSERT((object != NULL) == ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) &&
1841             (object != NULL || (req & VM_ALLOC_SBUSY) == 0) &&
1842             ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) !=
1843             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)),
1844             ("vm_page_alloc: inconsistent object(%p)/req(%x)", (void *)object,
1845             req));
1846         if (object != NULL) {
1847                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
1848                 KASSERT(object->type == OBJT_PHYS,
1849                     ("vm_page_alloc_contig: object %p isn't OBJT_PHYS",
1850                     object));
1851         }
1852         KASSERT(npages > 0, ("vm_page_alloc_contig: npages is zero"));
1853         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1854
1855         /*
1856          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
1857          */
1858         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
1859                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
1860
1861         SLIST_INIT(&deferred_vdrop_list);
1862         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1863         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1864             vm_cnt.v_free_reserved || (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
1865             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages +
1866             vm_cnt.v_interrupt_free_min) || (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1867             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count >= npages)) {
1868 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1869 retry:
1870                 if (object == NULL || (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1871                     (m_ret = vm_reserv_alloc_contig(object, pindex, npages,
1872                     low, high, alignment, boundary)) == NULL)
1873 #endif
1874                         m_ret = vm_phys_alloc_contig(npages, low, high,
1875                             alignment, boundary);
1876         } else {
1877                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1878                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, npages);
1879                 pagedaemon_wakeup();
1880                 return (NULL);
1881         }
1882         if (m_ret != NULL)
1883                 for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1884                         drop = vm_page_alloc_init(m);
1885                         if (drop != NULL) {
1886                                 /*
1887                                  * Enqueue the vnode for deferred vdrop().
1888                                  */
1889                                 m->plinks.s.pv = drop;
1890                                 SLIST_INSERT_HEAD(&deferred_vdrop_list, m,
1891                                     plinks.s.ss);
1892                         }
1893                 }
1894         else {
1895 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1896                 if (vm_reserv_reclaim_contig(npages, low, high, alignment,
1897                     boundary))
1898                         goto retry;
1899 #endif
1900         }
1901         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1902         if (m_ret == NULL)
1903                 return (NULL);
1904
1905         /*
1906          * Initialize the pages.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1907          */
1908         flags = 0;
1909         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
1910                 flags = PG_ZERO;
1911         if ((req & VM_ALLOC_NODUMP) != 0)
1912                 flags |= PG_NODUMP;
1913         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1914                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, npages);
1915         if (object != NULL) {
1916                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1917                     memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT)
1918                         memattr = object->memattr;
1919         }
1920         for (m = m_ret; m < &m_ret[npages]; m++) {
1921                 m->aflags = 0;
1922                 m->flags = (m->flags | PG_NODUMP) & flags;
1923                 m->busy_lock = VPB_UNBUSIED;
1924                 if (object != NULL) {
1925                         if ((req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
1926                                 m->busy_lock = VPB_SINGLE_EXCLUSIVER;
1927                         if ((req & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
1928                                 m->busy_lock = VPB_SHARERS_WORD(1);
1929                 }
1930                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1931                         m->wire_count = 1;
1932                 /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
1933                 m->oflags = VPO_UNMANAGED;
1934                 if (object != NULL) {
1935                         if (vm_page_insert(m, object, pindex)) {
1936                                 vm_page_alloc_contig_vdrop(
1937                                     &deferred_vdrop_list);
1938                                 if (vm_paging_needed())
1939                                         pagedaemon_wakeup();
1940                                 if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1941                                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count,
1942                                             npages);
1943                                 for (m_tmp = m, m = m_ret;
1944                                     m < &m_ret[npages]; m++) {
1945                                         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0)
1946                                                 m->wire_count = 0;
1947                                         if (m >= m_tmp)
1948                                                 m->object = NULL;
1949                                         vm_page_free(m);
1950                                 }
1951                                 return (NULL);
1952                         }
1953                 } else
1954                         m->pindex = pindex;
1955                 if (memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1956                         pmap_page_set_memattr(m, memattr);
1957                 pindex++;
1958         }
1959         vm_page_alloc_contig_vdrop(&deferred_vdrop_list);
1960         if (vm_paging_needed())
1961                 pagedaemon_wakeup();
1962         return (m_ret);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Initialize a page that has been freshly dequeued from a freelist.
1967  * The caller has to drop the vnode returned, if it is not NULL.
1968  *
1969  * This function may only be used to initialize unmanaged pages.
1970  *
1971  * To be called with vm_page_queue_free_mtx held.
1972  */
1973 static struct vnode *
1974 vm_page_alloc_init(vm_page_t m)
1975 {
1976         struct vnode *drop;
1977         vm_object_t m_object;
1978
1979         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1980             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected queue %d",
1981             m, m->queue));
1982         KASSERT(m->wire_count == 0,
1983             ("vm_page_alloc_init: page %p is wired", m));
1984         KASSERT(m->hold_count == 0,
1985             ("vm_page_alloc_init: page %p is held", m));
1986         KASSERT(!vm_page_sbusied(m),
1987             ("vm_page_alloc_init: page %p is busy", m));
1988         KASSERT(m->dirty == 0,
1989             ("vm_page_alloc_init: page %p is dirty", m));
1990         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1991             ("vm_page_alloc_init: page %p has unexpected memattr %d",
1992             m, pmap_page_get_memattr(m)));
1993         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1994         drop = NULL;
1995         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1996                 KASSERT((m->flags & PG_ZERO) == 0,
1997                     ("vm_page_alloc_init: cached page %p is PG_ZERO", m));
1998                 m->valid = 0;
1999                 m_object = m->object;
2000                 vm_page_cache_remove(m);
2001                 if (m_object->type == OBJT_VNODE &&
2002                     vm_object_cache_is_empty(m_object))
2003                         drop = m_object->handle;
2004         } else {
2005                 KASSERT(m->valid == 0,
2006                     ("vm_page_alloc_init: free page %p is valid", m));
2007                 vm_phys_freecnt_adj(m, -1);
2008                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
2009                         vm_page_zero_count--;
2010         }
2011         return (drop);
2012 }
2013
2014 /*
2015  *      vm_page_alloc_freelist:
2016  *
2017  *      Allocate a physical page from the specified free page list.
2018  *
2019  *      The caller must always specify an allocation class.
2020  *
2021  *      allocation classes:
2022  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2023  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2024  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2025  *
2026  *      optional allocation flags:
2027  *      VM_ALLOC_COUNT(number)  the number of additional pages that the caller
2028  *                              intends to allocate
2029  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
2030  *      VM_ALLOC_ZERO           prefer a zeroed page
2031  *
2032  *      This routine may not sleep.
2033  */
2034 vm_page_t
2035 vm_page_alloc_freelist(int flind, int req)
2036 {
2037         struct vnode *drop;
2038         vm_page_t m;
2039         u_int flags;
2040         int req_class;
2041
2042         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2043
2044         /*
2045          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2046          */
2047         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2048                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2049
2050         /*
2051          * Do not allocate reserved pages unless the req has asked for it.
2052          */
2053         mtx_lock_flags(&vm_page_queue_free_mtx, MTX_RECURSE);
2054         if (vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_free_reserved ||
2055             (req_class == VM_ALLOC_SYSTEM &&
2056             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > vm_cnt.v_interrupt_free_min) ||
2057             (req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
2058             vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count > 0))
2059                 m = vm_phys_alloc_freelist_pages(flind, VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
2060         else {
2061                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2062                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit,
2063                     max((u_int)req >> VM_ALLOC_COUNT_SHIFT, 1));
2064                 pagedaemon_wakeup();
2065                 return (NULL);
2066         }
2067         if (m == NULL) {
2068                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2069                 return (NULL);
2070         }
2071         drop = vm_page_alloc_init(m);
2072         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2073
2074         /*
2075          * Initialize the page.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
2076          */
2077         m->aflags = 0;
2078         flags = 0;
2079         if ((req & VM_ALLOC_ZERO) != 0)
2080                 flags = PG_ZERO;
2081         m->flags &= flags;
2082         if ((req & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
2083                 /*
2084                  * The page lock is not required for wiring a page that does
2085                  * not belong to an object.
