]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/vm/vm_page.c
MFC r204415:
[FreeBSD/stable/8.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 pageq mutex is required when adding or removing a page from a
67  *        page queue (vm_page_queue[]), regardless of other mutexes or the
68  *        busy state of a page.
69  *
70  *      - a hash chain mutex is required when associating or disassociating
71  *        a page from the VM PAGE CACHE hash table (vm_page_buckets),
72  *        regardless of other mutexes or the busy state of a page.
73  *
74  *      - either a hash chain mutex OR a busied page is required in order
75  *        to modify the page flags.  A hash chain mutex must be obtained in
76  *        order to busy a page.  A page's flags cannot be modified by a
77  *        hash chain mutex if the page is marked busy.
78  *
79  *      - The object memq mutex is held when inserting or removing
80  *        pages from an object (vm_page_insert() or vm_page_remove()).  This
81  *        is different from the object's main mutex.
82  *
83  *      Generally speaking, you have to be aware of side effects when running
84  *      vm_page ops.  A vm_page_lookup() will return with the hash chain
85  *      locked, whether it was able to lookup the page or not.  vm_page_free(),
86  *      vm_page_cache(), vm_page_activate(), and a number of other routines
87  *      will release the hash chain mutex for you.  Intermediate manipulation
88  *      routines such as vm_page_flag_set() expect the hash chain to be held
89  *      on entry and the hash chain will remain held on return.
90  *
91  *      pageq scanning can only occur with the pageq in question locked.
92  *      We have a known bottleneck with the active queue, but the cache
93  *      and free queues are actually arrays already. 
94  */
95
96 /*
97  *      Resident memory management module.
98  */
99
100 #include <sys/cdefs.h>
101 __FBSDID("$FreeBSD$");
102
103 #include "opt_vm.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/lock.h>
108 #include <sys/kernel.h>
109 #include <sys/limits.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mutex.h>
112 #include <sys/proc.h>
113 #include <sys/sysctl.h>
114 #include <sys/vmmeter.h>
115 #include <sys/vnode.h>
116
117 #include <vm/vm.h>
118 #include <vm/vm_param.h>
119 #include <vm/vm_kern.h>
120 #include <vm/vm_object.h>
121 #include <vm/vm_page.h>
122 #include <vm/vm_pageout.h>
123 #include <vm/vm_pager.h>
124 #include <vm/vm_phys.h>
125 #include <vm/vm_reserv.h>
126 #include <vm/vm_extern.h>
127 #include <vm/uma.h>
128 #include <vm/uma_int.h>
129
130 #include <machine/md_var.h>
131
132 /*
133  *      Associated with page of user-allocatable memory is a
134  *      page structure.
135  */
136
137 struct vpgqueues vm_page_queues[PQ_COUNT];
138 struct mtx vm_page_queue_mtx;
139 struct mtx vm_page_queue_free_mtx;
140
141 vm_page_t vm_page_array = 0;
142 int vm_page_array_size = 0;
143 long first_page = 0;
144 int vm_page_zero_count = 0;
145
146 static int boot_pages = UMA_BOOT_PAGES;
147 TUNABLE_INT("vm.boot_pages", &boot_pages);
148 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, boot_pages, CTLFLAG_RD, &boot_pages, 0,
149         "number of pages allocated for bootstrapping the VM system");
150
151 static void vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m);
152
153 /* Make sure that u_long is at least 64 bits when PAGE_SIZE is 32K. */
154 #if PAGE_SIZE == 32768
155 #ifdef CTASSERT
156 CTASSERT(sizeof(u_long) >= 8);
157 #endif
158 #endif
159
160 /*
161  *      vm_set_page_size:
162  *
163  *      Sets the page size, perhaps based upon the memory
164  *      size.  Must be called before any use of page-size
165  *      dependent functions.
166  */
167 void
168 vm_set_page_size(void)
169 {
170         if (cnt.v_page_size == 0)
171                 cnt.v_page_size = PAGE_SIZE;
172         if (((cnt.v_page_size - 1) & cnt.v_page_size) != 0)
173                 panic("vm_set_page_size: page size not a power of two");
174 }
175
176 /*
177  *      vm_page_blacklist_lookup:
178  *
179  *      See if a physical address in this page has been listed
180  *      in the blacklist tunable.  Entries in the tunable are
181  *      separated by spaces or commas.  If an invalid integer is
182  *      encountered then the rest of the string is skipped.
183  */
184 static int
185 vm_page_blacklist_lookup(char *list, vm_paddr_t pa)
186 {
187         vm_paddr_t bad;
188         char *cp, *pos;
189
190         for (pos = list; *pos != '\0'; pos = cp) {
191                 bad = strtoq(pos, &cp, 0);
192                 if (*cp != '\0') {
193                         if (*cp == ' ' || *cp == ',') {
194                                 cp++;
195                                 if (cp == pos)
196                                         continue;
197                         } else
198                                 break;
199                 }
200                 if (pa == trunc_page(bad))
201                         return (1);
202         }
203         return (0);
204 }
205
206 /*
207  *      vm_page_startup:
208  *
209  *      Initializes the resident memory module.
210  *
211  *      Allocates memory for the page cells, and
212  *      for the object/offset-to-page hash table headers.
213  *      Each page cell is initialized and placed on the free list.
214  */
215 vm_offset_t
216 vm_page_startup(vm_offset_t vaddr)
217 {
218         vm_offset_t mapped;
219         vm_paddr_t page_range;
220         vm_paddr_t new_end;
221         int i;
222         vm_paddr_t pa;
223         int nblocks;
224         vm_paddr_t last_pa;
225         char *list;
226
227         /* the biggest memory array is the second group of pages */
228         vm_paddr_t end;
229         vm_paddr_t biggestsize;
230         vm_paddr_t low_water, high_water;
231         int biggestone;
232
233         biggestsize = 0;
234         biggestone = 0;
235         nblocks = 0;
236         vaddr = round_page(vaddr);
237
238         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
239                 phys_avail[i] = round_page(phys_avail[i]);
240                 phys_avail[i + 1] = trunc_page(phys_avail[i + 1]);
241         }
242
243         low_water = phys_avail[0];
244         high_water = phys_avail[1];
245
246         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2) {
247                 vm_paddr_t size = phys_avail[i + 1] - phys_avail[i];
248
249                 if (size > biggestsize) {
250                         biggestone = i;
251                         biggestsize = size;
252                 }
253                 if (phys_avail[i] < low_water)
254                         low_water = phys_avail[i];
255                 if (phys_avail[i + 1] > high_water)
256                         high_water = phys_avail[i + 1];
257                 ++nblocks;
258         }
259
260 #ifdef XEN
261         low_water = 0;
262 #endif  
263
264         end = phys_avail[biggestone+1];
265
266         /*
267          * Initialize the locks.
268          */
269         mtx_init(&vm_page_queue_mtx, "vm page queue mutex", NULL, MTX_DEF |
270             MTX_RECURSE);
271         mtx_init(&vm_page_queue_free_mtx, "vm page queue free mutex", NULL,
272             MTX_DEF);
273
274         /*
275          * Initialize the queue headers for the hold queue, the active queue,
276          * and the inactive queue.
277          */
278         for (i = 0; i < PQ_COUNT; i++)
279                 TAILQ_INIT(&vm_page_queues[i].pl);
280         vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt = &cnt.v_inactive_count;
281         vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt = &cnt.v_active_count;
282         vm_page_queues[PQ_HOLD].cnt = &cnt.v_active_count;
283
284         /*
285          * Allocate memory for use when boot strapping the kernel memory
286          * allocator.
287          */
288         new_end = end - (boot_pages * UMA_SLAB_SIZE);
289         new_end = trunc_page(new_end);
290         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
291             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
292         bzero((void *)mapped, end - new_end);
293         uma_startup((void *)mapped, boot_pages);
294
295 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__) || defined(__arm__)
296         /*
297          * Allocate a bitmap to indicate that a random physical page
298          * needs to be included in a minidump.
299          *
300          * The amd64 port needs this to indicate which direct map pages
301          * need to be dumped, via calls to dump_add_page()/dump_drop_page().
302          *
303          * However, i386 still needs this workspace internally within the
304          * minidump code.  In theory, they are not needed on i386, but are
305          * included should the sf_buf code decide to use them.
306          */
307         page_range = phys_avail[(nblocks - 1) * 2 + 1] / PAGE_SIZE;
308         vm_page_dump_size = round_page(roundup2(page_range, NBBY) / NBBY);
309         new_end -= vm_page_dump_size;
310         vm_page_dump = (void *)(uintptr_t)pmap_map(&vaddr, new_end,
311             new_end + vm_page_dump_size, VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
312         bzero((void *)vm_page_dump, vm_page_dump_size);
313 #endif
314         /*
315          * Compute the number of pages of memory that will be available for
316          * use (taking into account the overhead of a page structure per
317          * page).
318          */
319         first_page = low_water / PAGE_SIZE;
320 #ifdef VM_PHYSSEG_SPARSE
321         page_range = 0;
322         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2)
323                 page_range += atop(phys_avail[i + 1] - phys_avail[i]);
324 #elif defined(VM_PHYSSEG_DENSE)
325         page_range = high_water / PAGE_SIZE - first_page;
326 #else
327 #error "Either VM_PHYSSEG_DENSE or VM_PHYSSEG_SPARSE must be defined."
328 #endif
329         end = new_end;
330
331         /*
332          * Reserve an unmapped guard page to trap access to vm_page_array[-1].
333          */
334         vaddr += PAGE_SIZE;
335
336         /*
337          * Initialize the mem entry structures now, and put them in the free
338          * queue.
339          */
340         new_end = trunc_page(end - page_range * sizeof(struct vm_page));
341         mapped = pmap_map(&vaddr, new_end, end,
342             VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
343         vm_page_array = (vm_page_t) mapped;
344 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
345         /*
346          * Allocate memory for the reservation management system's data
347          * structures.
348          */
349         new_end = vm_reserv_startup(&vaddr, new_end, high_water);
350 #endif
351 #ifdef __amd64__
352         /*
353          * pmap_map on amd64 comes out of the direct-map, not kvm like i386,
354          * so the pages must be tracked for a crashdump to include this data.
355          * This includes the vm_page_array and the early UMA bootstrap pages.
356          */
357         for (pa = new_end; pa < phys_avail[biggestone + 1]; pa += PAGE_SIZE)
358                 dump_add_page(pa);
359 #endif  
360         phys_avail[biggestone + 1] = new_end;
361
362         /*
363          * Clear all of the page structures
364          */
365         bzero((caddr_t) vm_page_array, page_range * sizeof(struct vm_page));
366         for (i = 0; i < page_range; i++)
367                 vm_page_array[i].order = VM_NFREEORDER;
368         vm_page_array_size = page_range;
369
370         /*
371          * Initialize the physical memory allocator.
372          */
373         vm_phys_init();
374
375         /*
376          * Add every available physical page that is not blacklisted to
377          * the free lists.
378          */
379         cnt.v_page_count = 0;
380         cnt.v_free_count = 0;
381         list = getenv("vm.blacklist");
382         for (i = 0; phys_avail[i + 1] != 0; i += 2) {
383                 pa = phys_avail[i];
384                 last_pa = phys_avail[i + 1];
385                 while (pa < last_pa) {
386                         if (list != NULL &&
387                             vm_page_blacklist_lookup(list, pa))
388                                 printf("Skipping page with pa 0x%jx\n",
389                                     (uintmax_t)pa);
390                         else
391                                 vm_phys_add_page(pa);
392                         pa += PAGE_SIZE;
393                 }
394         }
395         freeenv(list);
396 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
397         /*
398          * Initialize the reservation management system.
399          */
400         vm_reserv_init();
401 #endif
402         return (vaddr);
403 }
404
405 void
406 vm_page_flag_set(vm_page_t m, unsigned short bits)
407 {
408
409         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
410         m->flags |= bits;
411
412
413 void
414 vm_page_flag_clear(vm_page_t m, unsigned short bits)
415 {
416
417         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
418         m->flags &= ~bits;
419 }
420
421 void
422 vm_page_busy(vm_page_t m)
423 {
424
425         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
426         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
427             ("vm_page_busy: page already busy!!!"));
428         m->oflags |= VPO_BUSY;
429 }
430
431 /*
432  *      vm_page_flash:
433  *
434  *      wakeup anyone waiting for the page.
435  */
436 void
437 vm_page_flash(vm_page_t m)
438 {
439
440         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
441         if (m->oflags & VPO_WANTED) {
442                 m->oflags &= ~VPO_WANTED;
443                 wakeup(m);
444         }
445 }
446
447 /*
448  *      vm_page_wakeup:
449  *
450  *      clear the VPO_BUSY flag and wakeup anyone waiting for the
451  *      page.
452  *
453  */
454 void
455 vm_page_wakeup(vm_page_t m)
456 {
457
458         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
459         KASSERT(m->oflags & VPO_BUSY, ("vm_page_wakeup: page not busy!!!"));
460         m->oflags &= ~VPO_BUSY;
461         vm_page_flash(m);
462 }
463
464 void
465 vm_page_io_start(vm_page_t m)
466 {
467
468         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
469         m->busy++;
470 }
471
472 void
473 vm_page_io_finish(vm_page_t m)
474 {
475
476         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
477         m->busy--;
478         if (m->busy == 0)
479                 vm_page_flash(m);
480 }
481
482 /*
483  * Keep page from being freed by the page daemon
484  * much of the same effect as wiring, except much lower
485  * overhead and should be used only for *very* temporary
486  * holding ("wiring").
487  */
488 void
489 vm_page_hold(vm_page_t mem)
490 {
491
492         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
493         mem->hold_count++;
494 }
495
496 void
497 vm_page_unhold(vm_page_t mem)
498 {
499
500         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
501         --mem->hold_count;
502         KASSERT(mem->hold_count >= 0, ("vm_page_unhold: hold count < 0!!!"));
503         if (mem->hold_count == 0 && VM_PAGE_INQUEUE2(mem, PQ_HOLD))
504                 vm_page_free_toq(mem);
505 }
506
507 /*
508  *      vm_page_free:
509  *
510  *      Free a page.
511  */
512 void
513 vm_page_free(vm_page_t m)
514 {
515
516         m->flags &= ~PG_ZERO;
517         vm_page_free_toq(m);
518 }
519
520 /*
521  *      vm_page_free_zero:
522  *
523  *      Free a page to the zerod-pages queue
524  */
525 void
526 vm_page_free_zero(vm_page_t m)
527 {
528
529         m->flags |= PG_ZERO;
530         vm_page_free_toq(m);
531 }
532
533 /*
534  *      vm_page_sleep:
535  *
536  *      Sleep and release the page queues lock.
537  *
538  *      The object containing the given page must be locked.
539  */
540 void
541 vm_page_sleep(vm_page_t m, const char *msg)
542 {
543
544         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
545         if (!mtx_owned(&vm_page_queue_mtx))
546                 vm_page_lock_queues();
547         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
548         vm_page_unlock_queues();
549
550         /*
551          * It's possible that while we sleep, the page will get
552          * unbusied and freed.  If we are holding the object
553          * lock, we will assume we hold a reference to the object
554          * such that even if m->object changes, we can re-lock
555          * it.
556          */
557         m->oflags |= VPO_WANTED;
558         msleep(m, VM_OBJECT_MTX(m->object), PVM, msg, 0);
559 }
560
561 /*
562  *      vm_page_dirty:
563  *
564  *      make page all dirty
565  */
566 void
567 vm_page_dirty(vm_page_t m)
568 {
569
570         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
571             ("vm_page_dirty: page in cache!"));
572         KASSERT(!VM_PAGE_IS_FREE(m),
573             ("vm_page_dirty: page is free!"));
574         KASSERT(m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
575             ("vm_page_dirty: page is invalid!"));
576         m->dirty = VM_PAGE_BITS_ALL;
577 }
578
579 /*
580  *      vm_page_splay:
581  *
582  *      Implements Sleator and Tarjan's top-down splay algorithm.  Returns
583  *      the vm_page containing the given pindex.  If, however, that
584  *      pindex is not found in the vm_object, returns a vm_page that is
585  *      adjacent to the pindex, coming before or after it.
586  */
587 vm_page_t
588 vm_page_splay(vm_pindex_t pindex, vm_page_t root)
589 {
590         struct vm_page dummy;
591         vm_page_t lefttreemax, righttreemin, y;
592
593         if (root == NULL)
594                 return (root);
595         lefttreemax = righttreemin = &dummy;
596         for (;; root = y) {
597                 if (pindex < root->pindex) {
598                         if ((y = root->left) == NULL)
599                                 break;
600                         if (pindex < y->pindex) {
601                                 /* Rotate right. */
602                                 root->left = y->right;
603                                 y->right = root;
604                                 root = y;
605                                 if ((y = root->left) == NULL)
606                                         break;
607                         }
608                         /* Link into the new root's right tree. */
609                         righttreemin->left = root;
610                         righttreemin = root;
611                 } else if (pindex > root->pindex) {
612                         if ((y = root->right) == NULL)
613                                 break;
614                         if (pindex > y->pindex) {
615                                 /* Rotate left. */
616                                 root->right = y->left;
617                                 y->left = root;
618                                 root = y;
619                                 if ((y = root->right) == NULL)
620                                         break;
621                         }
622                         /* Link into the new root's left tree. */
623                         lefttreemax->right = root;
624                         lefttreemax = root;
625                 } else
626                         break;
627         }
628         /* Assemble the new root. */
629         lefttreemax->right = root->left;
630         righttreemin->left = root->right;
631         root->left = dummy.right;
632         root->right = dummy.left;
633         return (root);
634 }
635
636 /*
637  *      vm_page_insert:         [ internal use only ]
638  *
639  *      Inserts the given mem entry into the object and object list.