2086                  */
2087                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2088                 m->wire_count = 1;
2089         }
2090         /* Unmanaged pages don't use "act_count". */
2091         m->oflags = VPO_UNMANAGED;
2092         if (drop != NULL)
2093                 vdrop(drop);
2094         if (vm_paging_needed())
2095                 pagedaemon_wakeup();
2096         return (m);
2097 }
2098
2099 #define VPSC_ANY        0       /* No restrictions. */
2100 #define VPSC_NORESERV   1       /* Skip reservations; implies VPSC_NOSUPER. */
2101 #define VPSC_NOSUPER    2       /* Skip superpages. */
2102
2103 /*
2104  *      vm_page_scan_contig:
2105  *
2106  *      Scan vm_page_array[] between the specified entries "m_start" and
2107  *      "m_end" for a run of contiguous physical pages that satisfy the
2108  *      specified conditions, and return the lowest page in the run.  The
2109  *      specified "alignment" determines the alignment of the lowest physical
2110  *      page in the run.  If the specified "boundary" is non-zero, then the
2111  *      run of physical pages cannot span a physical address that is a
2112  *      multiple of "boundary".
2113  *
2114  *      "m_end" is never dereferenced, so it need not point to a vm_page
2115  *      structure within vm_page_array[].
2116  *
2117  *      "npages" must be greater than zero.  "m_start" and "m_end" must not
2118  *      span a hole (or discontiguity) in the physical address space.  Both
2119  *      "alignment" and "boundary" must be a power of two.
2120  */
2121 vm_page_t
2122 vm_page_scan_contig(u_long npages, vm_page_t m_start, vm_page_t m_end,
2123     u_long alignment, vm_paddr_t boundary, int options)
2124 {
2125         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2126         vm_object_t object;
2127         vm_paddr_t pa;
2128         vm_page_t m, m_run;
2129 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2130         int level;
2131 #endif
2132         int m_inc, order, run_ext, run_len;
2133
2134         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2135         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2136         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2137         m_run = NULL;
2138         run_len = 0;
2139         m_mtx = NULL;
2140         for (m = m_start; m < m_end && run_len < npages; m += m_inc) {
2141                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2142                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2143
2144                 /*
2145                  * If the current page would be the start of a run, check its
2146                  * physical address against the end, alignment, and boundary
2147                  * conditions.  If it doesn't satisfy these conditions, either
2148                  * terminate the scan or advance to the next page that
2149                  * satisfies the failed condition.
2150                  */
2151                 if (run_len == 0) {
2152                         KASSERT(m_run == NULL, ("m_run != NULL"));
2153                         if (m + npages > m_end)
2154                                 break;
2155                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2156                         if ((pa & (alignment - 1)) != 0) {
2157                                 m_inc = atop(roundup2(pa, alignment) - pa);
2158                                 continue;
2159                         }
2160                         if (((pa ^ (pa + ptoa(npages) - 1)) & ~(boundary -
2161                             1)) != 0) {
2162                                 m_inc = atop(roundup2(pa, boundary) - pa);
2163                                 continue;
2164                         }
2165                 } else
2166                         KASSERT(m_run != NULL, ("m_run == NULL"));
2167
2168                 /*
2169                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2170                  */
2171                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2172                 if (m_mtx != new_mtx) {
2173                         if (m_mtx != NULL)
2174                                 mtx_unlock(m_mtx);
2175                         m_mtx = new_mtx;
2176                         mtx_lock(m_mtx);
2177                 }
2178                 m_inc = 1;
2179 retry:
2180                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2181                         run_ext = 0;
2182 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2183                 else if ((level = vm_reserv_level(m)) >= 0 &&
2184                     (options & VPSC_NORESERV) != 0) {
2185                         run_ext = 0;
2186                         /* Advance to the end of the reservation. */
2187                         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2188                         m_inc = atop(roundup2(pa + 1, vm_reserv_size(level)) -
2189                             pa);
2190                 }
2191 #endif
2192                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2193                         /*
2194                          * The page is considered eligible for relocation if
2195                          * and only if it could be laundered or reclaimed by
2196                          * the page daemon.
2197                          */
2198                         if (!VM_OBJECT_TRYRLOCK(object)) {
2199                                 mtx_unlock(m_mtx);
2200                                 VM_OBJECT_RLOCK(object);
2201                                 mtx_lock(m_mtx);
2202                                 if (m->object != object) {
2203                                         /*
2204                                          * The page may have been freed.
2205                                          */
2206                                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2207                                         goto retry;
2208                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2209                                     m->hold_count != 0) {
2210                                         run_ext = 0;
2211                                         goto unlock;
2212                                 }
2213                         }
2214                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2215                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2216                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2217                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2218                             object->type != OBJT_SWAP &&
2219                             object->type != OBJT_VNODE)
2220                                 run_ext = 0;
2221                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2222                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2223                                 /*
2224                                  * The page is cached or recently converted
2225                                  * from cached to free.
2226                                  */
2227 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2228                                 if (level >= 0) {
2229                                         /*
2230                                          * The page is reserved.  Extend the
2231                                          * current run by one page.
2232                                          */
2233                                         run_ext = 1;
2234                                 } else
2235 #endif
2236                                 if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2237                                         /*
2238                                          * The page is enqueued in the
2239                                          * physical memory allocator's cache/
2240                                          * free page queues.  Moreover, it is
2241                                          * the first page in a power-of-two-
2242                                          * sized run of contiguous cache/free
2243                                          * pages.  Add these pages to the end
2244                                          * of the current run, and jump
2245                                          * ahead.
2246                                          */
2247                                         run_ext = 1 << order;
2248                                         m_inc = 1 << order;
2249                                 } else
2250                                         run_ext = 0;
2251 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2252                         } else if ((options & VPSC_NOSUPER) != 0 &&
2253                             (level = vm_reserv_level_iffullpop(m)) >= 0) {
2254                                 run_ext = 0;
2255                                 /* Advance to the end of the superpage. */
2256                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2257                                 m_inc = atop(roundup2(pa + 1,
2258                                     vm_reserv_size(level)) - pa);
2259 #endif
2260                         } else if (object->memattr == VM_MEMATTR_DEFAULT &&
2261                             m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2262                                 /*
2263                                  * The page is allocated but eligible for
2264                                  * relocation.  Extend the current run by one
2265                                  * page.
2266                                  */
2267                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2268                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2269                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2270                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2271                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2272                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2273                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2274                                 run_ext = 1;
2275                         } else
2276                                 run_ext = 0;
2277 unlock:
2278                         VM_OBJECT_RUNLOCK(object);
2279 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2280                 } else if (level >= 0) {
2281                         /*
2282                          * The page is reserved but not yet allocated.  In
2283                          * other words, it is still cached or free.  Extend
2284                          * the current run by one page.
2285                          */
2286                         run_ext = 1;
2287 #endif
2288                 } else if ((order = m->order) < VM_NFREEORDER) {
2289                         /*
2290                          * The page is enqueued in the physical memory
2291                          * allocator's cache/free page queues.  Moreover, it
2292                          * is the first page in a power-of-two-sized run of
2293                          * contiguous cache/free pages.  Add these pages to
2294                          * the end of the current run, and jump ahead.
2295                          */
2296                         run_ext = 1 << order;
2297                         m_inc = 1 << order;
2298                 } else {
2299                         /*
2300                          * Skip the page for one of the following reasons: (1)
2301                          * It is enqueued in the physical memory allocator's
2302                          * cache/free page queues.  However, it is not the
2303                          * first page in a run of contiguous cache/free pages.
2304                          * (This case rarely occurs because the scan is
2305                          * performed in ascending order.) (2) It is not
2306                          * reserved, and it is transitioning from free to
2307                          * allocated.  (Conversely, the transition from
2308                          * allocated to free for managed pages is blocked by
2309                          * the page lock.) (3) It is allocated but not
2310                          * contained by an object and not wired, e.g.,
2311                          * allocated by Xen's balloon driver.
2312                          */
2313                         run_ext = 0;
2314                 }
2315
2316                 /*
2317                  * Extend or reset the current run of pages.
2318                  */
2319                 if (run_ext > 0) {
2320                         if (run_len == 0)
2321                                 m_run = m;
2322                         run_len += run_ext;
2323                 } else {
2324                         if (run_len > 0) {
2325                                 m_run = NULL;
2326                                 run_len = 0;
2327                         }
2328                 }
2329         }
2330         if (m_mtx != NULL)
2331                 mtx_unlock(m_mtx);
2332         if (run_len >= npages)
2333                 return (m_run);
2334         return (NULL);
2335 }
2336
2337 /*
2338  *      vm_page_reclaim_run:
2339  *
2340  *      Try to relocate each of the allocated virtual pages within the
2341  *      specified run of physical pages to a new physical address.  Free the
2342  *      physical pages underlying the relocated virtual pages.  A virtual page
2343  *      is relocatable if and only if it could be laundered or reclaimed by
2344  *      the page daemon.  Whenever possible, a virtual page is relocated to a
2345  *      physical address above "high".
2346  *
2347  *      Returns 0 if every physical page within the run was already free or
2348  *      just freed by a successful relocation.  Otherwise, returns a non-zero
2349  *      value indicating why the last attempt to relocate a virtual page was
2350  *      unsuccessful.
2351  *
2352  *      "req_class" must be an allocation class.
2353  */
2354 static int
2355 vm_page_reclaim_run(int req_class, u_long npages, vm_page_t m_run,
2356     vm_paddr_t high)
2357 {
2358         struct mtx *m_mtx, *new_mtx;
2359         struct spglist free;
2360         vm_object_t object;
2361         vm_paddr_t pa;
2362         vm_page_t m, m_end, m_new;
2363         int error, order, req;
2364
2365         KASSERT((req_class & VM_ALLOC_CLASS_MASK) == req_class,
2366             ("req_class is not an allocation class"));
2367         SLIST_INIT(&free);
2368         error = 0;
2369         m = m_run;
2370         m_end = m_run + npages;
2371         m_mtx = NULL;
2372         for (; error == 0 && m < m_end; m++) {
2373                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_MARKER)) == 0,
2374                     ("page %p is PG_FICTITIOUS or PG_MARKER", m));
2375
2376                 /*
2377                  * Avoid releasing and reacquiring the same page lock.
2378                  */
2379                 new_mtx = vm_page_lockptr(m);
2380                 if (m_mtx != new_mtx) {
2381                         if (m_mtx != NULL)
2382                                 mtx_unlock(m_mtx);
2383                         m_mtx = new_mtx;
2384                         mtx_lock(m_mtx);
2385                 }
2386 retry:
2387                 if (m->wire_count != 0 || m->hold_count != 0)
2388                         error = EBUSY;
2389                 else if ((object = m->object) != NULL) {
2390                         /*
2391                          * The page is relocated if and only if it could be
2392                          * laundered or reclaimed by the page daemon.
2393                          */
2394                         if (!VM_OBJECT_TRYWLOCK(object)) {
2395                                 mtx_unlock(m_mtx);
2396                                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
2397                                 mtx_lock(m_mtx);
2398                                 if (m->object != object) {
2399                                         /*
2400                                          * The page may have been freed.
2401                                          */
2402                                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2403                                         goto retry;
2404                                 } else if (m->wire_count != 0 ||
2405                                     m->hold_count != 0) {
2406                                         error = EBUSY;
2407                                         goto unlock;
2408                                 }
2409                         }
2410                         KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2411                             ("page %p is PG_UNHOLDFREE", m));
2412                         /* Don't care: PG_NODUMP, PG_WINATCFLS, PG_ZERO. */
2413                         if (object->type != OBJT_DEFAULT &&
2414                             object->type != OBJT_SWAP &&
2415                             object->type != OBJT_VNODE)
2416                                 error = EINVAL;
2417                         else if ((m->flags & PG_CACHED) != 0 ||
2418                             m != vm_page_lookup(object, m->pindex)) {
2419                                 /*
2420                                  * The page is cached or recently converted
2421                                  * from cached to free.
2422                                  */
2423                                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2424                                 goto cached;
2425                         } else if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2426                                 error = EINVAL;
2427                         else if (m->queue != PQ_NONE && !vm_page_busied(m)) {
2428                                 KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) ==
2429                                     VM_MEMATTR_DEFAULT,
2430                                     ("page %p has an unexpected memattr", m));
2431                                 KASSERT((m->oflags & (VPO_SWAPINPROG |
2432                                     VPO_SWAPSLEEP | VPO_UNMANAGED)) == 0,
2433                                     ("page %p has unexpected oflags", m));
2434                                 /* Don't care: VPO_NOSYNC. */
2435                                 if (m->valid != 0) {
2436                                         /*
2437                                          * First, try to allocate a new page
2438                                          * that is above "high".  Failing
2439                                          * that, try to allocate a new page
2440                                          * that is below "m_run".  Allocate
2441                                          * the new page between the end of
2442                                          * "m_run" and "high" only as a last
2443                                          * resort.
2444                                          */
2445                                         req = req_class | VM_ALLOC_NOOBJ;
2446                                         if ((m->flags & PG_NODUMP) != 0)
2447                                                 req |= VM_ALLOC_NODUMP;
2448                                         if (trunc_page(high) !=
2449                                             ~(vm_paddr_t)PAGE_MASK) {
2450                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2451                                                     NULL, 0, req, 1,
2452                                                     round_page(high),
2453                                                     ~(vm_paddr_t)0,
2454                                                     PAGE_SIZE, 0,
2455                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2456                                         } else
2457                                                 m_new = NULL;
2458                                         if (m_new == NULL) {
2459                                                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run);
2460                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2461                                                     NULL, 0, req, 1,
2462                                                     0, pa - 1, PAGE_SIZE, 0,
2463                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2464                                         }
2465                                         if (m_new == NULL) {
2466                                                 pa += ptoa(npages);
2467                                                 m_new = vm_page_alloc_contig(
2468                                                     NULL, 0, req, 1,
2469                                                     pa, high, PAGE_SIZE, 0,
2470                                                     VM_MEMATTR_DEFAULT);
2471                                         }
2472                                         if (m_new == NULL) {
2473                                                 error = ENOMEM;
2474                                                 goto unlock;
2475                                         }
2476                                         KASSERT(m_new->wire_count == 0,
2477                                             ("page %p is wired", m));
2478
2479                                         /*
2480                                          * Replace "m" with the new page.  For
2481                                          * vm_page_replace(), "m" must be busy
2482                                          * and dequeued.  Finally, change "m"
2483                                          * as if vm_page_free() was called.
2484                                          */
2485                                         if (object->ref_count != 0)
2486                                                 pmap_remove_all(m);
2487                                         m_new->aflags = m->aflags;
2488                                         KASSERT(m_new->oflags == VPO_UNMANAGED,
2489                                             ("page %p is managed", m));
2490                                         m_new->oflags = m->oflags & VPO_NOSYNC;
2491                                         pmap_copy_page(m, m_new);
2492                                         m_new->valid = m->valid;
2493                                         m_new->dirty = m->dirty;
2494                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2495                                         vm_page_xbusy(m);
2496                                         vm_page_remque(m);
2497                                         vm_page_replace_checked(m_new, object,
2498                                             m->pindex, m);
2499                                         m->valid = 0;
2500                                         vm_page_undirty(m);
2501
2502                                         /*
2503                                          * The new page must be deactivated
2504                                          * before the object is unlocked.
2505                                          */
2506                                         new_mtx = vm_page_lockptr(m_new);
2507                                         if (m_mtx != new_mtx) {
2508                                                 mtx_unlock(m_mtx);
2509                                                 m_mtx = new_mtx;
2510                                                 mtx_lock(m_mtx);
2511                                         }
2512                                         vm_page_deactivate(m_new);
2513                                 } else {
2514                                         m->flags &= ~PG_ZERO;
2515                                         vm_page_remque(m);
2516                                         vm_page_remove(m);
2517                                         KASSERT(m->dirty == 0,
2518                                             ("page %p is dirty", m));
2519                                 }
2520                                 SLIST_INSERT_HEAD(&free, m, plinks.s.ss);
2521                         } else
2522                                 error = EBUSY;
2523 unlock:
2524                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
2525                 } else {
2526 cached:
2527                         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2528                         order = m->order;
2529                         if (order < VM_NFREEORDER) {
2530                                 /*
2531                                  * The page is enqueued in the physical memory
2532                                  * allocator's cache/free page queues.
2533                                  * Moreover, it is the first page in a power-
2534                                  * of-two-sized run of contiguous cache/free
2535                                  * pages.  Jump ahead to the last page within
2536                                  * that run, and continue from there.