640  *
641  *      The pagetables are not updated but will presumably fault the page
642  *      in if necessary, or if a kernel page the caller will at some point
643  *      enter the page into the kernel's pmap.  We are not allowed to block
644  *      here so we *can't* do this anyway.
645  *
646  *      The object and page must be locked.
647  *      This routine may not block.
648  */
649 void
650 vm_page_insert(vm_page_t m, vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
651 {
652         vm_page_t root;
653
654         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
655         if (m->object != NULL)
656                 panic("vm_page_insert: page already inserted");
657
658         /*
659          * Record the object/offset pair in this page
660          */
661         m->object = object;
662         m->pindex = pindex;
663
664         /*
665          * Now link into the object's ordered list of backed pages.
666          */
667         root = object->root;
668         if (root == NULL) {
669                 m->left = NULL;
670                 m->right = NULL;
671                 TAILQ_INSERT_TAIL(&object->memq, m, listq);
672         } else {
673                 root = vm_page_splay(pindex, root);
674                 if (pindex < root->pindex) {
675                         m->left = root->left;
676                         m->right = root;
677                         root->left = NULL;
678                         TAILQ_INSERT_BEFORE(root, m, listq);
679                 } else if (pindex == root->pindex)
680                         panic("vm_page_insert: offset already allocated");
681                 else {
682                         m->right = root->right;
683                         m->left = root;
684                         root->right = NULL;
685                         TAILQ_INSERT_AFTER(&object->memq, root, m, listq);
686                 }
687         }
688         object->root = m;
689         object->generation++;
690
691         /*
692          * show that the object has one more resident page.
693          */
694         object->resident_page_count++;
695         /*
696          * Hold the vnode until the last page is released.
697          */
698         if (object->resident_page_count == 1 && object->type == OBJT_VNODE)
699                 vhold((struct vnode *)object->handle);
700
701         /*
702          * Since we are inserting a new and possibly dirty page,
703          * update the object's OBJ_MIGHTBEDIRTY flag.
704          */
705         if (m->flags & PG_WRITEABLE)
706                 vm_object_set_writeable_dirty(object);
707 }
708
709 /*
710  *      vm_page_remove:
711  *                              NOTE: used by device pager as well -wfj
712  *
713  *      Removes the given mem entry from the object/offset-page
714  *      table and the object page list, but do not invalidate/terminate
715  *      the backing store.
716  *
717  *      The object and page must be locked.
718  *      The underlying pmap entry (if any) is NOT removed here.
719  *      This routine may not block.
720  */
721 void
722 vm_page_remove(vm_page_t m)
723 {
724         vm_object_t object;
725         vm_page_t root;
726
727         if ((object = m->object) == NULL)
728                 return;
729         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
730         if (m->oflags & VPO_BUSY) {
731                 m->oflags &= ~VPO_BUSY;
732                 vm_page_flash(m);
733         }
734         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
735
736         /*
737          * Now remove from the object's list of backed pages.
738          */
739         if (m != object->root)
740                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
741         if (m->left == NULL)
742                 root = m->right;
743         else {
744                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
745                 root->right = m->right;
746         }
747         object->root = root;
748         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
749
750         /*
751          * And show that the object has one fewer resident page.
752          */
753         object->resident_page_count--;
754         object->generation++;
755         /*
756          * The vnode may now be recycled.
757          */
758         if (object->resident_page_count == 0 && object->type == OBJT_VNODE)
759                 vdrop((struct vnode *)object->handle);
760
761         m->object = NULL;
762 }
763
764 /*
765  *      vm_page_lookup:
766  *
767  *      Returns the page associated with the object/offset
768  *      pair specified; if none is found, NULL is returned.
769  *
770  *      The object must be locked.
771  *      This routine may not block.
772  *      This is a critical path routine
773  */
774 vm_page_t
775 vm_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
776 {
777         vm_page_t m;
778
779         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
780         if ((m = object->root) != NULL && m->pindex != pindex) {
781                 m = vm_page_splay(pindex, m);
782                 if ((object->root = m)->pindex != pindex)
783                         m = NULL;
784         }
785         return (m);
786 }
787
788 /*
789  *      vm_page_rename:
790  *
791  *      Move the given memory entry from its
792  *      current object to the specified target object/offset.
793  *
794  *      The object must be locked.
795  *      This routine may not block.
796  *
797  *      Note: swap associated with the page must be invalidated by the move.  We
798  *            have to do this for several reasons:  (1) we aren't freeing the
799  *            page, (2) we are dirtying the page, (3) the VM system is probably
800  *            moving the page from object A to B, and will then later move
801  *            the backing store from A to B and we can't have a conflict.
802  *
803  *      Note: we *always* dirty the page.  It is necessary both for the
804  *            fact that we moved it, and because we may be invalidating
805  *            swap.  If the page is on the cache, we have to deactivate it
806  *            or vm_page_dirty() will panic.  Dirty pages are not allowed
807  *            on the cache.
808  */
809 void
810 vm_page_rename(vm_page_t m, vm_object_t new_object, vm_pindex_t new_pindex)
811 {
812
813         vm_page_remove(m);
814         vm_page_insert(m, new_object, new_pindex);
815         vm_page_dirty(m);
816 }
817
818 /*
819  *      Convert all of the given object's cached pages that have a
820  *      pindex within the given range into free pages.  If the value
821  *      zero is given for "end", then the range's upper bound is
822  *      infinity.  If the given object is backed by a vnode and it
823  *      transitions from having one or more cached pages to none, the
824  *      vnode's hold count is reduced. 
825  */
826 void
827 vm_page_cache_free(vm_object_t object, vm_pindex_t start, vm_pindex_t end)
828 {
829         vm_page_t m, m_next;
830         boolean_t empty;
831
832         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
833         if (__predict_false(object->cache == NULL)) {
834                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
835                 return;
836         }
837         m = object->cache = vm_page_splay(start, object->cache);
838         if (m->pindex < start) {
839                 if (m->right == NULL)
840                         m = NULL;
841                 else {
842                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
843                         m_next->left = m;
844                         m->right = NULL;
845                         m = object->cache = m_next;
846                 }
847         }
848
849         /*
850          * At this point, "m" is either (1) a reference to the page
851          * with the least pindex that is greater than or equal to
852          * "start" or (2) NULL.
853          */
854         for (; m != NULL && (m->pindex < end || end == 0); m = m_next) {
855                 /*
856                  * Find "m"'s successor and remove "m" from the
857                  * object's cache.
858                  */
859                 if (m->right == NULL) {
860                         object->cache = m->left;
861                         m_next = NULL;
862                 } else {
863                         m_next = vm_page_splay(start, m->right);
864                         m_next->left = m->left;
865                         object->cache = m_next;
866                 }
867                 /* Convert "m" to a free page. */
868                 m->object = NULL;
869                 m->valid = 0;
870                 /* Clear PG_CACHED and set PG_FREE. */
871                 m->flags ^= PG_CACHED | PG_FREE;
872                 KASSERT((m->flags & (PG_CACHED | PG_FREE)) == PG_FREE,
873                     ("vm_page_cache_free: page %p has inconsistent flags", m));
874                 cnt.v_cache_count--;
875                 cnt.v_free_count++;
876         }
877         empty = object->cache == NULL;
878         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
879         if (object->type == OBJT_VNODE && empty)
880                 vdrop(object->handle);
881 }
882
883 /*
884  *      Returns the cached page that is associated with the given
885  *      object and offset.  If, however, none exists, returns NULL.
886  *
887  *      The free page queue must be locked.
888  */
889 static inline vm_page_t
890 vm_page_cache_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
891 {
892         vm_page_t m;
893
894         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
895         if ((m = object->cache) != NULL && m->pindex != pindex) {
896                 m = vm_page_splay(pindex, m);
897                 if ((object->cache = m)->pindex != pindex)
898                         m = NULL;
899         }
900         return (m);
901 }
902
903 /*
904  *      Remove the given cached page from its containing object's
905  *      collection of cached pages.
906  *
907  *      The free page queue must be locked.
908  */
909 void
910 vm_page_cache_remove(vm_page_t m)
911 {
912         vm_object_t object;
913         vm_page_t root;
914
915         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
916         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) != 0,
917             ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached", m));
918         object = m->object;
919         if (m != object->cache) {
920                 root = vm_page_splay(m->pindex, object->cache);
921                 KASSERT(root == m,
922                     ("vm_page_cache_remove: page %p is not cached in object %p",
923                     m, object));
924         }
925         if (m->left == NULL)
926                 root = m->right;
927         else if (m->right == NULL)
928                 root = m->left;
929         else {
930                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
931                 root->right = m->right;
932         }
933         object->cache = root;
934         m->object = NULL;
935         cnt.v_cache_count--;
936 }
937
938 /*
939  *      Transfer all of the cached pages with offset greater than or
940  *      equal to 'offidxstart' from the original object's cache to the
941  *      new object's cache.  However, any cached pages with offset
942  *      greater than or equal to the new object's size are kept in the
943  *      original object.  Initially, the new object's cache must be
944  *      empty.  Offset 'offidxstart' in the original object must
945  *      correspond to offset zero in the new object.