2537                                  */
2538                                 m += (1 << order) - 1;
2539                         }
2540 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2541                         else if (vm_reserv_is_page_free(m))
2542                                 order = 0;
2543 #endif
2544                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2545                         if (order == VM_NFREEORDER)
2546                                 error = EINVAL;
2547                 }
2548         }
2549         if (m_mtx != NULL)
2550                 mtx_unlock(m_mtx);
2551         if ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL) {
2552                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2553                 do {
2554                         SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2555                         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2556 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2557                         if (!vm_reserv_free_page(m))
2558 #else
2559                         if (true)
2560 #endif
2561                                 vm_phys_free_pages(m, 0);
2562                 } while ((m = SLIST_FIRST(&free)) != NULL);
2563                 vm_page_zero_idle_wakeup();
2564                 vm_page_free_wakeup();
2565                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
2566         }
2567         return (error);
2568 }
2569
2570 #define NRUNS   16
2571
2572 CTASSERT(powerof2(NRUNS));
2573
2574 #define RUN_INDEX(count)        ((count) & (NRUNS - 1))
2575
2576 #define MIN_RECLAIM     8
2577
2578 /*
2579  *      vm_page_reclaim_contig:
2580  *
2581  *      Reclaim allocated, contiguous physical memory satisfying the specified
2582  *      conditions by relocating the virtual pages using that physical memory.
2583  *      Returns true if reclamation is successful and false otherwise.  Since
2584  *      relocation requires the allocation of physical pages, reclamation may
2585  *      fail due to a shortage of cache/free pages.  When reclamation fails,
2586  *      callers are expected to perform VM_WAIT before retrying a failed
2587  *      allocation operation, e.g., vm_page_alloc_contig().
2588  *
2589  *      The caller must always specify an allocation class through "req".
2590  *
2591  *      allocation classes:
2592  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
2593  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
2594  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
2595  *
2596  *      The optional allocation flags are ignored.
2597  *
2598  *      "npages" must be greater than zero.  Both "alignment" and "boundary"
2599  *      must be a power of two.
2600  */
2601 bool
2602 vm_page_reclaim_contig(int req, u_long npages, vm_paddr_t low, vm_paddr_t high,
2603     u_long alignment, vm_paddr_t boundary)
2604 {
2605         vm_paddr_t curr_low;
2606         vm_page_t m_run, m_runs[NRUNS];
2607         u_long count, reclaimed;
2608         int error, i, options, req_class;
2609
2610         KASSERT(npages > 0, ("npages is 0"));
2611         KASSERT(powerof2(alignment), ("alignment is not a power of 2"));
2612         KASSERT(powerof2(boundary), ("boundary is not a power of 2"));
2613         req_class = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
2614
2615         /*
2616          * The page daemon is allowed to dig deeper into the free page list.
2617          */
2618         if (curproc == pageproc && req_class != VM_ALLOC_INTERRUPT)
2619                 req_class = VM_ALLOC_SYSTEM;
2620
2621         /*
2622          * Return if the number of cached and free pages cannot satisfy the
2623          * requested allocation.
2624          */
2625         count = vm_cnt.v_free_count + vm_cnt.v_cache_count;
2626         if (count < npages + vm_cnt.v_free_reserved || (count < npages +
2627             vm_cnt.v_interrupt_free_min && req_class == VM_ALLOC_SYSTEM) ||
2628             (count < npages && req_class == VM_ALLOC_INTERRUPT))
2629                 return (false);
2630
2631         /*
2632          * Scan up to three times, relaxing the restrictions ("options") on
2633          * the reclamation of reservations and superpages each time.
2634          */
2635         for (options = VPSC_NORESERV;;) {
2636                 /*
2637                  * Find the highest runs that satisfy the given constraints
2638                  * and restrictions, and record them in "m_runs".
2639                  */
2640                 curr_low = low;
2641                 count = 0;
2642                 for (;;) {
2643                         m_run = vm_phys_scan_contig(npages, curr_low, high,
2644                             alignment, boundary, options);
2645                         if (m_run == NULL)
2646                                 break;
2647                         curr_low = VM_PAGE_TO_PHYS(m_run) + ptoa(npages);
2648                         m_runs[RUN_INDEX(count)] = m_run;
2649                         count++;
2650                 }
2651
2652                 /*
2653                  * Reclaim the highest runs in LIFO (descending) order until
2654                  * the number of reclaimed pages, "reclaimed", is at least
2655                  * MIN_RECLAIM.  Reset "reclaimed" each time because each
2656                  * reclamation is idempotent, and runs will (likely) recur
2657                  * from one scan to the next as restrictions are relaxed.
2658                  */
2659                 reclaimed = 0;
2660                 for (i = 0; count > 0 && i < NRUNS; i++) {
2661                         count--;
2662                         m_run = m_runs[RUN_INDEX(count)];
2663                         error = vm_page_reclaim_run(req_class, npages, m_run,
2664                             high);
2665                         if (error == 0) {
2666                                 reclaimed += npages;
2667                                 if (reclaimed >= MIN_RECLAIM)
2668                                         return (true);
2669                         }
2670                 }
2671
2672                 /*
2673                  * Either relax the restrictions on the next scan or return if
2674                  * the last scan had no restrictions.
2675                  */
2676                 if (options == VPSC_NORESERV)
2677                         options = VPSC_NOSUPER;
2678                 else if (options == VPSC_NOSUPER)
2679                         options = VPSC_ANY;
2680                 else if (options == VPSC_ANY)
2681                         return (reclaimed != 0);
2682         }
2683 }
2684
2685 /*
2686  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
2687  *
2688  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2689  *      - Called in various places before memory allocations.
2690  */
2691 void
2692 vm_wait(void)
2693 {
2694
2695         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2696         if (curproc == pageproc) {
2697                 vm_pageout_pages_needed = 1;
2698                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
2699                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
2700         } else {
2701                 if (!vm_pages_needed) {
2702                         vm_pages_needed = 1;
2703                         wakeup(&vm_pages_needed);
2704                 }
2705                 msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
2706                     "vmwait", 0);
2707         }
2708 }
2709
2710 /*
2711  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
2712  *
2713  *      Sleep until free pages are available for allocation.
2714  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
2715  *        can be easily tracked.
2716  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
2717  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
2718  *        this balance without careful testing first.
2719  */
2720 void
2721 vm_waitpfault(void)
2722 {
2723
2724         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2725         if (!vm_pages_needed) {
2726                 vm_pages_needed = 1;
2727                 wakeup(&vm_pages_needed);
2728         }
2729         msleep(&vm_cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
2730             "pfault", 0);
2731 }
2732
2733 struct vm_pagequeue *
2734 vm_page_pagequeue(vm_page_t m)
2735 {
2736
2737         return (&vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[m->queue]);
2738 }
2739
2740 /*
2741  *      vm_page_dequeue:
2742  *
2743  *      Remove the given page from its current page queue.
2744  *
2745  *      The page must be locked.
2746  */
2747 void
2748 vm_page_dequeue(vm_page_t m)
2749 {
2750         struct vm_pagequeue *pq;
2751
2752         vm_page_assert_locked(m);
2753         KASSERT(m->queue < PQ_COUNT, ("vm_page_dequeue: page %p is not queued",
2754             m));
2755         pq = vm_page_pagequeue(m);
2756         vm_pagequeue_lock(pq);
2757         m->queue = PQ_NONE;
2758         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2759         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2760         vm_pagequeue_unlock(pq);
2761 }
2762
2763 /*
2764  *      vm_page_dequeue_locked:
2765  *
2766  *      Remove the given page from its current page queue.
2767  *
2768  *      The page and page queue must be locked.
2769  */
2770 void
2771 vm_page_dequeue_locked(vm_page_t m)
2772 {
2773         struct vm_pagequeue *pq;
2774
2775         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2776         pq = vm_page_pagequeue(m);
2777         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2778         m->queue = PQ_NONE;
2779         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2780         vm_pagequeue_cnt_dec(pq);
2781 }
2782
2783 /*
2784  *      vm_page_enqueue:
2785  *
2786  *      Add the given page to the specified page queue.
2787  *
2788  *      The page must be locked.