946  *
947  *      The new object must be locked.
948  */
949 void
950 vm_page_cache_transfer(vm_object_t orig_object, vm_pindex_t offidxstart,
951     vm_object_t new_object)
952 {
953         vm_page_t m, m_next;
954
955         /*
956          * Insertion into an object's collection of cached pages
957          * requires the object to be locked.  In contrast, removal does
958          * not.
959          */
960         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(new_object, MA_OWNED);
961         KASSERT(new_object->cache == NULL,
962             ("vm_page_cache_transfer: object %p has cached pages",
963             new_object));
964         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
965         if ((m = orig_object->cache) != NULL) {
966                 /*
967                  * Transfer all of the pages with offset greater than or
968                  * equal to 'offidxstart' from the original object's
969                  * cache to the new object's cache.
970                  */
971                 m = vm_page_splay(offidxstart, m);
972                 if (m->pindex < offidxstart) {
973                         orig_object->cache = m;
974                         new_object->cache = m->right;
975                         m->right = NULL;
976                 } else {
977                         orig_object->cache = m->left;
978                         new_object->cache = m;
979                         m->left = NULL;
980                 }
981                 while ((m = new_object->cache) != NULL) {
982                         if ((m->pindex - offidxstart) >= new_object->size) {
983                                 /*
984                                  * Return all of the cached pages with
985                                  * offset greater than or equal to the
986                                  * new object's size to the original
987                                  * object's cache. 
988                                  */
989                                 new_object->cache = m->left;
990                                 m->left = orig_object->cache;
991                                 orig_object->cache = m;
992                                 break;
993                         }
994                         m_next = vm_page_splay(m->pindex, m->right);
995                         /* Update the page's object and offset. */
996                         m->object = new_object;
997                         m->pindex -= offidxstart;
998                         if (m_next == NULL)
999                                 break;
1000                         m->right = NULL;
1001                         m_next->left = m;
1002                         new_object->cache = m_next;
1003                 }
1004                 KASSERT(new_object->cache == NULL ||
1005                     new_object->type == OBJT_SWAP,
1006                     ("vm_page_cache_transfer: object %p's type is incompatible"
1007                     " with cached pages", new_object));
1008         }
1009         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1010 }
1011
1012 /*
1013  *      vm_page_alloc:
1014  *
1015  *      Allocate and return a memory cell associated
1016  *      with this VM object/offset pair.
1017  *
1018  *      page_req classes:
1019  *      VM_ALLOC_NORMAL         normal process request
1020  *      VM_ALLOC_SYSTEM         system *really* needs a page
1021  *      VM_ALLOC_INTERRUPT      interrupt time request
1022  *      VM_ALLOC_ZERO           zero page
1023  *      VM_ALLOC_WIRED          wire the allocated page
1024  *      VM_ALLOC_NOOBJ          page is not associated with a vm object
1025  *      VM_ALLOC_NOBUSY         do not set the page busy
1026  *      VM_ALLOC_IFNOTCACHED    return NULL, do not reactivate if the page
1027  *                              is cached
1028  *
1029  *      This routine may not sleep.
1030  */
1031 vm_page_t
1032 vm_page_alloc(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int req)
1033 {
1034         struct vnode *vp = NULL;
1035         vm_object_t m_object;
1036         vm_page_t m;
1037         int flags, page_req;
1038
1039         page_req = req & VM_ALLOC_CLASS_MASK;
1040         KASSERT(curthread->td_intr_nesting_level == 0 ||
1041             page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT,
1042             ("vm_page_alloc(NORMAL|SYSTEM) in interrupt context"));
1043
1044         if ((req & VM_ALLOC_NOOBJ) == 0) {
1045                 KASSERT(object != NULL,
1046                     ("vm_page_alloc: NULL object."));
1047                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1048         }
1049
1050         /*
1051          * The pager is allowed to eat deeper into the free page list.
1052          */
1053         if ((curproc == pageproc) && (page_req != VM_ALLOC_INTERRUPT)) {
1054                 page_req = VM_ALLOC_SYSTEM;
1055         };
1056
1057         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1058         if (cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_free_reserved ||
1059             (page_req == VM_ALLOC_SYSTEM && 
1060             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > cnt.v_interrupt_free_min) ||
1061             (page_req == VM_ALLOC_INTERRUPT &&
1062             cnt.v_free_count + cnt.v_cache_count > 0)) {
1063                 /*
1064                  * Allocate from the free queue if the number of free pages
1065                  * exceeds the minimum for the request class.
1066                  */
1067                 if (object != NULL &&
1068                     (m = vm_page_cache_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1069                         if ((req & VM_ALLOC_IFNOTCACHED) != 0) {
1070                                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1071                                 return (NULL);
1072                         }
1073                         if (vm_phys_unfree_page(m))
1074                                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_DEFAULT, m, 0);
1075 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1076                         else if (!vm_reserv_reactivate_page(m))
1077 #else
1078                         else
1079 #endif
1080                                 panic("vm_page_alloc: cache page %p is missing"
1081                                     " from the free queue", m);
1082                 } else if ((req & VM_ALLOC_IFCACHED) != 0) {
1083                         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1084                         return (NULL);
1085 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1086                 } else if (object == NULL || object->type == OBJT_DEVICE ||
1087                     (object->flags & OBJ_COLORED) == 0 ||
1088                     (m = vm_reserv_alloc_page(object, pindex)) == NULL) {
1089 #else
1090                 } else {
1091 #endif
1092                         m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1093                             VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT, 0);
1094 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1095                         if (m == NULL && vm_reserv_reclaim_inactive()) {
1096                                 m = vm_phys_alloc_pages(object != NULL ?
1097                                     VM_FREEPOOL_DEFAULT : VM_FREEPOOL_DIRECT,
1098                                     0);
1099                         }
1100 #endif
1101                 }
1102         } else {
1103                 /*
1104                  * Not allocatable, give up.
1105                  */
1106                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1107                 atomic_add_int(&vm_pageout_deficit, 1);
1108                 pagedaemon_wakeup();
1109                 return (NULL);
1110         }
1111
1112         /*
1113          *  At this point we had better have found a good page.
1114          */
1115
1116         KASSERT(m != NULL, ("vm_page_alloc: missing page"));
1117         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1118             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected queue %d", m, m->queue));
1119         KASSERT(m->wire_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is wired", m));
1120         KASSERT(m->hold_count == 0, ("vm_page_alloc: page %p is held", m));
1121         KASSERT(m->busy == 0, ("vm_page_alloc: page %p is busy", m));
1122         KASSERT(m->dirty == 0, ("vm_page_alloc: page %p is dirty", m));
1123         KASSERT(pmap_page_get_memattr(m) == VM_MEMATTR_DEFAULT,
1124             ("vm_page_alloc: page %p has unexpected memattr %d", m,
1125             pmap_page_get_memattr(m)));
1126         if ((m->flags & PG_CACHED) != 0) {
1127                 KASSERT(m->valid != 0,
1128                     ("vm_page_alloc: cached page %p is invalid", m));
1129                 if (m->object == object && m->pindex == pindex)
1130                         cnt.v_reactivated++;
1131                 else
1132                         m->valid = 0;
1133                 m_object = m->object;
1134                 vm_page_cache_remove(m);
1135                 if (m_object->type == OBJT_VNODE && m_object->cache == NULL)
1136                         vp = m_object->handle;
1137         } else {
1138                 KASSERT(VM_PAGE_IS_FREE(m),
1139                     ("vm_page_alloc: page %p is not free", m));
1140                 KASSERT(m->valid == 0,
1141                     ("vm_page_alloc: free page %p is valid", m));
1142                 cnt.v_free_count--;
1143         }
1144
1145         /*
1146          * Initialize structure.  Only the PG_ZERO flag is inherited.
1147          */
1148         flags = 0;
1149         if (m->flags & PG_ZERO) {
1150                 vm_page_zero_count--;
1151                 if (req & VM_ALLOC_ZERO)
1152                         flags = PG_ZERO;
1153         }
1154         if (object == NULL || object->type == OBJT_PHYS)
1155                 flags |= PG_UNMANAGED;
1156         m->flags = flags;
1157         if (req & (VM_ALLOC_NOBUSY | VM_ALLOC_NOOBJ))
1158                 m->oflags = 0;
1159         else
1160                 m->oflags = VPO_BUSY;
1161         if (req & VM_ALLOC_WIRED) {
1162                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1163                 m->wire_count = 1;
1164         }
1165         m->act_count = 0;
1166         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1167
1168         if (object != NULL) {
1169                 /* Ignore device objects; the pager sets "memattr" for them. */
1170                 if (object->memattr != VM_MEMATTR_DEFAULT &&
1171                     object->type != OBJT_DEVICE && object->type != OBJT_SG)
1172                         pmap_page_set_memattr(m, object->memattr);
1173                 vm_page_insert(m, object, pindex);
1174         } else
1175                 m->pindex = pindex;
1176
1177         /*
1178          * The following call to vdrop() must come after the above call
1179          * to vm_page_insert() in case both affect the same object and
1180          * vnode.  Otherwise, the affected vnode's hold count could
1181          * temporarily become zero.