2789  */
2790 static void
2791 vm_page_enqueue(uint8_t queue, vm_page_t m)
2792 {
2793         struct vm_pagequeue *pq;
2794
2795         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2796         KASSERT(queue < PQ_COUNT,
2797             ("vm_page_enqueue: invalid queue %u request for page %p",
2798             queue, m));
2799         pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[queue];
2800         vm_pagequeue_lock(pq);
2801         m->queue = queue;
2802         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2803         vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
2804         vm_pagequeue_unlock(pq);
2805 }
2806
2807 /*
2808  *      vm_page_requeue:
2809  *
2810  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2811  *
2812  *      The page must be locked.
2813  */
2814 void
2815 vm_page_requeue(vm_page_t m)
2816 {
2817         struct vm_pagequeue *pq;
2818
2819         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2820         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2821             ("vm_page_requeue: page %p is not queued", m));
2822         pq = vm_page_pagequeue(m);
2823         vm_pagequeue_lock(pq);
2824         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2825         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2826         vm_pagequeue_unlock(pq);
2827 }
2828
2829 /*
2830  *      vm_page_requeue_locked:
2831  *
2832  *      Move the given page to the tail of its current page queue.
2833  *
2834  *      The page queue must be locked.
2835  */
2836 void
2837 vm_page_requeue_locked(vm_page_t m)
2838 {
2839         struct vm_pagequeue *pq;
2840
2841         KASSERT(m->queue != PQ_NONE,
2842             ("vm_page_requeue_locked: page %p is not queued", m));
2843         pq = vm_page_pagequeue(m);
2844         vm_pagequeue_assert_locked(pq);
2845         TAILQ_REMOVE(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2846         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
2847 }
2848
2849 /*
2850  *      vm_page_activate:
2851  *
2852  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
2853  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
2854  *      mess with it.
2855  *
2856  *      The page must be locked.
2857  */
2858 void
2859 vm_page_activate(vm_page_t m)
2860 {
2861         int queue;
2862
2863         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2864         if ((queue = m->queue) != PQ_ACTIVE) {
2865                 if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2866                         if (m->act_count < ACT_INIT)
2867                                 m->act_count = ACT_INIT;
2868                         if (queue != PQ_NONE)
2869                                 vm_page_dequeue(m);
2870                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
2871                 } else
2872                         KASSERT(queue == PQ_NONE,
2873                             ("vm_page_activate: wired page %p is queued", m));
2874         } else {
2875                 if (m->act_count < ACT_INIT)
2876                         m->act_count = ACT_INIT;
2877         }
2878 }
2879
2880 /*
2881  *      vm_page_free_wakeup:
2882  *
2883  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
2884  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
2885  *      queues.
2886  *
2887  *      The page queues must be locked.
2888  */
2889 static inline void
2890 vm_page_free_wakeup(void)
2891 {
2892
2893         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2894         /*
2895          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
2896          * some free.
2897          */
2898         if (vm_pageout_pages_needed &&
2899             vm_cnt.v_cache_count + vm_cnt.v_free_count >= vm_cnt.v_pageout_free_min) {
2900                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
2901                 vm_pageout_pages_needed = 0;
2902         }
2903         /*
2904          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
2905          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
2906          * lots of memory. this process will swapin processes.
2907          */
2908         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
2909                 vm_pages_needed = 0;
2910                 wakeup(&vm_cnt.v_free_count);
2911         }
2912 }
2913
2914 /*
2915  *      Turn a cached page into a free page, by changing its attributes.
2916  *      Keep the statistics up-to-date.
2917  *
2918  *      The free page queue must be locked.
2919  */
2920 static void
2921 vm_page_cache_turn_free(vm_page_t m)
2922 {
2923
2924         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
2925
2926         m->object = NULL;
2927         m->valid = 0;
2928         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
2929             ("vm_page_cache_turn_free: page %p is not cached", m));
2930         m->flags &= ~PG_CACHED;
2931         vm_cnt.v_cache_count--;
2932         vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2933 }
2934
2935 /*
2936  *      vm_page_free_toq:
2937  *
2938  *      Returns the given page to the free list,
2939  *      disassociating it with any VM object.
2940  *
2941  *      The object must be locked.  The page must be locked if it is managed.
2942  */
2943 void
2944 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
2945 {
2946
2947         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2948                 vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
2949                 KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
2950                     ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
2951         } else
2952                 KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
2953                     ("vm_page_free_toq: unmanaged page %p is queued", m));
2954         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
2955
2956         if (vm_page_sbusied(m))
2957                 panic("vm_page_free: freeing busy page %p", m);
2958
2959         /*
2960          * Unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
2961          * the page here because we do not want to call the pager's
2962          * callback routine until after we've put the page on the
2963          * appropriate free queue.
2964          */
2965         vm_page_remque(m);
2966         vm_page_remove(m);
2967
2968         /*
2969          * If fictitious remove object association and
2970          * return, otherwise delay object association removal.
2971          */
2972         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
2973                 return;
2974         }
2975
2976         m->valid = 0;
2977         vm_page_undirty(m);
2978
2979         if (m->wire_count != 0)
2980                 panic("vm_page_free: freeing wired page %p", m);
2981         if (m->hold_count != 0) {
2982                 m->flags &= ~PG_ZERO;
2983                 KASSERT((m->flags & PG_UNHOLDFREE) == 0,
2984                     ("vm_page_free: freeing PG_UNHOLDFREE page %p", m));
2985                 m->flags |= PG_UNHOLDFREE;
2986         } else {
2987                 /*
2988                  * Restore the default memory attribute to the page.
2989                  */
2990                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
2991                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
2992
2993                 /*
2994                  * Insert the page into the physical memory allocator's
2995                  * cache/free page queues.
2996                  */
2997                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
2998                 vm_phys_freecnt_adj(m, 1);
2999 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3000                 if (!vm_reserv_free_page(m))
3001 #else
3002                 if (TRUE)
3003 #endif
3004                         vm_phys_free_pages(m, 0);
3005                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
3006                         ++vm_page_zero_count;
3007                 else
3008                         vm_page_zero_idle_wakeup();
3009                 vm_page_free_wakeup();
3010                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3011         }
3012 }
3013
3014 /*
3015  *      vm_page_wire:
3016  *
3017  *      Mark this page as wired down by yet
3018  *      another map, removing it from paging queues
3019  *      as necessary.
3020  *
3021  *      If the page is fictitious, then its wire count must remain one.
3022  *
3023  *      The page must be locked.
3024  */
3025 void
3026 vm_page_wire(vm_page_t m)
3027 {
3028
3029         /*
3030          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
3031          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
3032          * it is already off the queues).
3033          */
3034         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3035         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3036                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3037                     ("vm_page_wire: fictitious page %p's wire count isn't one",
3038                     m));
3039                 return;
3040         }
3041         if (m->wire_count == 0) {
3042                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 ||
3043                     m->queue == PQ_NONE,
3044                     ("vm_page_wire: unmanaged page %p is queued", m));
3045                 vm_page_remque(m);
3046                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3047         }
3048         m->wire_count++;
3049         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
3050 }
3051
3052 /*
3053  * vm_page_unwire:
3054  *
3055  * Release one wiring of the specified page, potentially allowing it to be
3056  * paged out.  Returns TRUE if the number of wirings transitions to zero and
3057  * FALSE otherwise.
3058  *
3059  * Only managed pages belonging to an object can be paged out.  If the number
3060  * of wirings transitions to zero and the page is eligible for page out, then
3061  * the page is added to the specified paging queue (unless PQ_NONE is
3062  * specified).
3063  *
3064  * If a page is fictitious, then its wire count must always be one.
3065  *
3066  * A managed page must be locked.
3067  */
3068 boolean_t
3069 vm_page_unwire(vm_page_t m, uint8_t queue)
3070 {
3071
3072         KASSERT(queue < PQ_COUNT || queue == PQ_NONE,
3073             ("vm_page_unwire: invalid queue %u request for page %p",
3074             queue, m));
3075         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3076                 vm_page_assert_locked(m);
3077         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
3078                 KASSERT(m->wire_count == 1,
3079             ("vm_page_unwire: fictitious page %p's wire count isn't one", m));
3080                 return (FALSE);
3081         }
3082         if (m->wire_count > 0) {
3083                 m->wire_count--;
3084                 if (m->wire_count == 0) {
3085                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
3086                         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3087                             m->object != NULL && queue != PQ_NONE) {
3088                                 if (queue == PQ_INACTIVE)
3089                                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3090                                 vm_page_enqueue(queue, m);
3091                         }
3092                         return (TRUE);
3093                 } else
3094                         return (FALSE);
3095         } else
3096                 panic("vm_page_unwire: page %p's wire count is zero", m);
3097 }
3098
3099 /*
3100  * Move the specified page to the inactive queue.