1182          */
1183         if (vp != NULL)
1184                 vdrop(vp);
1185
1186         /*
1187          * Don't wakeup too often - wakeup the pageout daemon when
1188          * we would be nearly out of memory.
1189          */
1190         if (vm_paging_needed())
1191                 pagedaemon_wakeup();
1192
1193         return (m);
1194 }
1195
1196 /*
1197  *      vm_wait:        (also see VM_WAIT macro)
1198  *
1199  *      Block until free pages are available for allocation
1200  *      - Called in various places before memory allocations.
1201  */
1202 void
1203 vm_wait(void)
1204 {
1205
1206         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1207         if (curproc == pageproc) {
1208                 vm_pageout_pages_needed = 1;
1209                 msleep(&vm_pageout_pages_needed, &vm_page_queue_free_mtx,
1210                     PDROP | PSWP, "VMWait", 0);
1211         } else {
1212                 if (!vm_pages_needed) {
1213                         vm_pages_needed = 1;
1214                         wakeup(&vm_pages_needed);
1215                 }
1216                 msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PVM,
1217                     "vmwait", 0);
1218         }
1219 }
1220
1221 /*
1222  *      vm_waitpfault:  (also see VM_WAITPFAULT macro)
1223  *
1224  *      Block until free pages are available for allocation
1225  *      - Called only in vm_fault so that processes page faulting
1226  *        can be easily tracked.
1227  *      - Sleeps at a lower priority than vm_wait() so that vm_wait()ing
1228  *        processes will be able to grab memory first.  Do not change
1229  *        this balance without careful testing first.
1230  */
1231 void
1232 vm_waitpfault(void)
1233 {
1234
1235         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1236         if (!vm_pages_needed) {
1237                 vm_pages_needed = 1;
1238                 wakeup(&vm_pages_needed);
1239         }
1240         msleep(&cnt.v_free_count, &vm_page_queue_free_mtx, PDROP | PUSER,
1241             "pfault", 0);
1242 }
1243
1244 /*
1245  *      vm_page_requeue:
1246  *
1247  *      If the given page is contained within a page queue, move it to the tail
1248  *      of that queue.
1249  *
1250  *      The page queues must be locked.
1251  */
1252 void
1253 vm_page_requeue(vm_page_t m)
1254 {
1255         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1256         struct vpgqueues *vpq;
1257
1258         if (queue != PQ_NONE) {
1259                 vpq = &vm_page_queues[queue];
1260                 TAILQ_REMOVE(&vpq->pl, m, pageq);
1261                 TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1262         }
1263 }
1264
1265 /*
1266  *      vm_pageq_remove:
1267  *
1268  *      Remove a page from its queue.
1269  *
1270  *      The queue containing the given page must be locked.
1271  *      This routine may not block.
1272  */
1273 void
1274 vm_pageq_remove(vm_page_t m)
1275 {
1276         int queue = VM_PAGE_GETQUEUE(m);
1277         struct vpgqueues *pq;
1278
1279         if (queue != PQ_NONE) {
1280                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_NONE);
1281                 pq = &vm_page_queues[queue];
1282                 TAILQ_REMOVE(&pq->pl, m, pageq);
1283                 (*pq->cnt)--;
1284         }
1285 }
1286
1287 /*
1288  *      vm_page_enqueue:
1289  *
1290  *      Add the given page to the specified queue.
1291  *
1292  *      The page queues must be locked.
1293  */
1294 static void
1295 vm_page_enqueue(int queue, vm_page_t m)
1296 {
1297         struct vpgqueues *vpq;
1298
1299         vpq = &vm_page_queues[queue];
1300         VM_PAGE_SETQUEUE2(m, queue);
1301         TAILQ_INSERT_TAIL(&vpq->pl, m, pageq);
1302         ++*vpq->cnt;
1303 }
1304
1305 /*
1306  *      vm_page_activate:
1307  *
1308  *      Put the specified page on the active list (if appropriate).
1309  *      Ensure that act_count is at least ACT_INIT but do not otherwise
1310  *      mess with it.
1311  *
1312  *      The page queues must be locked.
1313  *      This routine may not block.
1314  */
1315 void
1316 vm_page_activate(vm_page_t m)
1317 {
1318
1319         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1320         if (VM_PAGE_GETKNOWNQUEUE2(m) != PQ_ACTIVE) {
1321                 vm_pageq_remove(m);
1322                 if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1323                         if (m->act_count < ACT_INIT)
1324                                 m->act_count = ACT_INIT;
1325                         vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1326                 }
1327         } else {
1328                 if (m->act_count < ACT_INIT)
1329                         m->act_count = ACT_INIT;
1330         }
1331 }
1332
1333 /*
1334  *      vm_page_free_wakeup:
1335  *
1336  *      Helper routine for vm_page_free_toq() and vm_page_cache().  This
1337  *      routine is called when a page has been added to the cache or free
1338  *      queues.
1339  *
1340  *      The page queues must be locked.
1341  *      This routine may not block.
1342  */
1343 static inline void
1344 vm_page_free_wakeup(void)
1345 {
1346
1347         mtx_assert(&vm_page_queue_free_mtx, MA_OWNED);
1348         /*
1349          * if pageout daemon needs pages, then tell it that there are
1350          * some free.
1351          */
1352         if (vm_pageout_pages_needed &&
1353             cnt.v_cache_count + cnt.v_free_count >= cnt.v_pageout_free_min) {
1354                 wakeup(&vm_pageout_pages_needed);
1355                 vm_pageout_pages_needed = 0;
1356         }
1357         /*
1358          * wakeup processes that are waiting on memory if we hit a
1359          * high water mark. And wakeup scheduler process if we have
1360          * lots of memory. this process will swapin processes.
1361          */
1362         if (vm_pages_needed && !vm_page_count_min()) {
1363                 vm_pages_needed = 0;
1364                 wakeup(&cnt.v_free_count);
1365         }
1366 }
1367
1368 /*
1369  *      vm_page_free_toq:
1370  *
1371  *      Returns the given page to the free list,
1372  *      disassociating it with any VM object.
1373  *
1374  *      Object and page must be locked prior to entry.
1375  *      This routine may not block.
1376  */
1377
1378 void
1379 vm_page_free_toq(vm_page_t m)
1380 {
1381
1382         if (VM_PAGE_GETQUEUE(m) != PQ_NONE)
1383                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1384         KASSERT(!pmap_page_is_mapped(m),
1385             ("vm_page_free_toq: freeing mapped page %p", m));
1386         PCPU_INC(cnt.v_tfree);
1387
1388         if (m->busy || VM_PAGE_IS_FREE(m)) {
1389                 printf(
1390                 "vm_page_free: pindex(%lu), busy(%d), VPO_BUSY(%d), hold(%d)\n",
1391                     (u_long)m->pindex, m->busy, (m->oflags & VPO_BUSY) ? 1 : 0,
1392                     m->hold_count);
1393                 if (VM_PAGE_IS_FREE(m))
1394                         panic("vm_page_free: freeing free page");
1395                 else
1396                         panic("vm_page_free: freeing busy page");
1397         }
1398
1399         /*
1400          * unqueue, then remove page.  Note that we cannot destroy
1401          * the page here because we do not want to call the pager's
1402          * callback routine until after we've put the page on the
1403          * appropriate free queue.
1404          */
1405         vm_pageq_remove(m);
1406         vm_page_remove(m);
1407
1408         /*
1409          * If fictitious remove object association and
1410          * return, otherwise delay object association removal.
1411          */
1412         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0) {
1413                 return;
1414         }
1415
1416         m->valid = 0;
1417         vm_page_undirty(m);
1418
1419         if (m->wire_count != 0) {
1420                 if (m->wire_count > 1) {
1421                         panic("vm_page_free: invalid wire count (%d), pindex: 0x%lx",
1422                                 m->wire_count, (long)m->pindex);
1423                 }
1424                 panic("vm_page_free: freeing wired page");
1425         }
1426         if (m->hold_count != 0) {
1427                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1428                 vm_page_enqueue(PQ_HOLD, m);
1429         } else {
1430                 /*
1431                  * Restore the default memory attribute to the page.
1432                  */
1433                 if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1434                         pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1435
1436                 /*
1437                  * Insert the page into the physical memory allocator's
1438                  * cache/free page queues.
1439                  */
1440                 mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1441                 m->flags |= PG_FREE;
1442                 cnt.v_free_count++;
1443 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1444                 if (!vm_reserv_free_page(m))
1445 #else
1446                 if (TRUE)
1447 #endif
1448                         vm_phys_free_pages(m, 0);
1449                 if ((m->flags & PG_ZERO) != 0)
1450                         ++vm_page_zero_count;
1451                 else
1452                         vm_page_zero_idle_wakeup();
1453                 vm_page_free_wakeup();
1454                 mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1455         }
1456 }
1457
1458 /*
1459  *      vm_page_wire:
1460  *
1461  *      Mark this page as wired down by yet
1462  *      another map, removing it from paging queues
1463  *      as necessary.
1464  *
1465  *      The page queues must be locked.
1466  *      This routine may not block.
1467  */
1468 void
1469 vm_page_wire(vm_page_t m)
1470 {
1471
1472         /*
1473          * Only bump the wire statistics if the page is not already wired,
1474          * and only unqueue the page if it is on some queue (if it is unmanaged
1475          * it is already off the queues).
1476          */
1477         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1478         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1479                 return;
1480         if (m->wire_count == 0) {
1481                 if ((m->flags & PG_UNMANAGED) == 0)
1482                         vm_pageq_remove(m);
1483                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1484         }
1485         m->wire_count++;
1486         KASSERT(m->wire_count != 0, ("vm_page_wire: wire_count overflow m=%p", m));
1487 }
1488
1489 /*
1490  *      vm_page_unwire:
1491  *
1492  *      Release one wiring of this page, potentially
1493  *      enabling it to be paged again.
1494  *
1495  *      Many pages placed on the inactive queue should actually go
1496  *      into the cache, but it is difficult to figure out which.  What
1497  *      we do instead, if the inactive target is well met, is to put
1498  *      clean pages at the head of the inactive queue instead of the tail.
1499  *      This will cause them to be moved to the cache more quickly and
1500  *      if not actively re-referenced, freed more quickly.  If we just
1501  *      stick these pages at the end of the inactive queue, heavy filesystem
1502  *      meta-data accesses can cause an unnecessary paging load on memory bound 
1503  *      processes.  This optimization causes one-time-use metadata to be
1504  *      reused more quickly.
1505  *
1506  *      BUT, if we are in a low-memory situation we have no choice but to
1507  *      put clean pages on the cache queue.
1508  *
1509  *      A number of routines use vm_page_unwire() to guarantee that the page
1510  *      will go into either the inactive or active queues, and will NEVER
1511  *      be placed in the cache - for example, just after dirtying a page.
1512  *      dirty pages in the cache are not allowed.
1513  *
1514  *      The page queues must be locked.
1515  *      This routine may not block.
1516  */
1517 void
1518 vm_page_unwire(vm_page_t m, int activate)
1519 {
1520
1521         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1522         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
1523                 return;
1524         if (m->wire_count > 0) {
1525                 m->wire_count--;
1526                 if (m->wire_count == 0) {
1527                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1528                         if (m->flags & PG_UNMANAGED) {
1529                                 ;
1530                         } else if (activate)
1531                                 vm_page_enqueue(PQ_ACTIVE, m);
1532                         else {
1533                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1534                                 vm_page_enqueue(PQ_INACTIVE, m);
1535                         }
1536                 }
1537         } else {
1538                 panic("vm_page_unwire: invalid wire count: %d", m->wire_count);
1539         }
1540 }
1541
1542
1543 /*
1544  * Move the specified page to the inactive queue.  If the page has
1545  * any associated swap, the swap is deallocated.
1546  *
1547  * Normally athead is 0 resulting in LRU operation.  athead is set
1548  * to 1 if we want this page to be 'as if it were placed in the cache',
1549  * except without unmapping it from the process address space.
1550  *
1551  * This routine may not block.
1552  */
1553 static inline void
1554 _vm_page_deactivate(vm_page_t m, int athead)
1555 {
1556
1557         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1558
1559         /*
1560          * Ignore if already inactive.
1561          */
1562         if (VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE))
1563                 return;
1564         if (m->wire_count == 0 && (m->flags & PG_UNMANAGED) == 0) {
1565                 vm_page_flag_clear(m, PG_WINATCFLS);
1566                 vm_pageq_remove(m);
1567                 if (athead)
1568                         TAILQ_INSERT_HEAD(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1569                 else
1570                         TAILQ_INSERT_TAIL(&vm_page_queues[PQ_INACTIVE].pl, m, pageq);
1571                 VM_PAGE_SETQUEUE2(m, PQ_INACTIVE);
1572                 cnt.v_inactive_count++;
1573         }
1574 }
1575
1576 void
1577 vm_page_deactivate(vm_page_t m)
1578 {
1579     _vm_page_deactivate(m, 0);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * vm_page_try_to_cache:
1584  *
1585  * Returns 0 on failure, 1 on success
1586  */
1587 int
1588 vm_page_try_to_cache(vm_page_t m)
1589 {
1590
1591         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1592         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1593         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1594             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1595                 return (0);
1596         }
1597         pmap_remove_all(m);
1598         if (m->dirty)
1599                 return (0);
1600         vm_page_cache(m);
1601         return (1);
1602 }
1603
1604 /*
1605  * vm_page_try_to_free()
1606  *
1607  *      Attempt to free the page.  If we cannot free it, we do nothing.
1608  *      1 is returned on success, 0 on failure.
1609  */
1610 int
1611 vm_page_try_to_free(vm_page_t m)
1612 {
1613
1614         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1615         if (m->object != NULL)
1616                 VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1617         if (m->dirty || m->hold_count || m->busy || m->wire_count ||
1618             (m->oflags & VPO_BUSY) || (m->flags & PG_UNMANAGED)) {
1619                 return (0);
1620         }
1621         pmap_remove_all(m);
1622         if (m->dirty)
1623                 return (0);
1624         vm_page_free(m);
1625         return (1);
1626 }
1627
1628 /*
1629  * vm_page_cache
1630  *
1631  * Put the specified page onto the page cache queue (if appropriate).
1632  *
1633  * This routine may not block.
1634  */
1635 void
1636 vm_page_cache(vm_page_t m)
1637 {
1638         vm_object_t object;
1639         vm_page_t root;
1640
1641         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1642         object = m->object;
1643         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1644         if ((m->flags & PG_UNMANAGED) || (m->oflags & VPO_BUSY) || m->busy ||
1645             m->hold_count || m->wire_count) {
1646                 panic("vm_page_cache: attempting to cache busy page");
1647         }
1648         pmap_remove_all(m);
1649         if (m->dirty != 0)
1650                 panic("vm_page_cache: page %p is dirty", m);
1651         if (m->valid == 0 || object->type == OBJT_DEFAULT ||
1652             (object->type == OBJT_SWAP &&
1653             !vm_pager_has_page(object, m->pindex, NULL, NULL))) {
1654                 /*
1655                  * Hypothesis: A cache-elgible page belonging to a
1656                  * default object or swap object but without a backing
1657                  * store must be zero filled.
1658                  */
1659                 vm_page_free(m);
1660                 return;
1661         }
1662         KASSERT((m->flags & PG_CACHED) == 0,
1663             ("vm_page_cache: page %p is already cached", m));
1664         cnt.v_tcached++;
1665
1666         /*
1667          * Remove the page from the paging queues.
1668          */
1669         vm_pageq_remove(m);
1670
1671         /*
1672          * Remove the page from the object's collection of resident
1673          * pages. 
1674          */
1675         if (m != object->root)
1676                 vm_page_splay(m->pindex, object->root);
1677         if (m->left == NULL)
1678                 root = m->right;
1679         else {
1680                 root = vm_page_splay(m->pindex, m->left);
1681                 root->right = m->right;
1682         }
1683         object->root = root;
1684         TAILQ_REMOVE(&object->memq, m, listq);
1685         object->resident_page_count--;
1686         object->generation++;
1687
1688         /*
1689          * Restore the default memory attribute to the page.
1690          */
1691         if (pmap_page_get_memattr(m) != VM_MEMATTR_DEFAULT)
1692                 pmap_page_set_memattr(m, VM_MEMATTR_DEFAULT);
1693
1694         /*
1695          * Insert the page into the object's collection of cached pages
1696          * and the physical memory allocator's cache/free page queues.
1697          */
1698         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1699         mtx_lock(&vm_page_queue_free_mtx);
1700         m->flags |= PG_CACHED;
1701         cnt.v_cache_count++;
1702         root = object->cache;
1703         if (root == NULL) {
1704                 m->left = NULL;
1705                 m->right = NULL;
1706         } else {
1707                 root = vm_page_splay(m->pindex, root);
1708                 if (m->pindex < root->pindex) {
1709                         m->left = root->left;
1710                         m->right = root;
1711                         root->left = NULL;
1712                 } else if (__predict_false(m->pindex == root->pindex))
1713                         panic("vm_page_cache: offset already cached");
1714                 else {
1715                         m->right = root->right;
1716                         m->left = root;
1717                         root->right = NULL;
1718                 }
1719         }
1720         object->cache = m;
1721 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
1722         if (!vm_reserv_free_page(m)) {
1723 #else
1724         if (TRUE) {
1725 #endif
1726                 vm_phys_set_pool(VM_FREEPOOL_CACHE, m, 0);
1727                 vm_phys_free_pages(m, 0);
1728         }
1729         vm_page_free_wakeup();
1730         mtx_unlock(&vm_page_queue_free_mtx);
1731
1732         /*
1733          * Increment the vnode's hold count if this is the object's only
1734          * cached page.  Decrement the vnode's hold count if this was
1735          * the object's only resident page.