3101  *
3102  * Many pages placed on the inactive queue should actually go
3103  * into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
3104  * we do instead, if the inactive target is well met, is to put
3105  * clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
3106  * This will cause them to be moved to the cache more quickly and
3107  * if not actively re-referenced, reclaimed more quickly.  If we just
3108  * stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
3109  * meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound
3110  * processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
3111  * reused more quickly.
3112  *
3113  * Normally noreuse is FALSE, resulting in LRU operation.  noreuse is set
3114  * to TRUE if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
3115  * except without unmapping it from the process address space.  In
3116  * practice this is implemented by inserting the page at the head of the
3117  * queue, using a marker page to guide FIFO insertion ordering.
3118  *
3119  * The page must be locked.
3120  */
3121 static inline void
3122 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, boolean_t noreuse)
3123 {
3124         struct vm_pagequeue *pq;
3125         int queue;
3126
3127         vm_page_assert_locked(m);
3128
3129         /*
3130          * Ignore if the page is already inactive, unless it is unlikely to be
3131          * reactivated.
3132          */
3133         if ((queue = m->queue) == PQ_INACTIVE && !noreuse)
3134                 return;
3135         if (m->wire_count == 0 && (m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3136                 pq = &vm_phys_domain(m)->vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE];
3137                 /* Avoid multiple acquisitions of the inactive queue lock. */
3138                 if (queue == PQ_INACTIVE) {
3139                         vm_pagequeue_lock(pq);
3140                         vm_page_dequeue_locked(m);
3141                 } else {
3142                         if (queue != PQ_NONE)
3143                                 vm_page_dequeue(m);
3144                         m->flags &= ~PG_WINATCFLS;
3145                         vm_pagequeue_lock(pq);
3146                 }
3147                 m->queue = PQ_INACTIVE;
3148                 if (noreuse)
3149                         TAILQ_INSERT_BEFORE(&vm_phys_domain(m)->vmd_inacthead,
3150                             m, plinks.q);
3151                 else
3152                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pq->pq_pl, m, plinks.q);
3153                 vm_pagequeue_cnt_inc(pq);
3154                 vm_pagequeue_unlock(pq);
3155         }
3156 }
3157
3158 /*
3159  * Move the specified page to the inactive queue.
3160  *
3161  * The page must be locked.
3162  */
3163 void
3164 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
3165 {
3166
3167         _vm_page_deactivate(m, FALSE);
3168 }
3169
3170 /*
3171  * Move the specified page to the inactive queue with the expectation
3172  * that it is unlikely to be reused.
3173  *
3174  * The page must be locked.
3175  */
3176 void
3177 vm_page_deactivate_noreuse(vm_page_t m)
3178 {
3179
3180         _vm_page_deactivate(m, TRUE);
3181 }
3182
3183 /*
3184  * vm_page_try_to_cache:
3185  *
3186  * Returns 0 on failure, 1 on success
3187  */
3188 int
3189 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
3190 {
3191
3192         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3193         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3194         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3195             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3196                 return (0);
3197         pmap_remove_all(m);
3198         if (m->dirty)
3199                 return (0);
3200         vm_page_cache(m);
3201         return (1);
3202 }
3203
3204 /*
3205  * vm_page_try_to_free()
3206  *
3207  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
3208  *      1 is returned on success, 0 on failure.
3209  */
3210 int
3211 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
3212 {
3213
3214         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3215         if (m->object != NULL)
3216                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3217         if (m->dirty || m->hold_count || m->wire_count ||
3218             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 || vm_page_busied(m))
3219                 return (0);
3220         pmap_remove_all(m);
3221         if (m->dirty)
3222                 return (0);
3223         vm_page_free(m);
3224         return (1);
3225 }
3226
3227 /*
3228  * vm_page_cache
3229  *
3230  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
3231  *
3232  * The object and page must be locked.
3233  */
3234 void
3235 vm_page_cache(vm_page_t m)
3236 {
3237         vm_object_t object;
3238         boolean_t cache_was_empty;
3239
3240         vm_page_lock_assert(m, MA_OWNED);
3241         object = m->object;
3242         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3243         if (vm_page_busied(m) || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) ||
3244             m->hold_count || m->wire_count)
3245                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
3246         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
3247             ("vm_page_cache: page %p is mapped", m));
3248         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_cache: page %p is dirty", m));
3249         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
3250             (object->type == OBJT_SWAP &&
3251             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
3252                 /*
3253                  * Hypothesis: A cache-eligible page belonging to a
3254                  * default object or swap object but without a backing
3255                  * store must be zero filled.
3256                  */
3257                 vm_page_free(m);
3258                 return;
3259         }
3260         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
3261             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
3262
3263         /*
3264          * Remove the page from the paging queues.
3265          */
3266         vm_page_remque(m);
3267
3268         /*
3269          * Remove the page from the object's collection of resident
3270          * pages.
3271          */
3272         vm_radix_remove(&object->rtree, m->pindex);
3273         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
3274         object->resident_page_count--;
3275
3276         /*
3277          * Restore the default memory attribute to the page.
3278          */
3279         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
3280                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
3281
3282         /*
3283          * Insert the page into the object's collection of cached pages
3284          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
3285          */
3286         m->flags &= ~PG_ZERO;
3287         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
3288         cache_was_empty = vm_radix_is_empty(&object->cache);
3289         if (vm_radix_insert(&object->cache, m)) {
3290                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3291                 if (object->resident_page_count == 0)
3292                         vdrop(object->handle);
3293                 m->object = NULL;
3294                 vm_page_free(m);
3295                 return;
3296         }
3297
3298         /*
3299          * The above call to vm_radix_insert() could reclaim the one pre-
3300          * existing cached page from this object, resulting in a call to
3301          * vdrop().
3302          */
3303         if (!cache_was_empty)
3304                 cache_was_empty = vm_radix_is_singleton(&object->cache);
3305
3306         m->flags |= PG_CACHED;
3307         vm_cnt.v_cache_count++;
3308         PCPU_INC(cnt.v_tcached);
3309 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3310         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
3311 #else
3312         if (TRUE) {
3313 #endif
3314                 vm_phys_free_pages(m, 0);
3315         }
3316         vm_page_free_wakeup();
3317         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
3318
3319         /*
3320          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
3321          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
3322          * the object's only resident page.
3323          */
3324         if (object->type == OBJT_VNODE) {
3325                 if (cache_was_empty && object->resident_page_count != 0)
3326                         vhold(object->handle);
3327                 else if (!cache_was_empty && object->resident_page_count == 0)
3328                         vdrop(object->handle);
3329         }
3330 }
3331
3332 /*
3333  * vm_page_advise
3334  *
3335  *      Deactivate or do nothing, as appropriate.
3336  *
3337  *      The object and page must be locked.
3338  */
3339 void
3340 vm_page_advise(vm_page_t m, int advice)
3341 {
3342
3343         vm_page_assert_locked(m);
3344         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3345         if (advice == MADV_FREE)
3346                 /*
3347                  * Mark the page clean.  This will allow the page to be freed
3348                  * up by the system.  However, such pages are often reused
3349                  * quickly by malloc() so we do not do anything that would
3350                  * cause a page fault if we can help it.
3351                  *
3352                  * Specifically, we do not try to actually free the page now
3353                  * nor do we try to put it in the cache (which would cause a
3354                  * page fault on reuse).
3355                  *
3356                  * But we do make the page as freeable as we can without
3357                  * actually taking the step of unmapping it.
3358                  */
3359                 m->dirty = 0;
3360         else if (advice != MADV_DONTNEED)
3361                 return;
3362
3363         /*
3364          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
3365          * immediately reactivate the page.