1736          */
1737         if (object->type == OBJT_VNODE) {
1738                 if (root == NULL && object->resident_page_count != 0)
1739                         vhold(object->handle);
1740                 else if (root != NULL && object->resident_page_count == 0)
1741                         vdrop(object->handle);
1742         }
1743 }
1744
1745 /*
1746  * vm_page_dontneed
1747  *
1748  *      Cache, deactivate, or do nothing as appropriate.  This routine
1749  *      is typically used by madvise() MADV_DONTNEED.
1750  *
1751  *      Generally speaking we want to move the page into the cache so
1752  *      it gets reused quickly.  However, this can result in a silly syndrome
1753  *      due to the page recycling too quickly.  Small objects will not be
1754  *      fully cached.  On the otherhand, if we move the page to the inactive
1755  *      queue we wind up with a problem whereby very large objects 
1756  *      unnecessarily blow away our inactive and cache queues.
1757  *
1758  *      The solution is to move the pages based on a fixed weighting.  We
1759  *      either leave them alone, deactivate them, or move them to the cache,
1760  *      where moving them to the cache has the highest weighting.
1761  *      By forcing some pages into other queues we eventually force the
1762  *      system to balance the queues, potentially recovering other unrelated
1763  *      space from active.  The idea is to not force this to happen too
1764  *      often.
1765  */
1766 void
1767 vm_page_dontneed(vm_page_t m)
1768 {
1769         static int dnweight;
1770         int dnw;
1771         int head;
1772
1773         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1774         dnw = ++dnweight;
1775
1776         /*
1777          * occassionally leave the page alone
1778          */
1779         if ((dnw & 0x01F0) == 0 ||
1780             VM_PAGE_INQUEUE2(m, PQ_INACTIVE)) {
1781                 if (m->act_count >= ACT_INIT)
1782                         --m->act_count;
1783                 return;
1784         }
1785
1786         /*
1787          * Clear any references to the page.  Otherwise, the page daemon will
1788          * immediately reactivate the page.
1789          */
1790         vm_page_flag_clear(m, PG_REFERENCED);
1791         pmap_clear_reference(m);
1792
1793         if (m->dirty == 0 && pmap_is_modified(m))
1794                 vm_page_dirty(m);
1795
1796         if (m->dirty || (dnw & 0x0070) == 0) {
1797                 /*
1798                  * Deactivate the page 3 times out of 32.
1799                  */
1800                 head = 0;
1801         } else {
1802                 /*
1803                  * Cache the page 28 times out of every 32.  Note that
1804                  * the page is deactivated instead of cached, but placed
1805                  * at the head of the queue instead of the tail.
1806                  */
1807                 head = 1;
1808         }
1809         _vm_page_deactivate(m, head);
1810 }
1811
1812 /*
1813  * Grab a page, waiting until we are waken up due to the page
1814  * changing state.  We keep on waiting, if the page continues
1815  * to be in the object.  If the page doesn't exist, first allocate it
1816  * and then conditionally zero it.
1817  *
1818  * This routine may block.
1819  */
1820 vm_page_t
1821 vm_page_grab(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, int allocflags)
1822 {
1823         vm_page_t m;
1824
1825         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
1826 retrylookup:
1827         if ((m = vm_page_lookup(object, pindex)) != NULL) {
1828                 if (vm_page_sleep_if_busy(m, TRUE, "pgrbwt")) {
1829                         if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1830                                 return (NULL);
1831                         goto retrylookup;
1832                 } else {
1833                         if ((allocflags & VM_ALLOC_WIRED) != 0) {
1834                                 vm_page_lock_queues();
1835                                 vm_page_wire(m);
1836                                 vm_page_unlock_queues();
1837                         }
1838                         if ((allocflags & VM_ALLOC_NOBUSY) == 0)
1839                                 vm_page_busy(m);
1840                         return (m);
1841                 }
1842         }
1843         m = vm_page_alloc(object, pindex, allocflags & ~VM_ALLOC_RETRY);
1844         if (m == NULL) {
1845                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
1846                 VM_WAIT;
1847                 VM_OBJECT_LOCK(object);
1848                 if ((allocflags & VM_ALLOC_RETRY) == 0)
1849                         return (NULL);
1850                 goto retrylookup;
1851         } else if (m->valid != 0)
1852                 return (m);
1853         if (allocflags & VM_ALLOC_ZERO && (m->flags & PG_ZERO) == 0)
1854                 pmap_zero_page(m);
1855         return (m);
1856 }
1857
1858 /*
1859  * Mapping function for valid bits or for dirty bits in
1860  * a page.  May not block.
1861  *
1862  * Inputs are required to range within a page.
1863  */
1864 int
1865 vm_page_bits(int base, int size)
1866 {
1867         int first_bit;
1868         int last_bit;
1869
1870         KASSERT(
1871             base + size <= PAGE_SIZE,
1872             ("vm_page_bits: illegal base/size %d/%d", base, size)
1873         );
1874
1875         if (size == 0)          /* handle degenerate case */
1876                 return (0);
1877
1878         first_bit = base >> DEV_BSHIFT;
1879         last_bit = (base + size - 1) >> DEV_BSHIFT;
1880
1881         return ((2 << last_bit) - (1 << first_bit));
1882 }
1883
1884 /*
1885  *      vm_page_set_valid:
1886  *
1887  *      Sets portions of a page valid.  The arguments are expected
1888  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1889  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1890  *      such chunks will be zeroed.
1891  *
1892  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1893  */
1894 void
1895 vm_page_set_valid(vm_page_t m, int base, int size)
1896 {
1897         int endoff, frag;
1898
1899         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1900         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1901                 return;
1902
1903         /*
1904          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1905          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1906          * first block.
1907          */
1908         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1909             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1910                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1911
1912         /*
1913          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1914          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1915          * the last block.
1916          */
1917         endoff = base + size;
1918         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1919             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1920                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1921                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1922
1923         /*
1924          * Assert that no previously invalid block that is now being validated
1925          * is already dirty. 
1926          */
1927         KASSERT((~m->valid & vm_page_bits(base, size) & m->dirty) == 0,
1928             ("vm_page_set_valid: page %p is dirty", m)); 
1929
1930         /*
1931          * Set valid bits inclusive of any overlap.
1932          */
1933         m->valid |= vm_page_bits(base, size);
1934 }
1935
1936 /*
1937  *      vm_page_set_validclean:
1938  *
1939  *      Sets portions of a page valid and clean.  The arguments are expected
1940  *      to be DEV_BSIZE aligned but if they aren't the bitmap is inclusive
1941  *      of any partial chunks touched by the range.  The invalid portion of
1942  *      such chunks will be zero'd.
1943  *
1944  *      This routine may not block.
1945  *
1946  *      (base + size) must be less then or equal to PAGE_SIZE.
1947  */
1948 void
1949 vm_page_set_validclean(vm_page_t m, int base, int size)
1950 {
1951         int pagebits;
1952         int frag;
1953         int endoff;
1954
1955         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1956         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
1957         if (size == 0)  /* handle degenerate case */
1958                 return;
1959
1960         /*
1961          * If the base is not DEV_BSIZE aligned and the valid
1962          * bit is clear, we have to zero out a portion of the
1963          * first block.
1964          */
1965         if ((frag = base & ~(DEV_BSIZE - 1)) != base &&
1966             (m->valid & (1 << (base >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1967                 pmap_zero_page_area(m, frag, base - frag);
1968
1969         /*
1970          * If the ending offset is not DEV_BSIZE aligned and the 
1971          * valid bit is clear, we have to zero out a portion of
1972          * the last block.
1973          */
1974         endoff = base + size;
1975         if ((frag = endoff & ~(DEV_BSIZE - 1)) != endoff &&
1976             (m->valid & (1 << (endoff >> DEV_BSHIFT))) == 0)
1977                 pmap_zero_page_area(m, endoff,
1978                     DEV_BSIZE - (endoff & (DEV_BSIZE - 1)));
1979
1980         /*
1981          * Set valid, clear dirty bits.  If validating the entire
1982          * page we can safely clear the pmap modify bit.  We also
1983          * use this opportunity to clear the VPO_NOSYNC flag.  If a process
1984          * takes a write fault on a MAP_NOSYNC memory area the flag will
1985          * be set again.
1986          *
1987          * We set valid bits inclusive of any overlap, but we can only
1988          * clear dirty bits for DEV_BSIZE chunks that are fully within
1989          * the range.