3366          */
3367         vm_page_aflag_clear(m, PGA_REFERENCED);
3368
3369         if (advice != MADV_FREE && m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
3370                 vm_page_dirty(m);
3371
3372         /*
3373          * Place clean pages at the head of the inactive queue rather than the
3374          * tail, thus defeating the queue's LRU operation and ensuring that the
3375          * page will be reused quickly.
3376          */
3377         _vm_page_deactivate(m, m->dirty == 0);
3378 }
3379
3380 /*
3381  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
3382  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
3383  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
3384  * and then conditionally zero it.
3385  *
3386  * This routine may sleep.
3387  *
3388  * The object must be locked on entry.  The lock will, however, be released
3389  * and reacquired if the routine sleeps.
3390  */
3391 vm_page_t
3392 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
3393 {
3394         vm_page_t m;
3395         int sleep;
3396
3397         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3398         KASSERT((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) == 0 ||
3399             (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0,
3400             ("vm_page_grab: VM_ALLOC_SBUSY/VM_ALLOC_IGN_SBUSY mismatch"));
3401 retrylookup:
3402         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
3403                 sleep = (allocflags & VM_ALLOC_IGN_SBUSY) != 0 ?
3404                     vm_page_xbusied(m) : vm_page_busied(m);
3405                 if (sleep) {
3406                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3407                                 return (NULL);
3408                         /*
3409                          * Reference the page before unlocking and
3410                          * sleeping so that the page daemon is less
3411                          * likely to reclaim it.
3412                          */
3413                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3414                         vm_page_lock(m);
3415                         VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3416                         vm_page_busy_sleep(m, "pgrbwt");
3417                         VM_OBJECT_WLOCK(object);
3418                         goto retrylookup;
3419                 } else {
3420                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
3421                                 vm_page_lock(m);
3422                                 vm_page_wire(m);
3423                                 vm_page_unlock(m);
3424                         }
3425                         if ((allocflags &
3426                             (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_SBUSY)) == 0)
3427                                 vm_page_xbusy(m);
3428                         if ((allocflags & VM_ALLOC_SBUSY) != 0)
3429                                 vm_page_sbusy(m);
3430                         return (m);
3431                 }
3432         }
3433         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags);
3434         if (m == NULL) {
3435                 if ((allocflags & VM_ALLOC_NOWAIT) != 0)
3436                         return (NULL);
3437                 VM_OBJECT_WUNLOCK(object);
3438                 VM_WAIT;
3439                 VM_OBJECT_WLOCK(object);
3440                 goto retrylookup;
3441         } else if (m->valid != 0)
3442                 return (m);
3443         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
3444                 pmap_zero_page(m);
3445         return (m);
3446 }
3447
3448 /*
3449  * Mapping function for valid or dirty bits in a page.
3450  *
3451  * Inputs are required to range within a page.
3452  */
3453 vm_page_bits_t
3454 vm_page_bits(int base, int size)
3455 {
3456         int first_bit;
3457         int last_bit;
3458
3459         KASSERT(
3460             base + size <= PAGE_SIZE,
3461             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
3462         );
3463
3464         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
3465                 return (0);
3466
3467         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
3468         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
3469
3470         return (((vm_page_bits_t)2 << last_bit) -
3471             ((vm_page_bits_t)1 << first_bit));
3472 }
3473
3474 /*
3475  *      vm_page_set_valid_range:
3476  *
3477  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
3478  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3479  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3480  *      such chunks will be zeroed.
3481  *
3482  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3483  */
3484 void
3485 vm_page_set_valid_range(vm_page_t m, int base, int size)
3486 {
3487         int endoff, frag;
3488
3489         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3490         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3491                 return;
3492
3493         /*
3494          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3495          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3496          * first block.
3497          */
3498         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
3499             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3500                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3501
3502         /*
3503          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3504          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3505          * the last block.
3506          */
3507         endoff = base + size;
3508         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
3509             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3510                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3511                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3512
3513         /*
3514          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
3515          * is already dirty.
3516          */
3517         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
3518             ("vm_page_set_valid_range: page %p is dirty", m));
3519
3520         /*
3521          * Set valid bits inclusive of any overlap.
3522          */
3523         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
3524 }
3525
3526 /*
3527  * Clear the given bits from the specified page's dirty field.
3528  */
3529 static __inline void
3530 vm_page_clear_dirty_mask(vm_page_t m, vm_page_bits_t pagebits)
3531 {
3532         uintptr_t addr;
3533 #if PAGE_SIZE < 16384
3534         int shift;
3535 #endif
3536
3537         /*
3538          * If the object is locked and the page is neither exclusive busy nor
3539          * write mapped, then the page's dirty field cannot possibly be
3540          * set by a concurrent pmap operation.
3541          */
3542         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3543         if (!vm_page_xbusied(m) && !pmap_page_is_write_mapped(m))
3544                 m->dirty &= ~pagebits;
3545         else {
3546                 /*
3547                  * The pmap layer can call vm_page_dirty() without
3548                  * holding a distinguished lock.  The combination of
3549                  * the object's lock and an atomic operation suffice
3550                  * to guarantee consistency of the page dirty field.
3551                  *
3552                  * For PAGE_SIZE == 32768 case, compiler already
3553                  * properly aligns the dirty field, so no forcible
3554                  * alignment is needed. Only require existence of
3555                  * atomic_clear_64 when page size is 32768.
3556                  */
3557                 addr = (uintptr_t)&m->dirty;
3558 #if PAGE_SIZE == 32768
3559                 atomic_clear_64((uint64_t *)addr, pagebits);
3560 #elif PAGE_SIZE == 16384
3561                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits);
3562 #else           /* PAGE_SIZE <= 8192 */
3563                 /*
3564                  * Use a trick to perform a 32-bit atomic on the
3565                  * containing aligned word, to not depend on the existence
3566                  * of atomic_clear_{8, 16}.
3567                  */
3568                 shift = addr & (sizeof(uint32_t) - 1);
3569 #if BYTE_ORDER == BIG_ENDIAN
3570                 shift = (sizeof(uint32_t) - sizeof(m->dirty) - shift) * NBBY;
3571 #else
3572                 shift *= NBBY;
3573 #endif
3574                 addr &= ~(sizeof(uint32_t) - 1);
3575                 atomic_clear_32((uint32_t *)addr, pagebits << shift);
3576 #endif          /* PAGE_SIZE */
3577         }
3578 }
3579
3580 /*
3581  *      vm_page_set_validclean:
3582  *
3583  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
3584  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
3585  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
3586  *      such chunks will be zero'd.
3587  *
3588  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
3589  */
3590 void
3591 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
3592 {
3593         vm_page_bits_t oldvalid, pagebits;
3594         int endoff, frag;
3595
3596         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3597         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
3598                 return;
3599
3600         /*
3601          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
3602          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
3603          * first block.
3604          */
3605         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
3606             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3607                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
3608
3609         /*
3610          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the
3611          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
3612          * the last block.
3613          */
3614         endoff = base + size;
3615         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
3616             (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
3617                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
3618                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
3619
3620         /*
3621          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
3622          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
3623          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
3624          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
3625          * be set again.
3626          *
3627          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
3628          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
3629          * the range.
3630          */
3631         oldvalid = m->valid;
3632         pagebits = vm_page_bits(base, size);
3633         m->valid |= pagebits;
3634 #if 0   /* NOT YET */
3635         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
3636                 frag = DEV_BSIZE - frag;
3637                 base += frag;
3638                 size -= frag;
3639                 if (size < 0)
3640                         size = 0;
3641         }
3642         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
3643 #endif
3644         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
3645                 /*
3646                  * The page can only be modified within the pmap if it is
3647                  * mapped, and it can only be mapped if it was previously
3648                  * fully valid.
3649                  */
3650                 if (oldvalid == VM_PAGE_BITS_ALL)
3651                         /*
3652                          * Perform the pmap_clear_modify() first.  Otherwise,
3653                          * a concurrent pmap operation, such as
3654                          * pmap_protect(), could clear a modification in the
3655                          * pmap and set the dirty field on the page before
3656                          * pmap_clear_modify() had begun and after the dirty
3657                          * field was cleared here.