1990          */
1991         pagebits = vm_page_bits(base, size);
1992         m->valid |= pagebits;
1993 #if 0   /* NOT YET */
1994         if ((frag = base & (DEV_BSIZE - 1)) != 0) {
1995                 frag = DEV_BSIZE - frag;
1996                 base += frag;
1997                 size -= frag;
1998                 if (size < 0)
1999                         size = 0;
2000         }
2001         pagebits = vm_page_bits(base, size & (DEV_BSIZE - 1));
2002 #endif
2003         m->dirty &= ~pagebits;
2004         if (base == 0 && size == PAGE_SIZE) {
2005                 pmap_clear_modify(m);
2006                 m->oflags &= ~VPO_NOSYNC;
2007         }
2008 }
2009
2010 void
2011 vm_page_clear_dirty(vm_page_t m, int base, int size)
2012 {
2013
2014         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2015         m->dirty &= ~vm_page_bits(base, size);
2016 }
2017
2018 /*
2019  *      vm_page_set_invalid:
2020  *
2021  *      Invalidates DEV_BSIZE'd chunks within a page.  Both the
2022  *      valid and dirty bits for the effected areas are cleared.
2023  *
2024  *      May not block.
2025  */
2026 void
2027 vm_page_set_invalid(vm_page_t m, int base, int size)
2028 {
2029         int bits;
2030
2031         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2032         bits = vm_page_bits(base, size);
2033         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2034         if (m->valid == VM_PAGE_BITS_ALL && bits != 0)
2035                 pmap_remove_all(m);
2036         m->valid &= ~bits;
2037         m->dirty &= ~bits;
2038         m->object->generation++;
2039 }
2040
2041 /*
2042  * vm_page_zero_invalid()
2043  *
2044  *      The kernel assumes that the invalid portions of a page contain 
2045  *      garbage, but such pages can be mapped into memory by user code.
2046  *      When this occurs, we must zero out the non-valid portions of the
2047  *      page so user code sees what it expects.
2048  *
2049  *      Pages are most often semi-valid when the end of a file is mapped 
2050  *      into memory and the file's size is not page aligned.
2051  */
2052 void
2053 vm_page_zero_invalid(vm_page_t m, boolean_t setvalid)
2054 {
2055         int b;
2056         int i;
2057
2058         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2059         /*
2060          * Scan the valid bits looking for invalid sections that
2061          * must be zerod.  Invalid sub-DEV_BSIZE'd areas ( where the
2062          * valid bit may be set ) have already been zerod by
2063          * vm_page_set_validclean().
2064          */
2065         for (b = i = 0; i <= PAGE_SIZE / DEV_BSIZE; ++i) {
2066                 if (i == (PAGE_SIZE / DEV_BSIZE) || 
2067                     (m->valid & (1 << i))
2068                 ) {
2069                         if (i > b) {
2070                                 pmap_zero_page_area(m, 
2071                                     b << DEV_BSHIFT, (i - b) << DEV_BSHIFT);
2072                         }
2073                         b = i + 1;
2074                 }
2075         }
2076
2077         /*
2078          * setvalid is TRUE when we can safely set the zero'd areas
2079          * as being valid.  We can do this if there are no cache consistancy
2080          * issues.  e.g. it is ok to do with UFS, but not ok to do with NFS.
2081          */
2082         if (setvalid)
2083                 m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2084 }
2085
2086 /*
2087  *      vm_page_is_valid:
2088  *
2089  *      Is (partial) page valid?  Note that the case where size == 0
2090  *      will return FALSE in the degenerate case where the page is
2091  *      entirely invalid, and TRUE otherwise.
2092  *
2093  *      May not block.
2094  */
2095 int
2096 vm_page_is_valid(vm_page_t m, int base, int size)
2097 {
2098         int bits = vm_page_bits(base, size);
2099
2100         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
2101         if (m->valid && ((m->valid & bits) == bits))
2102                 return 1;
2103         else
2104                 return 0;
2105 }
2106
2107 /*
2108  * update dirty bits from pmap/mmu.  May not block.
2109  */
2110 void
2111 vm_page_test_dirty(vm_page_t m)
2112 {
2113         if ((m->dirty != VM_PAGE_BITS_ALL) && pmap_is_modified(m)) {
2114                 vm_page_dirty(m);
2115         }
2116 }
2117
2118 int so_zerocp_fullpage = 0;
2119
2120 /*
2121  *      Replace the given page with a copy.  The copied page assumes
2122  *      the portion of the given page's "wire_count" that is not the
2123  *      responsibility of this copy-on-write mechanism.
2124  *
2125  *      The object containing the given page must have a non-zero
2126  *      paging-in-progress count and be locked.
2127  */
2128 void
2129 vm_page_cowfault(vm_page_t m)
2130 {
2131         vm_page_t mnew;
2132         vm_object_t object;
2133         vm_pindex_t pindex;
2134
2135         object = m->object;
2136         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2137         KASSERT(object->paging_in_progress != 0,
2138             ("vm_page_cowfault: object %p's paging-in-progress count is zero.",
2139             object)); 
2140         pindex = m->pindex;
2141
2142  retry_alloc:
2143         pmap_remove_all(m);
2144         vm_page_remove(m);
2145         mnew = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOBUSY);
2146         if (mnew == NULL) {
2147                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2148                 vm_page_unlock_queues();
2149                 VM_OBJECT_UNLOCK(object);
2150                 VM_WAIT;
2151                 VM_OBJECT_LOCK(object);
2152                 if (m == vm_page_lookup(object, pindex)) {
2153                         vm_page_lock_queues();
2154                         goto retry_alloc;
2155                 } else {
2156                         /*
2157                          * Page disappeared during the wait.
2158                          */
2159                         vm_page_lock_queues();
2160                         return;
2161                 }
2162         }
2163
2164         if (m->cow == 0) {
2165                 /* 
2166                  * check to see if we raced with an xmit complete when 
2167                  * waiting to allocate a page.  If so, put things back 
2168                  * the way they were 
2169                  */
2170                 vm_page_free(mnew);
2171                 vm_page_insert(m, object, pindex);
2172         } else { /* clear COW & copy page */
2173                 if (!so_zerocp_fullpage)
2174                         pmap_copy_page(m, mnew);
2175                 mnew->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2176                 vm_page_dirty(mnew);
2177                 mnew->wire_count = m->wire_count - m->cow;
2178                 m->wire_count = m->cow;
2179         }
2180 }
2181
2182 void 
2183 vm_page_cowclear(vm_page_t m)
2184 {
2185
2186         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2187         if (m->cow) {
2188                 m->cow--;
2189                 /* 
2190                  * let vm_fault add back write permission  lazily
2191                  */
2192         } 
2193         /*
2194          *  sf_buf_free() will free the page, so we needn't do it here
2195          */ 
2196 }
2197
2198 int
2199 vm_page_cowsetup(vm_page_t m)
2200 {
2201
2202         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2203         if (m->cow == USHRT_MAX - 1)
2204                 return (EBUSY);
2205         m->cow++;
2206         pmap_remove_write(m);
2207         return (0);
2208 }
2209
2210 #include "opt_ddb.h"
2211 #ifdef DDB
2212 #include <sys/kernel.h>
2213
2214 #include <ddb/ddb.h>
2215
2216 DB_SHOW_COMMAND(page, vm_page_print_page_info)
2217 {
2218         db_printf("cnt.v_free_count: %d\n", cnt.v_free_count);
2219         db_printf("cnt.v_cache_count: %d\n", cnt.v_cache_count);
2220         db_printf("cnt.v_inactive_count: %d\n", cnt.v_inactive_count);
2221         db_printf("cnt.v_active_count: %d\n", cnt.v_active_count);
2222         db_printf("cnt.v_wire_count: %d\n", cnt.v_wire_count);
2223         db_printf("cnt.v_free_reserved: %d\n", cnt.v_free_reserved);
2224         db_printf("cnt.v_free_min: %d\n", cnt.v_free_min);
2225         db_printf("cnt.v_free_target: %d\n", cnt.v_free_target);
2226         db_printf("cnt.v_cache_min: %d\n", cnt.v_cache_min);
2227         db_printf("cnt.v_inactive_target: %d\n", cnt.v_inactive_target);
2228 }
2229
2230 DB_SHOW_COMMAND(pageq, vm_page_print_pageq_info)
2231 {
2232                 
2233         db_printf("PQ_FREE:");
2234         db_printf(" %d", cnt.v_free_count);
2235         db_printf("\n");
2236                 
2237         db_printf("PQ_CACHE:");
2238         db_printf(" %d", cnt.v_cache_count);
2239         db_printf("\n");
2240
2241         db_printf("PQ_ACTIVE: %d, PQ_INACTIVE: %d\n",
2242                 *vm_page_queues[PQ_ACTIVE].cnt,
2243                 *vm_page_queues[PQ_INACTIVE].cnt);
2244 }
2245 #endif /* DDB */