3658                          */
3659                         pmap_clear_modify(m);
3660                 m->dirty = 0;
3661                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
3662         } else if (oldvalid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3663                 m->dirty &= ~pagebits;
3664         else
3665                 vm_page_clear_dirty_mask(m, pagebits);
3666 }
3667
3668 void
3669 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
3670 {
3671
3672         vm_page_clear_dirty_mask(m, vm_page_bits(base, size));
3673 }
3674
3675 /*
3676  *      vm_page_set_invalid:
3677  *
3678  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
3679  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
3680  */
3681 void
3682 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
3683 {
3684         vm_page_bits_t bits;
3685         vm_object_t object;
3686
3687         object = m->object;
3688         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3689         if (object->type == OBJT_VNODE && base == 0 && IDX_TO_OFF(m->pindex) +
3690             size >= object->un_pager.vnp.vnp_size)
3691                 bits = VM_PAGE_BITS_ALL;
3692         else
3693                 bits = vm_page_bits(base, size);
3694         if (object->ref_count != 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL &&
3695             bits != 0)
3696                 pmap_remove_all(m);
3697         KASSERT((bits == 0 && m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL) ||
3698             !pmap_page_is_mapped(m),
3699             ("vm_page_set_invalid: page %p is mapped", m));
3700         m->valid &= ~bits;
3701         m->dirty &= ~bits;
3702 }
3703
3704 /*
3705  * vm_page_zero_invalid()
3706  *
3707  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain
3708  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
3709  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
3710  *      page so user code sees what it expects.
3711  *
3712  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped
3713  *      into memory and the file's size is not page aligned.
3714  */
3715 void
3716 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
3717 {
3718         int b;
3719         int i;
3720
3721         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3722         /*
3723          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
3724          * must be zeroed.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
3725          * valid bit may be set ) have already been zeroed by
3726          * vm_page_set_validclean().
3727          */
3728         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
3729                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) ||
3730                     (m->valid & ((vm_page_bits_t)1 << i))) {
3731                         if (i > b) {
3732                                 pmap_zero_page_area(m,
3733                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
3734                         }
3735                         b = i + 1;
3736                 }
3737         }
3738
3739         /*
3740          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
3741          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
3742          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
3743          */
3744         if (setvalid)
3745                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3746 }
3747
3748 /*
3749  *      vm_page_is_valid:
3750  *
3751  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
3752  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
3753  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
3754  */
3755 int
3756 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
3757 {
3758         vm_page_bits_t bits;
3759
3760         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3761         bits = vm_page_bits(base, size);
3762         return (m->valid != 0 && (m->valid & bits) == bits);
3763 }
3764
3765 /*
3766  *      vm_page_ps_is_valid:
3767  *
3768  *      Returns TRUE if the entire (super)page is valid and FALSE otherwise.
3769  */
3770 boolean_t
3771 vm_page_ps_is_valid(vm_page_t m)
3772 {
3773         int i, npages;
3774
3775         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3776         npages = atop(pagesizes[m->psind]);
3777
3778         /*
3779          * The physically contiguous pages that make up a superpage, i.e., a
3780          * page with a page size index ("psind") greater than zero, will
3781          * occupy adjacent entries in vm_page_array[].
3782          */
3783         for (i = 0; i < npages; i++) {
3784                 if (m[i].valid != VM_PAGE_BITS_ALL)
3785                         return (FALSE);
3786         }
3787         return (TRUE);
3788 }
3789
3790 /*
3791  * Set the page's dirty bits if the page is modified.
3792  */
3793 void
3794 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
3795 {
3796
3797         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3798         if (m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL && pmap_is_modified(m))
3799                 vm_page_dirty(m);
3800 }
3801
3802 void
3803 vm_page_lock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3804 {
3805
3806         mtx_lock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3807 }
3808
3809 void
3810 vm_page_unlock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3811 {
3812
3813         mtx_unlock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line);
3814 }
3815
3816 int
3817 vm_page_trylock_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3818 {
3819
3820         return (mtx_trylock_flags_(vm_page_lockptr(m), 0, file, line));
3821 }
3822
3823 #if defined(INVARIANTS) || defined(INVARIANT_SUPPORT)
3824 void
3825 vm_page_assert_locked_KBI(vm_page_t m, const char *file, int line)
3826 {
3827
3828         vm_page_lock_assert_KBI(m, MA_OWNED, file, line);
3829 }
3830
3831 void
3832 vm_page_lock_assert_KBI(vm_page_t m, int a, const char *file, int line)
3833 {
3834
3835         mtx_assert_(vm_page_lockptr(m), a, file, line);
3836 }
3837 #endif
3838
3839 #ifdef INVARIANTS
3840 void
3841 vm_page_object_lock_assert(vm_page_t m)
3842 {
3843
3844         /*
3845          * Certain of the page's fields may only be modified by the
3846          * holder of the containing object's lock or the exclusive busy.
3847          * holder.  Unfortunately, the holder of the write busy is
3848          * not recorded, and thus cannot be checked here.
3849          */
3850         if (m->object != NULL && !vm_page_xbusied(m))
3851                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3852 }
3853
3854 void
3855 vm_page_assert_pga_writeable(vm_page_t m, uint8_t bits)
3856 {
3857
3858         if ((bits & PGA_WRITEABLE) == 0)
3859                 return;
3860
3861         /*
3862          * The PGA_WRITEABLE flag can only be set if the page is
3863          * managed, is exclusively busied or the object is locked.
3864          * Currently, this flag is only set by pmap_enter().
3865          */
3866         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3867             ("PGA_WRITEABLE on unmanaged page"));
3868         if (!vm_page_xbusied(m))
3869                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3870 }
3871 #endif
3872
3873 #include "opt_ddb.h"
3874 #ifdef DDB
3875 #include <sys/kernel.h>
3876
3877 #include <ddb/ddb.h>
3878
3879 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
3880 {
3881         db_printf("vm_cnt.v_free_count: %d\n", vm_cnt.v_free_count);
3882         db_printf("vm_cnt.v_cache_count: %d\n", vm_cnt.v_cache_count);
3883         db_printf("vm_cnt.v_inactive_count: %d\n", vm_cnt.v_inactive_count);
3884         db_printf("vm_cnt.v_active_count: %d\n", vm_cnt.v_active_count);
3885         db_printf("vm_cnt.v_wire_count: %d\n", vm_cnt.v_wire_count);
3886         db_printf("vm_cnt.v_free_reserved: %d\n", vm_cnt.v_free_reserved);
3887         db_printf("vm_cnt.v_free_min: %d\n", vm_cnt.v_free_min);
3888         db_printf("vm_cnt.v_free_target: %d\n", vm_cnt.v_free_target);
3889         db_printf("vm_cnt.v_inactive_target: %d\n", vm_cnt.v_inactive_target);
3890 }
3891
3892 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
3893 {
3894         int dom;
3895
3896         db_printf("pq_free %d pq_cache %d\n",
3897             vm_cnt.v_free_count, vm_cnt.v_cache_count);
3898         for (dom = 0; dom < vm_ndomains; dom++) {
3899                 db_printf(
3900         "dom %d page_cnt %d free %d pq_act %d pq_inact %d pass %d\n",
3901                     dom,
3902                     vm_dom[dom].vmd_page_count,
3903                     vm_dom[dom].vmd_free_count,
3904                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_ACTIVE].pq_cnt,
3905                     vm_dom[dom].vmd_pagequeues[PQ_INACTIVE].pq_cnt,
3906                     vm_dom[dom].vmd_pass);
3907         }
3908 }
3909
3910 DB_SHOW_COMMAND(pginfo, vm_page_print_pginfo)
3911 {
3912         vm_page_t m;
3913         boolean_t phys;
3914
3915         if (!have_addr) {
3916                 db_printf("show pginfo addr\n");
3917                 return;
3918         }
3919
3920         phys = strchr(modif, 'p') != NULL;
3921         if (phys)
3922                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(addr);
3923         else
3924                 m = (vm_page_t)addr;
3925         db_printf(
3926     "page %p obj %p pidx 0x%jx phys 0x%jx q %d hold %d wire %d\n"
3927     "  af 0x%x of 0x%x f 0x%x act %d busy %x valid 0x%x dirty 0x%x\n",
3928             m, m->object, (uintmax_t)m->pindex, (uintmax_t)m->phys_addr,
3929             m->queue, m->hold_count, m->wire_count, m->aflags, m->oflags,
3930             m->flags, m->act_count, m->busy_lock, m->valid, m->dirty);
3931 }
3932 #endif /* DDB */